JP2004252396A - Optically reflective structure, its manufacturing method, photomask, and display device - Google Patents

Optically reflective structure, its manufacturing method, photomask, and display device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optically reflective structure which reduces the influence of glare, is bright and is excellent in display performance, a display device, and a method of manufacturing the optically reflective structure. <P>SOLUTION: In producing the optically reflective structure for liquid crystal display device, a photosensitive resin layer is formed by using a photosensitive resin having a thermosetting property and the photosensitive resin layer is exposed by a proximity system using a photomask provided with a specific pattern and is then developed to form an insolubilized resin layer; further, the insolubilized resin layer is subjected to heat treatment to have the improved smoothness of the surface and to accelerate curing. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内面反射方式の光反射性構造体とその製造方法、それを用いた反射型表示装置、および半透過型表示装置、特に反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、反射型表示装置や半透過型表示装置が広く用いられている。この方式は、外光を利用できる時にはバックライトなしで表示を見ることができ、これにより装置全体の使用電力を低減できるため、携帯用機器の表示に適している。それらの表示素子には液晶表示素子が多く用いられており、低消費電力化に寄与している。
【０００３】
このような反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置の機能を決定づける重要な構成要素の一つに反射面がある。特に、少ない外光を表示にうまく利用し、さらに所望の表示品位を得るには優れた反射面を実現することが必要である。
【０００４】
このような観点から、現在、反射面を形成するための光反射層としては、さまざまな構成のものが用いられている。たとえば、シート状アルミニウムの金属反射面を用いる方法がある。また、表示素子内部の反射面に、光を特定の方向に反射させる性質（特定方向反射性）と反射光の散乱状態についての指向性（散乱指向性）とを備えさせることによって、明るい表示が得られることが知られている。
【０００５】
従来、液晶セル内部に特定方向反射性をもつ光反射性構造体をフォトリソを用いて製造する方法としてはいくつかある。例えば、ＳＩＤ２０００においてＣ．Ｊ．Ｗｅｎ等（ＥＲＳＯ／ＩＴＲＩ）がＭＳＲ（ＭｉｃｒｏＳｌａｎｔＲｅｆｌｅｃｔｏｒ）として発表している方法等（たとえば特許文献１参照。）がある。ここでは、基板上に感光性樹脂を塗布し、所定の遮光部と透過部とからなるパターンを設けたフォトマスクを用いて斜めから露光する方法が示されている。斜めから露光する方法は装置が高価になることと、プロキシミティ露光機の場合はコリメーションアングルの影響で光の強度や分布が異なるために大面積で同じ形状を作ることが難しい問題がある。
【０００６】
また、マスクのライン幅を過渡的に変化させることにより露光量の過渡的変化を作る方法（たとえば特許文献２参照。）が開示されている。マスクのライン幅を過渡的に変えて露光量の過渡的変化を作るためには、ライン間の距離に対して露光の拡散性が大きくないと実現できない。また、露光分布の非対称性が小さくなる問題や、露光分布変化率が小さくなるため、所望の傾斜形状を作るためには初期の感光性樹脂の膜厚を厚くしなければいけないなどの問題がある。また、大きな硝子基板に均一に厚く感光性樹脂を塗布する事は非常に難しい。なお、大型ガラス基板に対応できるプロキシミティ露光機を使用する場合には、それに用いる現実的なマスクでは、パターン幅は１μｍ以上であり、露光の拡散性を上げても感光性樹脂の膜厚の制約より現実的な解はない。
【０００７】
なお、最近では、露光量の過渡的変化を作る方法として、マスクの遮光部の透過率を変えた階調マスクが有るが、大型ガラスを露光するマスクとしては適していない。
【０００８】
また、パターンの異なるマスクを用い、２回フォトリソ工程を実施する事により異方性形状を作成し、リフローを用い形状をなだらかにする技術が開示されている（たとえば特許文献３参照。）。しかしながら２回フォトリソ工程を実施する事や、マスクを２枚準備するなどのコストアップの問題がある。
【０００９】
さらに、大きさの異なる柱を作りメルトにより柱の高さを変更し、その上に樹脂を塗布し異方性形状を作れる技術が開示されている（たとえば特許文献４参照。）。本方式では新たに樹脂を塗布する工程が必要となりコストアップとなる問題が有る。
【００１０】
なお、特定方向反射性と散乱指向性とを併せ持った形状としては、ＳＩＤ２０００において、Ｃ．Ｊ．Ｗｅｎ等（ＥＲＳＯ／ＩＴＲＩ）が発表している様に、傾斜面上に拡散凹凸を載せた形状が示されている。これは、効率が高い方法であると考えられるが、２回の露光プロセスを必要とすると言う問題や構造が厚くなる問題がある。
【００１１】
また、楕円球を異方性を持たせて切り取った形状等を利用する技術がが開示されている（たとえば特許文献４，５，６参照。）。しかしながらこの形状は、散乱指向性が特定方向反射性を示す方向の近傍での散乱指向性を持つのではなく、あらゆる方向へ散乱するため、光の利用効率が低いという問題がある。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−１０５３７０号公報（段落番号００１２）
【００１３】
【特許文献２】
特開２０００−３２１４１０号公報（段落番号０００９）
【００１４】
【特許文献３】
特開２０００−１８０６１０号公報（特許請求の範囲）
【００１５】
【特許文献４】
特開２００１−１４１９１５号公報（段落番号００９３〜００９９）
【００１６】
【特許文献５】
特開２０００−１８０６１０号公報（特許請求の範囲）
【００１７】
【特許文献６】
特開２０００−１０５３７０号公報（特許請求の範囲）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
内面反射方式の表示を行う際に、光強度が強く明るい反射特性を得ようとするには、周囲の光を有効に利用できるように、内面で反射した光については特定の方向に反射させること（特定方向反射性）によって、表示装置のディスプレー外面での反射と重複しないようにして、ディスプレーを目視する場合に表示装置のディスプレー外面での反射によるまばゆさ（グレア）を回避できること（グレア回避効果）と、その内面反射光の散乱状態に指向性（散乱指向性）を与えて、表示装置の使用者がディスプレーを見る場合に、この特定の方向に視線を合わせ易いようにすること（視認容易性）とが重要である。
【００１９】
本発明は、上記の観点から、上述したような従来技術の説明で示したような問題点に鑑みなされたものであって、明るく表示性能に優れた反射型表示装置および半透過型表示装置、特に反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００２０】
なお、本発明に係る光反射性構造体とは、内面反射方式の表示装置の要素であって、利用される外光を反射するための反射面を有する光反射層とその担体として機能する硬化樹脂層とを必須の構成要素とする積層構造体を意味する。
【００２１】
たとえば内面反射方式の表示装置が半透過型液晶表示装置の場合には、半透過光反射層とその下にあって半透過光反射層の担体として機能する硬化樹脂層とを含む積層構造体を意味する。この構造体は、図１について後述するように、基板、位相差板、偏光板等の他の層を含んでいてもよい。
【００２２】
ここで、光反射層には完全反射タイプのものと半透過タイプのものとがある。また、半透過タイプには、たとえば金属の薄膜を使用して一部の光を透過させるハーフミラータイプや全反射ミラーとスリットとを組み合わせて使用するタイプ等がある。半透過タイプを使用すると、後述する図３ｂにおけるＹ側の斜面に対応する光反射層の部位は光の透過率を上げることができ、これにより、バックライトの透過光の利用効率を上げることができるため、有利である場合がある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の態様１は、熱硬化性を有する感光性樹脂を用いて感光性樹脂層を形成し、ライン状の遮光部と透過部とを有し、遮光部の幅と透過部の幅との少なくともいずれか一方が単調に変化するようになした少なくとも一種のパターンを設けたフォトマスクを使用し、感光性樹脂層を、フォトマスクを介して、プロキシミティ方式により露光し、感光性樹脂層を現像して不溶化樹脂層を形成し、ついで、不溶化樹脂層を加熱処理して、表面の平滑度を向上させるとともに硬化を促進する工程を含む光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２４】
態様２は、プロキシミティ方式におけるコリメーションアングルが１〜４゜である上記態様１に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２５】
態様３は、熱硬化性を有する感光性樹脂としてポジ型感光性樹脂を使用し、加熱処理の処理温度が１５０〜２６０℃、処理時間が１分以上である上記態様１または２に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２６】
態様４は、加熱処理が、接触熱伝導加熱方式による加熱処理を含む上記態様１，２または３に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２７】
態様５は、フォトマスクの遮光部と透過部とのそれぞれの幅を１〜１５μｍの間にあるようになし、パターンの周期を２０〜６０μｍとする上記態様１，２，３または４に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２８】
態様６は、光反射領域を含む光反射層を有する光反射性構造体において、光反射領域が所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯の一部または全部を含み、凸状帯および／または凹状帯の幅が２０〜６０μｍの間にあり、凸状帯および／または凹状帯の表面が平滑である光反射性構造体を提供する。
【００２９】
態様７は、凸状帯の高さおよび／または凹状帯の深さが１〜５μｍの間にある上記態様６に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３０】
態様８は、ディスプレー外面に平行な面をｘｙ平面とした場合に、所定方向がｙ軸方向であり、凸状帯および／または凹状帯が、ｘ軸方向に関し、規則的または不規則的な振幅と規則的または不規則的な周期とで連なる波状形状として構成されている上記態様６または７に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３１】
態様９は、ｘ軸方向の周期の大きさが１０〜１００μｍの間にある上記態様８に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３２】
態様１０は、ｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が０．０５〜１の間にある上記態様８または９に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３３】
態様１１は、光反射領域中に、周期に対する振幅の比率が異なるｘ軸方向の周期と振幅との組み合わせが二種以上存在する上記態様８，９または１０に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３４】
態様１２は、フォトマスクの遮光部と透過部との形状を、遮光部の幅と透過部の幅とのいずれか一方を単調増加的に変化し、他の一方を一定幅に固定して、または単調減少的に変化するようにして形成する態様１〜５に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００３５】
態様１３は、フォトマスクの遮光部と透過部との少なくとも一方を曲線または直線で形成する態様１〜５，１２のいずれかに記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００３６】
態様１４は、複数の帯の波状形状について、そのｘ軸方向の周期の位相がｙ軸方向に関しそれぞれずれている態様８，９，１０または１１に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３７】
態様１５は、ｘ軸方向の周期が一定であり、ｙ軸方向に関するｘ軸方向の周期の位相のずれがｘ軸方向の周期の２分の１である態様１４に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３８】
態様１６は、光反射領域をｘ軸方向について複数のサブ領域に分割した場合、サブ領域のｙ軸方向の位相がｘ軸方向に関しそれぞれずれている態様８〜１１，１４，１５のいずれかに記載の光反射性構造体を提供する。
【００３９】
態様１７は、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内、ｙ軸の＋方向を傾斜面の法線のベクトル成分として有する傾斜面部分の占有率が５５％以上９０％以下である態様８〜１１，１４，１５，１６のいずれかに記載の光反射性構造体を提供する。
【００４０】
態様１８は、ｘｙ平面の法線方向と傾斜面の法線方向とがなす角度を傾斜角度と定義した場合、
ｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲における傾斜角度分布の存在率が、傾斜角度２〜１０°の範囲に極値を少なくとも１個有する態様８〜１１，１４〜１７のいずれかに記載の光反射性構造体を提供する。
【００４１】
態様１９は、極値がｙ軸の＋方向にある態様１８に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４２】
態様２０は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域が設けられた、上記態様６〜１１，１４〜１９のいずれか１項に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４３】
態様２１は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部に光透過領域が設けらた、上記態様６〜１１，１４〜２０のいずれか１項に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４４】
態様２２は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、光透過領域上のカラーフィルタの膜厚が光反射領域上のカラーフィルタの膜厚より厚い、上記態様２０または２１に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４５】
態様２３は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、上部にカラーフィルタ層を有さない光反射領域を設ける、上記態様６〜１１，１４〜２２のいずれか１項に記載の光反射性構造体を提供する。凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部にもうけることがより好ましい態様である。
【００４６】
態様２４は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、光反射領域がスリットのない全反射ミラーよりなる、上記態様６〜１１，１４〜２３のいずれか１項に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４７】
態様２５は、態様６〜１１，１４〜２４のいずれかに記載の光反射性構造体が備えられた半透過型または反射型の表示装置を提供する。
【００４８】
態様２６は、光反射性構造体が液晶表示のピクセルサイズごとに同一のパターンとなっている態様２５に記載の半透過型または反射型の表示装置を提供する。
【００４９】
態様２７は、さらに透過性の拡散層を有する態様２５または２６に記載の表示装置を提供する。特に液晶表示装置が好ましい。
【００５０】
態様２８は、前記感光性樹脂が、露光強度に応じて中間的な反応を示す請求項１〜５，１２，１３いずれかに記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００５１】
態様２９は、熱硬化性を有し、露光強度に応じて中間的な反応を示す感光性樹脂層に、面積階調法を用いて光を照射し、感光性樹脂を現像して不溶化樹脂層を形成し、不溶化樹脂層を加熱処理して熱だれを生じさせ、表面の平滑度を向上させるとともに硬化を促進させ、硬化した樹脂の表面に、面積階調の周期に対応した凹凸形状を形成し、樹脂の表面に光反射性の物質を設ける光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００５２】
態様３０は、複数のピクセル領域が設けられ、一つのピクセル領域に複数のブロック単位が含まれ、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、ｘ軸方向における一つのブロック単位にはｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有するマスクパターン単位がｘ軸方向に連続して並び、ｙ軸方向で隣接する二つのブロック単位の前記弧状の境界が、ｘ軸方向について所定の距離ずれていることを特徴とするフォトマスクを提供する。
【００５３】
態様３１は、複数のピクセル領域が設けられ、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、一つのピクセル領域には、ｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有する複数のマスクパターン単位がｘ軸方向およびｙ軸方向に連続して並び、隣接するマスクパターン単位の遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が異なる、フォトマスクを提供する。
【００５４】
態様３２は、矩形状の透過部要素と矩形状の遮光部要素で構成されており、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、ｙ軸方向の透過部要素の幅と遮光部要素の幅とが段階的に単調変化している短冊状階調領域がｘ軸方向に連続して並んでおり、矩形の集合である遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期が一定である、態様３０または３１に記載のフォトマスクを提供する。
【００５５】
態様３３は、短冊状階調領域がｙ軸方向に所定の距離ずれてｘ軸方向に１周期分連続して並んだマスクパターン単位であって、ｙ軸方向にプラスの距離ずれた組とマイナスの距離ずれた組とを組み合わせることにより、ｘ軸方向における透過部と遮光部とが、弧状の境界をなすようにしたマスクパターン単位が、ｘ軸方向に連続して並び、ｘ軸方向における透過部と遮光部とが波状の境界を有する、態様３０，３１または３２に記載のフォトマスクを提供する。
【００５６】
態様３４は、遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が０．０５〜１である、態様３０，３１または３２に記載のフォトマスクを提供する。
【００５７】
態様３５は、遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が、ｘ軸方向に所定の規則性をもって繰り返し変化する、態様３４に記載のフォトマスクを提供する。
【００５８】
態様３６は、マスクパターン単位のｘ軸方向における一つのブロック単位が、ｘ軸方向に所定の距離ずれて、ｙ軸方向に連続して並んだ、態様３３，３４または３５に記載のフォトマスクを提供する。
【００５９】
態様３７は、マスクパターン単位のｘ軸方向における一つのブロック単位が、ｘ軸方向に所定の距離ずれて、ｙ軸方向に連続して並んでいるマスクパターン単位の組合せから、１ピクセル分のマスクパターンを選択し、このマスクパターンをｘ軸方向およびｙ軸方向に連続して並べて形成した、態様３０〜３６のいずれかに記載のフォトマスクを提供する。
【００６０】
態様３８は、所定の距離が遮光部と透過部とのｘ軸方向の１周期または１／２周期である、態様３６または３７に記載のフォトマスクを提供する。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を実施例、図等を使用して説明する。なお、これらの実施例、図等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。なお、これらの図において、同一の要素については同一の符号を付すものとする。また、本発明に係る要素は、必ずしも同一の縮尺によるものではない。
【００６２】
図１に、本発明に係る半透過型液晶表示装置の構成例の断面を模式的に示す。この表示装置は、表示に使用する光として、図１の上側に当たる、半透過型液晶表示装置の表側から入射される外光と、バックライト側の光との両方を利用している。なお、図１の下側に当たる背面側に設置されるバックライトは図示されていない。
【００６３】
図１において、ガラスやプラスチックよりなる第１の透明基板１および第２の透明基板２のセル内側には、透明電極３，４がそれぞれ形成されている。さらにその内側には液晶層５が挟持される。
【００６４】
また、第１の透明基板の外側には、２枚の位相差板６，７、拡散層９および偏光板８がこの順に配置されている。さらに、第２の透明基板２の外側には、２枚の位相差板６，７および偏光板８がこの順に配置されている。
【００６５】
第１の透明基板１のセル内側にはカラーフィルタ（ＣＦ）１０が配置されており、このＣＦ１０を覆って平坦化層１１が設けられている。また、第２の透明基板２のセル内側には凹凸層１２が形成されており、凹凸層１２の上、液晶表示部に相当する部分には半透過光反射層１３が形成されている。
【００６６】
この半透過光反射層１３の上にも平坦化層１１が設けられる。この平坦化層１１は、液晶の配向性を向上させることを主目的として設けられている。各平坦化層１１のセル内側には、透明電極３，４があり、さらにその内側には、１層の絶縁層１４と２層の配向層１５とがそれぞれ形成されている。２つの配向層１５の内側にスペーサ１６が適宜配置され、スペーサ１６によって液晶層５の厚みが保持されている。
【００６７】
このように、第１の透明基板１および第２の透明基板２によって挟持されたセル内側に液晶層５が形成される。なお、この液晶セルの側面側にはシール１７が設けられている。
【００６８】
液晶層５の液晶は、第１の透明基板１から第２の透明基板２に向かって０〜３００°のねじれ角を有する。液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層５の厚さｄとの積によって与えられる液晶層５のリタデーション値Δｎ・ｄは０．３０〜２．００μｍである。
【００６９】
本発明に従って、グレアの影響が少なく、明るく表示性能に優れた光反射性構造体を形成するには、たとえば、図１，２，３ａ，３ｂを参照して以下のようにして行うことができる。
【００７０】
まず、表面が平滑な透明基板の一方（図１では下側の透明基板２）の面上に、図２に示すように、熱硬化性を有する感光性樹脂を用いて感光性樹脂層３１ａを所定の厚さで塗布形成し、所定の光透過パターンを有するフォトマスク３２を介して、プロキシミティ方式により露光した後、感光性樹脂層３１ａを現像する。これにより、図３ａのように、露光の回折と干渉とによる透過光の強度分布の差に起因する小刻みな凹凸を傾斜面に有する複数の凸状帯および／または凹状帯を持つ不溶化樹脂層３１ｂが形成される。光源としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯等を使用できる。
【００７１】
ついで、所定温度で加熱処理することにより、不溶化樹脂層３１ｂの硬化を促進するとともに、小刻みな凹凸を溶融消滅させて表面の平滑度を向上させることにより、図３ｂに示すように硬化樹脂層３１ｃが形成される。この硬化樹脂層３１ｃは上記凹凸層１２に該当し、所定方向に関し非対称な断面形状を持ち、表面の平滑な複数の凸状帯および／または凹状帯よりなる光反射面である光反射領域を形成するための凹凸を与える層である。
【００７２】
なお、本発明において非対称な断面形状とは、図３ｂのように、凸部の最高点を通って基板面に垂線Ｌを立てた場合に、その両側の長さＸとＹとが異なることを意味する。凹部の場合は最低点を通って基板面に垂線を立てた場合に、その両側の長さＸとＹとが異なることを意味する。
【００７３】
また、表面が平滑であるとは、図３ｂを図３ａと比較した場合に分かるように、小刻みな凹凸が減少または消滅したことを意味する。
【００７４】
上記のフォトマスク３２に設けるパターンは、ライン状の遮光部と透過部とを有し、遮光部の幅と透過部の幅との少なくともいずれか一方が単調に変化するようになしたものを使用することができる。これにより、光透過量に濃淡が生じ、所定方向に非対称な断面形状を有する凸状帯および／または凹状帯を形成することができる。遮光部はグレースケール像を与えるものでもよい。このようなパターンは、プロキシミティタイプの露光機に適した大型サイズのフォトマスクにおいて容易に作製できるサイズである。なお、凸状帯および／または凹状帯は必ずしも光反射領域の全面をカバーする必要はなく、部分的に平坦な箇所があってもよい。
【００７５】
このパターンの一例を図４に模式的に示す。なお、図４以降のパターンまたは光反射領域の模式図においては、その左下にｘ軸の＋方向を紙面に向かって右方向とし、ｙ軸の＋方向を紙面の上方向として示してある。ｙ軸の＋方向を紙面の上方向として示したのは、実際に表示装置を使用するときには、紙面をディスプレー外面と考えた場合に、紙面の上方向をｙ軸の＋方向としてディスプレーを眺める場合に、本発明の効果が最もよく発揮される場合が多いからである。なお、上記態様１７等における「ｙ軸の＋方向」は、そのｘｙ平面上で自由に定めることができ、必ずしもここでいう紙面の上方向を意味すると限らない。ただし、通常の表示装置の使用態様からすれば、ここでいう紙面の上方向と一致する場合が好ましいことが多い。
【００７６】
図４において、パターン１０１は、幅Ｗ１０２を有する斜線部で示されるライン状の遮光部１０２と、その間にある幅Ｗ１０３を有する白抜き部で示されるライン状の透過部１０３とよりなる。遮光部１０２はその幅Ｗ１０２が下から上に向けて単調に減少している。一方、透過部１０３の幅Ｗ１０３は逆に下から上に向けて単調に増加している。
【００７７】
なお、本明細書では、パターンやその他の箇所について、個々を区別して表す場合には１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄと言うように表し、代表的に纏めて表す場合には１０１と言うように表す場合がある。
【００７８】
遮光部の幅と透過部の幅との少なくともいずれか一方が単調に変化する組み合わせとしては、上記のように単調減少と単調増加との組み合わせの他に、単調減少または単調増加と一定幅との組み合わせでもよい。ただし、単調減少同士または単調増加同士の組み合わせはよい結果が得られない場合が多い。
【００７９】
図４のパターンを使用して得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図を図５に示す。図５において、光反射領域５１は、本発明に係る、所定方向に関し非対称な断面形状を持ち、表面が平滑な複数の凸状帯および／または凹状帯よりなる光反射領域の一例である。このような形状の光反射領域は、光の特定方向反射性を有する。図５の場合の所定方向はｙ軸方向である。また、凸状帯の幅２０１は図４のパターン１０１に対応するものである。
【００８０】
フォトマスクの遮光部と透過部とのそれぞれの幅を１〜１５μｍの間にあるようになし、パターンの周期を２０〜６０μｍとすることが好ましいことが判明した。図４の例でいえば、幅Ｗ１０２や幅Ｗ１０３を１〜１５μｍの間の値にし、パターン１０１ａ〜１０１ｄの周期を２０〜６０μｍとし、その数値範囲で幅Ｗ１０２や幅Ｗ１０３を単調に増加または減少させることを意味する。
【００８１】
これにより、図４の場合にはｙ方向における内面反射光の散乱指向性が得られる。すなわち、このようなパターンを設けたフォトマスクを使用して得た硬化樹脂層上に形成した反射層の表面が硬化樹脂層表面の形状を反映することにより、反射層で反射した光が特定の方向に反射されるとともに、傾斜面の幅や傾きが一定範囲でばらつくことによりその反射光の散乱性が生じるのである。
【００８２】
遮光部と透過部とが持つライン状の形状は、その少なくとも一方を曲線または直線で形成することが好ましい。この形状は、図４のごとく直線状であっても、図６のごとく曲線のつながりであっても、図７，８のごとく、直線の折れ曲がりのつながりにより曲線を模したものであってもよい。
【００８３】
図６〜８のパターンは、曲線形状の一つである波状のパターン形状の幅を段階的に変化させて光透過量の濃淡を図のｙ軸方向に形成させるようにしたものである。波状におけるｘ軸方向の周期１０４は、１０〜１００μｍであることが好ましい。この周期のばらつきと波状のパターン形状とによって、図６〜８に示すように設けたフォトマスクを使用して得た反射層で反射した光はｙ軸方向とともにｘ軸方向についても内面反射光の散乱指向性を生じる。
【００８４】
図８では、パターンの波の向きが１０１ｃで変化している。このような変化も好ましい場合がある。
【００８５】
また、ｘ軸方向の周期１０４に対する振幅１０５または１０６の比率は０．０５〜１であることが好ましい。内面反射光の散乱指向性を得やすいからである。
【００８６】
図９のパターンでは、ｙ軸方向の幅Ｗ１０２とＷ１０３とを段階的に単調変化させることにより、光透過量の階調の濃淡を生じさせることのできる短冊状階調領域１０７を形成し、これをｘ軸方向に連ねることにより、矩形の集合である遮光部１０２と透過部１０３とのｘ軸方向の周期１０４を一定に揃えた所定のパターンを得ている。これも波状の形状の一種である。なお、パターン１０１ｄ，ｅのｘ軸方向の周期の位相は、パターン１０１ａ，ｂのｘ軸方向の周期の位相に対し、周期１０４の１／２だけずれている。
【００８７】
図１０のパターンでも、上記図９と同様、短冊状階調領域１０７（たとえば１０７ａ〜１０７ｃ）を、ｘ軸方向に波状に連ねて形成してある。ただし、図９と異なり、ｘ軸方向の周期１０４は一定ではなく、ｘ軸方向の周期の位相は、ｙ軸方向に関しずれていない。
【００８８】
矩形の集合である遮光部１０２と透過部１０３とのそれぞれの幅は１〜１５μｍの範囲であり、パターンの周期１０１は２０〜６０μｍの範囲内の一定の値で形成されている。波状におけるｘ軸方向の周期１０４は、１０〜１００μｍであることが好ましい。また、ｘ軸方向の周期１０４に対する振幅１０６の比率が０．０５〜１であることが好ましい。
【００８９】
パターンは、液晶表示部に相当する反射層部分に凹凸が生じるように作成されるが、必ずしもこの「液晶表示部に相当する反射層部分」の全面をカバーする必要はない。たとえば、図１１，１２のように、本発明に係るパターンとは異なる任意のパターン５５を設けてもよい。この任意のパターン５５を設ける箇所や形状は、本発明の効果が確保される限り、用途によって自由に選択することができる。
【００９０】
なお、図１１には透過部の幅が大幅に広い部分がある。このように部分的に透過部の幅が大幅に広いと、凹凸の傾斜が大幅に緩やかになったり、部分的に平坦になったりすることもある。
【００９１】
また、図１２は、ｙ軸方向やｘ軸方向に見た場合、異なった三種類の波状のパターンが混合して存在するフォトマスクの例でもある。
【００９２】
本発明に係る感光性樹脂層は、このようなフォトマスクを介して、プロキシミティ方式により露光し、現像する。プロキシミティ方式とはフォトマスクを感光樹脂とは接触させず、その近傍（プロキシミティ）に設置する方式である。感光樹脂層表面とフォトマスクとの間隔（プロキシミティギャップ）は、通常４０〜３００μｍが好ましい。コリメーションアングルは１〜４゜が好ましい。
【００９３】
コリメーションアングルを１〜４゜にするのは、小刻みな凹凸を傾斜面に有しつつも全体としては一つのまとまりとしての非対称な断面を有する凸状帯や凹状帯を造り出し、これによって光の特定方向反射性と内面反射光の散乱指向性とを反射面に付与しやすいからである。なお、あるコリメーションアングル値とあるプロキシミティギャップとの組み合わせで得られるのと同様の効果は、より大きなコリメーションアングル値とより小さいプロキシミティギャップとの組み合わせで得られる傾向がある。
【００９４】
ここで、上記所定の方向はディスプレー外面と平行な面上にあって、光の特定方向反射性を実現したい方向を意味し、目的に応じて任意に定めることができる。これを図１３を用いて説明する。
【００９５】
図１３は携帯電話１３１の側断面の模式図である。図１３は、操作面１３３の上にあるディスプレー１３２を目１３４が見ている状態を表す。この場合、紙面に沿う方向の入射光１３５のうち、ディスプレー１３２の外面１３８で反射する光はディスプレー外面１３８に垂直な線Ｚ−Ｚについて線対称の反射光１３６となるが、本発明に係る所定方向に非対称な断面形状を持つ光反射領域をデフォルメして示す凹凸層（または硬化樹脂層）１２上の反射面（または反射領域）で反射する光は光反射領域の斜面に垂直な線Ｚ’−Ｚ’について線対称の反射光１３７となる。
【００９６】
このため、反射光１３７を目視する場合には、ディスプレー外面１３８での反射光１３６は邪魔にならず、グレア回避効果が得られる。本発明に係る光反射領域は、このグレア回避効果を実現するための領域である。なお、反射光１３７は、ディスプレー１３２の外面１３８に直交することが好ましい。
【００９７】
熱硬化性を有する感光性樹脂を使用する理由は、上記のように加熱処理する場合に、その前の感光現像処理である程度硬化した不溶化樹脂層を充分に硬化させるとともに、樹脂を軟化させ、熱ダレにより非対称な断面形状の凸状帯および／または凹状帯の表面上にある小刻みな凹凸を溶融消滅させ、平滑にするためである。このような樹脂としては、ポジ型感光性樹脂やネガ型感光性樹脂を使用することができる。
【００９８】
ポジ型感光性樹脂は通常溶媒揮散型（溶媒可溶型）であり、たとえばＪＳＲ社製ＰＣ４１１Ｂ，ＰＣ４０３，ＰＣ４０９、東京応化社のＯＥＢＲ−１０００などが例示される。ネガ型感光性樹脂としては新日鐵化学社のＶ２５９ＰＲシリーズなどが例示される。その塗布厚は０．５〜１０μｍが現実的な範囲であるが、塗り易さおよびガラス基板との熱膨張差などを考慮すると、１〜５μｍの範囲が好適である。感光性樹脂はスピンナーなどにより均一の厚さに塗布することができる。なお、感光性樹脂は、露光強度に応じて中間的な反応を示すようにすることができるため、露光強度分布に応じた形状を造ることができる。たとえばＰＣ４１１Ｂは１００ｍＪ／ｃｍ２まで、ほぼ直線的に反応率が変化する。
【００９９】
加熱処理に際し、所望の熱硬化性と表面を平滑にする機能とを有するか否かは、上記のような凹凸部を実際に形成し、感光現像加熱処理を行って決定することができる。硬化樹脂層の表面が平滑になったかどうかや平滑度が向上したかどうかは、表面の目視観察、表面粗度の評価、特定方向反射性の評価、グレア回避効果の把握等様々な方法で確認することができる。なお、感光処理するに先立ってプリベークして溶媒を揮散させる前処理を行うことが多い。
【０１００】
加熱処理としては、公知のどのような方式を採用することもできる。検討の結果、所定の断面形状を得るには、感光性樹脂としてポジ型感光性樹脂を使用し、加熱処理の処理温度が１５０〜２６０℃、処理時間が１分以上であることが好ましいことが判明した。たとえば１５０〜２６０℃に保温されたクリーンオーブンで６０分間加熱する方式が考えられる。
【０１０１】
なお、加熱の初期は、軟化が起こりやすいように不溶化樹脂層の全体を急速に加熱することが好ましい。たとえば、不溶化樹脂層の表面温度が室温から１５０℃以上の温度になる時間は３０秒以下であることが好ましい。そのためには接触熱伝導加熱方式等の熱容量の大きい方式を採用することが好ましい。その後は他の方式、たとえば対流方式等で加熱してもよい。具体的には、１５０〜２００℃のホットプレートで１〜５分、その後焼成硬化のために２００〜２６０℃のクリーンオーブンで６０分間加熱するように、加熱処理工程を分離する方式や枚葉投入方式のクリーンオーブンが考えられる。
【０１０２】
透明基板２上に上記のようにして形成された、硬化樹脂層３１ｃに相当する凹凸層１２上に、金属膜よりなる半透過光反射層１３が形成される。
【０１０３】
なお、図１に示すように、感光性樹脂を透明基板２の一方の全面に塗布し、樹脂層のほぼ全面を露光して現像し、その後加熱処理して、透明基板２の表面のほぼ全面に渡って所定の凹凸面を有する硬化樹脂層３１ｃを形成してもよく、シール１７の内側のみに塗布し、露光現像加熱処理して、透明基板２の表面のうち、シール１７の内側にのみ所定の凹凸面を有する硬化樹脂層を形成してもよい。
【０１０４】
後者の場合は、感光性樹脂を塗布する部分と塗布しない部分との間に段差が生じ、その上に各種の層を形成する場合に不利な場合がある。前者の場合、半透過光反射層１３は液晶表示部に相当する部分のみに形成されるが、この層は薄いので、上記のような段差を生じる原因とはならない。
【０１０５】
前者の例に従って説明すると、半透過光反射層１３および半透過光反射層１３が形成されていない凹凸層１２を覆って、表面を平坦化するための平坦化層１１が形成される。そして、この平坦化層１１の上に透明電極４が形成される。
【０１０６】
なお、以上は、本発明の製造方法について主に説明したが、本発明の検討の結果、方法の如何を問わず、光反射性構造体が次の特性を有していることが重要であり、これにより、グレアの影響が少なく、明るく表示性能に優れた光反射性構造体および反射型液晶表示装置／半透過型液晶表示装置が実現できることが判明した。
【０１０７】
すなわち、光反射領域を含む光反射層を有する光反射性構造体において、光反射領域が所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯を含み、凸状帯および／または凹状帯の幅が２０〜６０μｍの間にあり、凸状帯および／または凹状帯の表面が平滑である光反射性構造体である。
【０１０８】
図５の光反射領域５１は上記光反射領域の一例であり、凸状帯５３は、幅が２０〜６０μｍの間にある上記凸状帯および／または凹状帯の一例である。表面５２は平滑であり、凸状帯および／または凹状帯の表面が平滑であることの一例となっている。また、高さ５４を示す部分が、この場合の所定方向であるｙ軸方向における非対称な断面形状を表している。
【０１０９】
また、図１９は、図７のパターンを使用した場合に生じる光反射領域と凸状帯および／または凹状帯の他の一例である。また、図２０は、図８のパターンを使用した場合に生じる光反射領域と凸状帯および／または凹状帯の他の一例である。
【０１１０】
上記の凸状帯の高さおよび／または凹状帯の深さが１〜５μｍの間にあることが好ましい。たとえば図５の高さ５４がこの凸状帯の高さおよび／または凹状帯の深さの一例である。
【０１１１】
このような光反射性構造体としては、ディスプレー外面に平行な面をｘｙ平面とした場合に、上記所定方向がｙ軸方向であり、凸状帯および／または凹状帯が、ｘ軸方向に関し、規則的または不規則的な振幅２０５，２０６と規則的または不規則的な周期２０４とで連なる波状形状として構成されていることが好ましい。図２０はその一例であり、凸状帯が、ｘ軸方向に関し、図８のフォトマスクパターンのｘ軸方向の周期１０４に対応して規則的なｘ軸方向の周期２０４と規則的な振幅２０６とで連なる波状形状として構成されている。このようなｘ軸方向の周期と振幅とは散乱指向性を与えるのに寄与する。
【０１１２】
上記ｘ軸方向の周期としては、１０〜１００μｍの間にあることが好ましい。このような周期は、上記のようにフォトマスクパターンのｘ軸方向の周期を規定することによって実現することができる。
【０１１３】
また、上記ｘ軸方向の周期に対する振幅の比率としては０．０５〜１の間にあることが好ましい。具体的には、たとえば先述のごとく、フォトマスクパターンのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率を規定することによって実現することができる。
【０１１４】
内面反射光の散乱指向性に寄与する効果をより大きくするためには、光反射領域中に、周期に対する振幅の比率が異なるｘ軸方向の周期と振幅との組み合わせが二種以上存在することが好ましい。具体的には、たとえば先述のごとく、図７のようなフォトマスクパターンによりそのような光反射領域を実現することができる。
【０１１５】
さらに、複数の帯の波状形状について、そのｘ軸方向の周期の位相がｙ軸方向に関しそれぞれずれていることが好ましい場合がある。具体的には、たとえば先述のごとく、図９，１１のようなフォトマスクパターンによりそのような光反射領域を実現することができる。たとえば、図１１の周期１０１ａと１０１ｂとのｘ軸方向の位相を比較するとｙ軸方向に関しそれぞれずれていることが理解される。
【０１１６】
なお、ｘ軸方向の周期が一定であり、ｙ軸方向に関するｘ軸方向の周期の位相のずれが周期の２分の１であるようにすると規則的な構成要素を使用して不規則な構成の光反射領域を容易に得られるため、有用である。具体的にはたとえば、図２３に示すように、図９のようなフォトマスクパターンを使用して得られる反射層の光反射領域である。
【０１１７】
さらに、ｘ軸方向の位相がｙ軸方向に関しずれている場合とは対照的に、光反射領域をｘ軸方向について複数のサブ領域に分割した場合、サブ領域のｙ軸方向の位相がｘ軸方向に関しそれぞれずれていることも好ましい場合がある。具体的には、たとえば、図２１のようなフォトマスクパターンから得られる図２２のような光反射領域である。なお、図２１は、ずれの状態をわかりやすくするため、サブ領域に対応するパターン部分を二つ部分的に示してある。
【０１１８】
本発明に係る所定方向に非対称な断面形状を持つ凸状帯および／または凹状帯は、所定方向を向く傾斜面とその逆方向を向く傾斜面とに分けて考えた場合に、所定方向を向く傾斜面の面積の方が多いことを意味すると考えることができる。
【０１１９】
具体的には、この所定方向をｙ軸の＋方向とした場合、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内、ｙ軸の＋方向を傾斜面の法線のベクトル成分として有する傾斜面部分の占有率が５５％以上９０％以下であることが好ましいことが判明した。これにより、上記の「所定方向に非対称な断面」の非対称性や、特定方向反射性やグレア回避効果を客観的に把握することが可能となる。
【０１２０】
このような傾斜面部分の占有率は、たとえば凸状帯および／または凹状帯の傾斜面を三角形の集合であるポリゴンとしてとらえ、ポリゴンを形成する全三角形の総面積に対する垂直線のベクトル成分としてｙ軸の＋方向を有する三角形の合計面積の比率として求めることができる。
【０１２１】
上記は主に、光を特定の方向へ反射させる光の特定方向反射性の観点から傾斜面を規定したものであるが、反射光について散乱指向性を与える意味からは、ｘｙ平面の法線方向と傾斜面の法線方向とがなす角度を傾斜角度と定義した場合、ｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲における傾斜角度分布の存在率が、傾斜角度２〜１０°の範囲に極値を少なくとも１個有することが好ましく、特に極値がｙ軸の＋方向にあることがより好ましい。これにより、上記の内面反射光の散乱指向性や視認容易性を客観的に把握することが可能となる。なお、ｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲とは、図２４に示すβの角度の範囲を意味する。また図１３の角度αはこの傾斜角度を表している。
【０１２２】
ここでも、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面を三角形の集合であるポリゴンとしてとらえ、「傾斜面の法線方向」を個々の三角形の垂直線の方向として傾斜角度を求め、その分布をｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲について求めることで、上記の極値を把握することが可能である。極値がｙ軸の＋方向にあることが好ましいのは、反射光についてｙ軸方向の散乱指向性を得やすいからである。
【０１２３】
上記構造の光反射性構造体に関し、これまでは、主に所定方向に非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯の全部が光反射領域である場合について説明した。しかしながら、本発明はこのような場合にのみ限定されるものではなく、所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯の一部が光反射領域である場合も含まれる。この場合、所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯の一部が光反射領域であるとは、光反射領域でない凸状帯および／または凹状帯が存在することも、個々の凸状帯および／または凹状帯についてその一部が光反射領域となっていることも意味し得る。このような場合には、光反射領域にハーフミラーや全反射ミラーとスリットとを組み合わせて使用するタイプのミラーを使用せず、スリット無しの全反射ミラーを使用して、外部からの入射光を光反射領域で全反射させるようにし、凸状帯および／または凹状帯のうち光反射領域に使用されない部分については光が透過する領域（光透過領域）とすれば、バックライト不使用時にも充分な明るさが実現でき、またバックライト使用時には光透過領域を介して充分なバックライトを利用できるようになる。
【０１２４】
なお、本発明に関する説明では、「凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について」という前提が使用される場合が多いが、この場合の「凸状帯および／または凹状帯の一部」も上記と同様の意味合いを有する。
【０１２５】
上記の構造の光反射性構造体については、所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯がある場合、たとえば凸状帯がある場合には、両側の傾斜面の内図３ｂの両側の長さＸとＹとのうちより短い方の傾斜長（図３ｂではＹ）を有する傾斜面については、図１３についての説明から理解されるように反射光として利用されないという点やより長い方の傾斜長（図３ｂではＸ）を有する傾斜面においては、その裾野部分（図１３では番号１３９で示してある）で反射する光がその頂部（図１３では番号１４０で示してある）で反射する光よりも液晶表示装置内での光路長が長くなる結果、裾野部分１３９での反射光の利用効率が頂部１４０での反射光の利用効率より小さくなるという点が、さらに改良を施すことができる点として考えられる。この事情は、凸状帯の代わりに凹状帯がある場合でも同様である。ただし、凹状帯においては、凸状帯の裾野部分に該当するのは底部である。ここで本発明において「裾野部分」とは、凸状帯の頂部を含まない光反射層部位を意味する。傾斜面の内どの程度までを裾野部分と呼ぶか、凹状帯の底部と呼ぶかは任意に定めることができる。
【０１２６】
上記のような点を改良した光反射性構造体として、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面には光反射領域を設けず、光透過領域を設けることが好ましい。この様子を図２５に模式的に示す。
【０１２７】
このようにすると、光透過領域２５２を介してバックライトの光を利用することができるので、バックライトを利用する場合に、より明るく表示性能に優れた光反射性構造体となるからである。
【０１２８】
この場合、光反射領域２５１がハーフミラーや全反射ミラーとスリットとを組み合わせて使用するタイプのミラーから成り立っていてもよいが、スリット無しの全反射ミラーから成り立っていると、バックライトを利用しない場合には光反射領域で全反射でき、バックライトを利用する場合には光透過領域２５２を介してバックライトの光を利用できるのでより好ましい。このような構造の反射層の模式的斜視図を図２６，２７に示す。
【０１２９】
また、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部に光反射領域を設けず、光透過領域を設けることも有用である。この様子を図２８に模式的に示す。図中２５２−１の部分が凸状帯の裾野部分に設けられた光透過領域である。こうすることにより、液晶表示装置内での光路長が長くなる光反射層部位を光透過領域２５２−１に変え、この光透過領域２５２−１を介してバックライトの光を利用できる。この場合にも光反射領域がスリット無しの全反射ミラーから成り立っていることが好ましい。このような構造の反射層の模式的斜視図を図２９，３０に示す。
【０１３０】
さらに、図３１に模式的に示すように、このようにして裾野部分や底部に設けた光透過領域上のＣＦ３１１については、その膜厚が光反射領域上のＣＦ３１２の膜厚より厚くすることが好ましい。光透過領域を介するバックライトの光はＣＦを一回通過するだけであるが、光反射領域で反射する光はＣＦを二回通過するため、両者の間で光の色純度と明るさのバランスを取るにはこのようにＣＦに厚薄を設けることが有用であるからである。この場合の膜厚の厚薄は、客観的には、図３１に示すように、領域Ｓ１に含まれるＣＦ部分の断面積を領域Ｓ１の長さＬ１で除した値と、領域Ｓ２に含まれるＣＦ部分の断面積を領域Ｓ２の長さＬ２で除した値との比較で決めることが可能である。なお、図３１ではＣＦが凸状帯の直上にある等、図１とは断面構造が異なっているが、これは説明の便宜のためのものであり、図１のように配置しても良いことはいうまでもない。
【０１３１】
これに対し、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部に、上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けることも明るく表示性能に優れた光反射性構造体を実現する上で有用である。この場合は、裾野部分や底部をバックライトの光を通すために利用するのではなく、光反射領域として利用し、その部分を介する光の光路長が長い点に鑑み、ＣＦ層を排除するのである。この部分では色純度が若干犠牲になるものの、明るさを大きく改善することが可能となる。この様子を図３２に模式的に示す。この場合は、ＣＦ層なしの部分３２１を設けた構造と、より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域２５２を設けた構造とを組み合わせてある。
【０１３２】
なお、このようなＣＦ層なしの部分３２１は、配置の精度によっては、隣接する光透過領域２５２にまでおよぶことも考えられる。その場合には、バックライトがＣＦを通過しないことになるので一般的には好ましくない。そのような場合を防止するには、図３３に模式的に示すように光反射領域２５１をより短い方の傾斜長を有する傾斜面まで延ばし、ＣＦ層なしの部分３２１と光透過領域２５２とが隣接しない構造とすることが好ましい。
【０１３３】
上記の構造は、複数の凸状帯および／または凹状帯の一部のみであってもよい。たとえば、凸状帯の頂部に、上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けた構造が共存していてもよい。凸状帯の頂部にこのような構造を設けることは比較的容易であり、明るく表示性能に優れた光反射性構造体を作製する上で効果がある場合がある。
【０１３４】
図３４，３５は、このような構造の反射層とＣＦとの関係を示す模式的斜視図である。図３４は反射層の構造を表し、図３５はＣＦ層とＣＦ層なしの部分とを示している。図３４中、斜線部が光反射領域２５１、横線部が光透過領域２５２を表し、図３５中、斜線部がＣＦ層部分１０、白抜き部がＣＦ層なしの部分３２１を表す。図３５では、左の方に記載されているように、赤色と緑色と青色とよりなる三種類のＣＦが使用されている。図３４の６個の凸状帯は、上から順に、二つずつが図３５の赤色と緑色と青色のＣＦに対応する。この場合、Ａ−Ａ断面図は図２５の模式図のようになり、Ｂ−Ｂ断面図は図２８の模式図のようになる。
【０１３５】
なお、図３４に代えて、図４４のように、光反射領域を部分的に短い方の傾斜長を有する傾斜面まで延ばした構造とし、また、図３５に代えて、図３６のように、ＣＦ層なしの部分３２１を縦長の形状にする方が好ましい場合がある。
【０１３６】
この形状の場合は、凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部以外の場所である頂部にも、上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けることになるが、ＣＦ層なしの部分３２１の配置（アライメント）が容易になり、前者の場合のように、配置（アライメント）の精度によっては、ＣＦ層なしの部分３２１が隣接する光透過領域２５２にまでおよんでしまい、バックライトがＣＦを通過しないという問題を防止することが容易になるからである。この場合、Ｂ−Ｂ断面図は、前者の場合と同様図２８の模式図のようになるが、Ｃ−Ｃ断面図は図４５の模式図のようになる。
【０１３７】
なお、このようにＣＦ層なしの部分を設ける場合にも、光透過領域を併設する場合には光反射領域がスリット無しの全反射ミラーよりなる方が好ましい場合が多い。
【０１３８】
図４０〜４３は、このようにして作製された光反射性構造体をディスプレー外面１３８に垂直な方向から見た模式図である。図４０，４１，４３は光反射領域２５１と光透過領域２５２の分布パターンを、図４２はＣＦのある部分３２２とない部分３２１との分布パターンを示している。なお、符号４５１はブラックマスク（ＢＭ）を表している。図４０または図４１のパターンと図４２のパターンとを組み合わせ、また、図４３のパターンと図４２のパターンとを組み合わせて、光反射性構造体を構成することができる。ＣＦのない部分は図４２のようにもっとも効率の良さそうな場所に設けるようにしてよい。また、バックライトを使用する場合と使用しない場合とのバランスを取るため、図４３に見られるように、凸状帯の頂部に光透過領域が存在していてもよい。
【０１３９】
なお、光透過領域やＣＦのない部分を設けるには、公知のフォトリソグラフィの技術を利用することができる。また、ＣＦに厚薄を持たせるには、凹凸の段差を利用し、ＣＦの一回塗布で厚薄に仕上げる方法、またはＣＦを複数回塗布する方法等を利用することができる。
【０１４０】
これらの光反射性構造体は、表示のコントラスト比も高く、従来よりも見栄えのよい半透過型または反射型の表示装置を実現できる。特に、液晶表示素子のために使用すると、低消費電力性と見やすい表示とを同時に達成できるので、たとえば携帯電話に用いた場合、そのディスプレーが飛躍的に明るくなり、従来にない良好な表示機能を達成できる。
【０１４１】
しかしながら本発明に係る光反射性構造体は、上記のみに適用を限定されるわけではなく、本発明の趣旨に反しない限り、ＴＦＴなどの他の液晶モードを含め、公知の表示装置にも適用できることは言うまでもない。
【０１４２】
半透過型や反射型の液晶表示装置の要素として使用する場合には、本発明に係る光反射性構造体が液晶表示のピクセルサイズ毎に同一のパターンとなっていることが好ましい。このようになっていると、ピクセル毎の特定方向反射性や反射光の散乱指向性の間にバラツキが無くなるからである。
【０１４３】
また、半透過型や反射型の液晶表示装置の要素として使用する場合には、さらに透過性の拡散層を有することが好ましい。凹凸の周期性に伴うモアレ等の好ましくない現象を抑制し、また光の散乱性を向上でき、より見栄えのよい表示を達成できるからである。
【０１４４】
【実施例】
次に本発明の実施例を詳述する。
【０１４５】
［例１］
表示部のサイズが３．７８ｃｍ×５．０４ｃｍで、１２０×１６０×ＲＧＢピクセル数の半透過型液晶表示装置を以下のようにして形成した。これは、基本的に図１と同様の構成を備えた液晶表示装置である。以下、図１，２，１４〜１７を用いて説明する。
【０１４６】
図１を参照して、０．５ｍｍ厚のガラス製透明基板２を用い、液晶層５には２４０°ツイストのスーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶を用い、液晶の屈折率異方性Δｎは０．１３、セルギャップは５μｍとした。Δｎ・ｄは０．６５μｍであった。また、位相差板６のΔｎ・ｄは０．１３８μｍ、位相差板７のΔｎ・ｄは０．３８５μｍとした。半透過光反射層１３と凹凸層１２とを、図１のように配置した。
【０１４７】
図１４は、３５０ｍｍ×４８０ｍｍサイズの大型基板から液晶表示素子を多数個取りで製造する場合の平面レイアウトを示す模式図である。液晶表示部の最小単位は３０５μｍ×９５μｍであり、線間は１０μｍとした。よって、ｘ軸方向の配列周期は１０５μｍピッチ、ｙ軸方向の配列周期は３１５μｍピッチに設定した。
【０１４８】
凹凸層１２の形成は以下のようにして行った。スピンナーを使用して、ＪＳＲ社製のポジ型感光性樹脂ＰＣ４１１Ｂを、透明基板２上に厚さ５μｍに塗布した後、８０℃で１０分間プリベークを行った。次に、図２に示したように、そのポジ型感光性樹脂膜３１ａ上にフォトマスク３２を置き、日立電子エンジニアリング社製のプロキシミティタイプの一括露光機ＬＥ４０００Ａにて、高圧水銀灯を使用し、波長３６５ｎｍ、露光量１００ｍＪ／ｃｍ２、プロキシミティギャップ１５０μｍ、露光機のコリメーションアングル２．０°の条件で露光した。露光は１回で行った。なお、場合によっては複数回露光を行ってもよい。
【０１４９】
フォトマスク３２には、図１５に示すようなサイズで、ｙ軸方向のパターンの周期が３５μｍ、ｘ軸方向の波状形状の周期が３５μｍのパターンを、図１６に示すように配置した。
【０１５０】
上記のフォトリソ工程の後、液温２３℃の条件下、０．５重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液にて６０秒間現像し、２４０℃に温度調節された枚葉投入式のクリーンオーブンで６０分間加熱処理した。本条件では、ポジ型感光性樹脂において溶融作用が起きるのは投入から約２分以内であり、その後は主に硬化作用が進行した。
【０１５１】
これにより、レーザ顕微鏡で測定した実測図である図１７に示すように、滑らかな傾斜面を有する所定方向に非対称な断面形状の凹凸が形成され、この凹凸が多数集合した凹凸層１２がガラス基板上に形成された。この凹凸の幅はフォトマスクパターンとほぼ一致している。この場合、図１４に示したように、透明基板２の周囲約１０ｍｍは製造に必要な周辺枠である。
【０１５２】
また、一般に凸状帯の高さおよび凹状帯の深さを増加させるには、露光量を増やすことが行われるが、露光量以外に、ポジ型感光性樹脂のプリベーク温度の降温、プリベーク時間の短縮、現像温度の上昇、現像液濃度の上昇、現像時間の延長等によっても、凸状帯の高さおよび凹状帯の深さは増加する。また、その逆の操作を行えば、凸状帯の高さおよび凹状帯の深さは減少する。このため、一定の凸状帯および凹状帯を形成するには、露光量、プリベーク温度、プリベーク時間、現像温度、現像液濃度、現像時間等を一定にする必要がある。
【０１５３】
つぎに、図１８に示すように、この基板の一面に形成された凹凸層１２上のうち、液晶表示部に相当する部分に、アルミニウムを蒸着法によって成膜し、半透過光反射層１３を設け、本例の光反射性構造体を形成した。なお、半透過光反射層１３上部には、ＳｉＯ２もしくはＳｉＯ２／ＴｉＯ２／ＳｉＯ２のような積層構造をさらに設けることにより、反射色の調整や、反射強度を制御することも可能である。
【０１５４】
次に、半透過型液晶表示装置を組み立て、表示装置としての性能を評価した。ＳＴＮ液晶の駆動は複数行を同時選択する複数ライン同時選択法（ＭＬＡ法）を採用し、４行同時選択を行った。ＭＬＡ法については、特開平第６−２７９０７号公報、特開平第８−６３１３１号公報、特開平第８−２３４１６４号公報、特開平第８−４３５７１号公報などに記載されている。なお、ＲＧＢマイクロカラーフィルタを設けて６５Ｋの発色を可能とした。
【０１５５】
このようにして、バックライトと外光との両方を使用できる半透過・反射型の機能を有し、表示コントラスト比の最大値が４０、視角の広さが±３０°以上の結果が得られた。また、消費電力は２ｍＷ以下で、表示輝度は５０ｃｄ／ｍ２が得られた。実際の目視でも、グレアの影響を回避して明るい表示を見ることができることが判明した。
【０１５６】
この方法で作製した光反射性構造体はプロキシミティタイプの一括露光機を使用して容易に充分な凹凸精度を得ることができ、製造が容易で、品質再現性がよいことが示された。
【０１５７】
［例２］
ＣＦ１０が凹凸層１２と反射層１３上とに形成され、絶縁層１４が凹凸層の対向基板側に形成され、一方の平坦化層１１が省略された以外は図１とほぼ同様の構成を備えた液晶表示装置（図３７）において、アルミニウム蒸着法によって成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングとによって、液晶表示部に相当する部分の各ピクセルに、図３８に示すような凹凸層の上に図３９に示すパターンの反射層１３を設けた。
【０１５８】
また、ＢＭ（ブラックマスク）とＣＦとについては、図４２に示すパターンを設けた。ＣＦは、赤色、緑色、青色とも同じパターンと同じ膜厚とを採用した。
【０１５９】
上記のＢＭのパターニングでは、フォトリソグラフィーの方法におけるＢＭ材に、新日鐵化学製のネガ型感光性樹脂の色材Ｖ２５０１ＢＫを用い、焼成後の最も厚い部分の膜厚を１μｍとした。
【０１６０】
上記のＣＦのパターニングでは、フォトリソグラフィーの方法における各ＣＦ材に、三菱化学製のネガ型感光性樹脂の色材ＲＥＲ０４０４（赤）、ＲＥＧ０４０４（緑）、ＲＥＢ０４０４（青）を用い、焼成後の最も厚い部分の膜厚を２．５μｍとした。
【０１６１】
上記の条件下、凸状帯の短い方の傾斜長を有する傾斜面および裾野部分に全反射膜を設けない透過部分を形成し、凹凸形状の段差とＣＦ材の一層塗布により、光透過領域２５２上におけるＣＦの最大の膜厚が２．５μｍ、２次元単純断面の平均膜厚が２．０μｍ、光反射領域２５１上におけるＣＦの最小の膜厚が０．８μｍ、２次元単純断面の平均膜厚が１．３μｍの、図４６、４７に示すような断面構造が得られた。
【０１６２】
なお、図４６には図４２におけるＢＭ４５１の断面形状も示されている。また、図４６には、上部にＣＦ層を有さない光反射領域が中央部分にあるが、その前後では、上記のように、凸状帯の短い方の傾斜長を有する傾斜面および裾野部分に全反射膜を設けない透過部分を形成することをやめ、ＣＦ層なしの部分と光透過領域とが隣接しないように光反射領域を延長してある。これは、バックライトがＣＦ層なしの部分を通過することを防止するためである。
【０１６３】
上記以外は、例１と同様にして、半透過型液晶表示装置を組み立てた。この結果、ＴＯＰＣＯＮ社の輝度色彩計ＢＭ−７を使用して、ＣＩＥ（国際照明委員会：Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）１９３１表色系（ＣＩＥ １９３１ ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｏｒｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）に基づく色面積を測定したところ、５０の結果が得られた。これに対し、色材の粘度とレベリング性とを変え、光透過領域２５２上におけるＣＦの２次元単純断面の平均膜厚が１．６μｍ、光反射領域２５１上におけるＣＦの２次元単純断面の平均膜厚が１．３μｍとなるようにしたところ、色面積が３７の結果が得られた。この比較より、光透過領域上のカラーフィルタの膜厚を光反射領域上のカラーフィルタの膜厚に比べより厚くすると、反射表示と透過表示とがともに高い色表示性能を達成できることが明らかにされた。
【０１６４】
なお、上記色面積とは、ＣＩＥ１９３１表色系に基づく、ＣＩＥ ｘｙ色度図において、ＲＧＢ各色（赤、緑、青の各全面表示）の色度座標（ｘＲ，ｙＲ），（ｘＧ，ｙＧ），（ｘＢ，ｙＢ）の測定値３点がなす色三角形の面積である。各ｘ，ｙは、ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ），ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）で記述される値である。
【０１６５】
［例３］
フォトマスク３２のパターンと、ｘ軸方向の配列周期と、ｙ軸方向の配列周期以外は例１と同じ条件で半透過液晶表示装置を組み立て目視評価を行った。以下、図４８〜５１を使用して説明する。図中の単位はμｍである。
【０１６６】
ｘ軸方向の配列周期が７９μｍ、ｙ軸方向の配列周期が２３７μｍである。
【０１６７】
フォトマスク３２のパターンは以下のように作成したものを用いた。図４８に示す基本パターンをｘ、ｙ軸方向に繰り返すパターンを作り、図４９の切取線４９１で示すように、原点からピクセルサイズの大きさまでの部分を切り出したものを用いた。なお、ピクセルサイズの大きさにパターンを切り出す際、透過部または遮光部が繋がり、大きくなる部分は、面積を調整した。たとえば、透過部が大きくなりすぎる部分がある場合には、遮光部を設けてその透過部部分の面積を減少させた。
【０１６８】
複数のブロック単位を含む、このような切り取り部分から得たピクセル領域を複数配列して作製したフォトマスクは、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、ｘ軸方向における一つのブロック単位にはｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有するマスクパターン単位がｘ軸方向に連続して並ぶようになる。
【０１６９】
なお、透過部と遮光部とが弧状の境界を有するようになっているとは、図６に見られるように滑らかな弧状の境界だけではなく、この例に見られるように矩形の透過部と遮光部とが弧状の境界の形成する場合も含まれる。ｙ軸方向で隣接する二つのブロック単位の前記弧状の境界が、ｘ軸方向について所定の距離ずれていることが好ましい。光学特性にある程度のランダム性をもたせ、製造時のバラツキが直接反射特性に影響しないようにするためである。
【０１７０】
また、ブロック単位によらず、複数のマスクパターン単位を含む切り取り部分から得たピクセル領域を複数配列して作製したフォトマスクを作製することもできる。たとえば、上記ブロック単位は、ｘ軸方向に三つのマスクパターン単位からなっているが、図４９の切取線４９１で示すようにブロック単位で切り出すのではなく、図４９の切取線４９２示すように、その内の二つのマスクパターン単位で切り出す場合である。このような場合には、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、一つのピクセル領域には、ｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有するマスクパターン単位がｘ軸方向およびｙ軸方向に連続して並び、フォトマスク内で隣接するマスクパターン単位の遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が異なるものとすることが好ましい。
【０１７１】
また、切り取り線４９２のようにマスクパターン単位で切り取る場合に限らず、マスクパターン単位とマスクパターン単位の間の任意の位置で切り取りしてもよい。例えば、ｘ方向に１．５個分のマスクパターン単位で切り取すことも可能である。切り取り線４９１も４９２もｙ軸方向の長さがｘ軸方向の長さの３倍になっており、Ｒ，Ｇ，Ｂの３ピクセル分をｘ軸方向に並べると正方形になるように設計されている。
【０１７２】
上記のブロック単位で切り出す場合の基本パターンを以下のように作成した。まず、図５０に記した▲１▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分を、ｙ方向について、図４８の左下に示した３．０μｍ，２．０μｍ，１．０μｍのずれを与えて配置する。具体的には図５１の▲１▼のように配置する。このようにすると、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ間のずらしピッチｄ１は２μｍとなる。
【０１７３】
ついで、▲１▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分の上に、そのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分とは、寸法の若干異なる、図５０の▲２▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分を、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分のそれぞれについて、上下が接するようにして配置する。すなわち、図５１の▲２▼に示すように配置する。図５１中、太線Ｌ１はこの上下の接する境界線を示している。なお、太線Ｌ１は、矩形の透過部と遮光部とがなす弧状の境界の一例でもある。このようにすると、図５０の寸法の場合には、▲２▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ間のずらしピッチｄ２は、図５１に示すように、１．５μｍとなる。
【０１７４】
ついで、▲２▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分の上に、そのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分と寸法が同一の、図５０の▲３▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分を、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分のそれぞれについて、上下が接するようにして配置する。図５１中、太線Ｌ２はこの上下の接する境界線を示している。このようにすると、図５０の寸法の場合には、▲３▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ間のずらしピッチｄ３は、図５１に示すように、１．０μｍとなる。このようにして、図４８で言えば、Ｇ１の列部分が作製される。図４８中の▲１▼，▲２▼，▲３▼は上記の▲１▼，▲２▼，▲３▼と対応する。
【０１７５】
ついで、このようにしてできた、図４８のＧ１部分を、ｙ軸のプラス方向（図４８の紙面上方）に８４μｍ移動させ、Ｇ２部分として、Ｇ１部分に隣接して配置する。更に、図４８のＧ１部分を、ｙ軸のプラス方向（図４８の紙面上方）に４２μｍ移動させ、Ｇ３部分として、Ｇ２部分に隣接して配置する。
【０１７６】
このようにすると、図４８は、▲１▼，▲２▼，▲３▼の三種類の、ずらしピッチの相異なるマスクパターンから構成されるようになる。本明細書では、これら基本パターンの中に存在する異なるマスクパターン▲１▼，▲２▼，▲３▼のそれぞれをマスクパターン単位と呼び、異なるマスクパターン単位がｘ軸方向に配列した最小単位をブロック単位と呼ぶ。本例の場合、異なる三つのマスクパターン単位のｘ軸方向の配列▲１▼，▲２▼，▲３▼や▲２▼，▲３▼，▲１▼や▲３▼，▲１▼，▲２▼をブロック単位と呼ぶことができる。この例では、ｙ軸方向で隣接する二つのブロック単位の前記弧状の境界が、ｘ軸方向について、Ｇ１の距離だけずれていることになる。
【０１７７】
なお、図５０では、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａのそれぞれについてのｘ軸方向の長さは、同一としてあるが、実際には、図４８に示すように、それぞれ適宜な値を選択することができる。また、そのとき、マスクパターン単位やブロック単位のｘ軸方向の長さまたはその倍数が、ピクセルのｘ軸方向の長さと一致しない場合もあり得るが、そのような場合には、上記Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａのｘ軸方向の長さを適宜修正してもよい。図４８はＤについて、図中真ん中の値を６．０μｍ、両端の値を６．５μｍとした例である。
【０１７８】
このようにｘ軸方向、ｙ軸方向に異なるマスクパターン単位を配置した理由は、ピクセル内の光学特性にある程度のランダム性をもたせ、製造時のバラツキが直接反射特性に影響しないようにするためである。ｘ軸方向、ｙ軸方向に配置するマスクパターンの種類は３種類に限定されず、２種類、あるいは４種類以上でもよい。
【０１７９】
本例は、矩形状の透過部要素と矩形状の遮光部要素とで構成されており、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、ｙ軸方向の透過部要素の幅と遮光部要素の幅とが段階的に単調変化している短冊状階調領域がｘ軸方向に連続して並んでおり、矩形の集合である遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期が一定であるフォトマスクの一例でもある。なおここで、遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期が一定であるとは、上記に示すように、ピクセルのｘ軸方向の長さと一致させるための、周期性に若干の相違がある場合も含む概念である。
【０１８０】
本例では、より具体的に言えば、短冊状階調領域がｙ軸方向に所定の距離ずれてｘ軸方向に１周期分連続して並んだマスクパターン単位であって、ｙ軸方向にプラスの距離ずれた組とマイナスの距離ずれた組とを組み合わせることにより、ｘ軸方向における透過部と遮光部とが、弧状の境界をなすようにしたマスクパターン単位が、ｘ軸方向に連続して並び、ｘ軸方向における透過部と遮光部とが波状の境界を有するようになっている。この例では、ｙ軸方向にずれた距離は、図５１におけるｄ１，ｄ２，ｄ３でであり、このｄ１，ｄ２，ｄ３が、ｘ軸方向に繰り返されることにより、フォトマスクパターンのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率、すなわち、遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が、ｘ軸方向に所定の規則性をもって繰り返し変化している。こうすると、光学特性にある程度のランダム性が生じ、製造時のバラツキが直接反射特性に影響しないようにすることができる。
【０１８１】
本例は、上記で説明した、マスクパターン単位のｘ軸方向における一つのブロック単位が、ｘ軸方向に所定の距離ずれて、ｙ軸方向に連続して並んだフォトマスクでもある。また、マスクパターン単位のｘ軸方向における一つのブロック単位が、ｘ軸方向に所定の距離ずれて、ｙ軸方向に連続して並んでいるマスクパターン単位の組合せから、１ピクセル分のマスクパターンを選択し、このマスクパターンをｘ軸方向およびｙ軸方向に連続して並べて形成したフォトマスクということもできる。
【０１８２】
この所定の距離は実情に応じて任意に定めることができるが、マスクパターン単位における遮光部と透過部とのｘ軸方向の１周期または１／２周期であることが好ましい。本例は、所定の距離が遮光部と透過部とのｘ軸方向の１周期に該当する場合である。なおここで、遮光部と透過部とのｘ軸方向の１周期または１／２周期であるという場合の周期は、上記の「遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期」の場合と同様に、ピクセルのｘ軸方向の長さと一致させるための、周期性に若干の相違がある場合も含む概念である。
【０１８３】
以上のフォトマスクを用いて作成した半透過液晶表示装置を目視評価を行った結果、例１と同様グレアの影響を回避して明るい表示を見ることが出来ることが判明した。また、サンプル毎の反射特性の違いも低減出来ることが判明した。
【０１８４】
【発明の効果】
グレアの影響が少なく、明るく表示性能に優れた光反射性構造体および反射型表示装置と半透過型表示装置、特に反射型液晶表示装置と半透過型液晶表示装置を提供できる。また、その製造は容易で、高歩留まりである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半透過型液晶表示装置の構成例の模式的断面図。
【図２】本発明に係る露光工程を説明するための模式図。
【図３】図３ａは、本発明に係る露光，現像工程を説明するための模式図、図３ｂは、本発明に係る硬化樹脂層の凹凸断面形状を示す模式図。
【図４】本発明に係るフォトマスクのパターンの配列を示す平面図。
【図５】図４のパターンを使用して得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図６】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図７】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図８】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図９】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図１０】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図１１】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図１２】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図１３】携帯電話の側断面を示す模式図。
【図１４】大型基板から液晶表示素子を多数個取りで製造する場合の平面レイアウトを示す模式図。
【図１５】例１において使用したフォトマスクのパターンの寸法を示す平面図。
【図１６】例１において使用したフォトマスクのパターンの配列を示す平面図。
【図１７】基板上に形成された凹凸層の斜視図
【図１８】図１７に示す凹凸層の上に反射層を形成した様子を示す模式図。
【図１９】図７のパターンを使用して得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図２０】図８のパターンを使用して得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図２１】サブ領域のｙ軸方向の位相がｘ軸方向に関しずれているフォトマスクのパターンの配列を示す平面図。
【図２２】図２１のパターンから得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図２３】図９のパターンから得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図２４】ｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲を表す模式図。
【図２５】凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域を設けた様子を示す模式的断面図。
【図２６】凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域を設けた様子を示す模式的斜視図。
【図２７】凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域を設けた様子を示す他の模式的斜視図。
【図２８】凸状帯の裾野部分に光透過領域を設けた様子を示す模式的断面図。
【図２９】凸状帯の裾野部分に光透過領域を設けた様子を示す模式的斜視図。
【図３０】凸状帯の裾野部分に光透過領域を設けた様子を示す他の模式的斜視図。
【図３１】ＣＦに厚薄をつけた様子を示す模式的断面図。
【図３２】上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けた様子を示す模式的断面図。
【図３３】上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けた様子を示す他の模式的断面図。
【図３４】反射層の構造を表す模式的斜視図。
【図３５】ＣＦ層とＣＦ層なしの部分とを示す模式的平面図。
【図３６】ＣＦ層とＣＦ層なしの部分とを示す他の模式的平面図。
【図３７】例２に係る半透過型液晶表示装置の構成例の模式的断面図。
【図３８】例２に係る凹凸層の模式的斜視図。
【図３９】反射層１３のパターンを示す模式図。
【図４０】光反射性構造体をディスプレー外面に垂直な方向から見た模式図。
【図４１】光反射性構造体をディスプレー外面に垂直な方向から見た他の模式図。
【図４２】ＢＭとＣＦとのパターンの模式図。
【図４３】光反射性構造体をディスプレー外面に垂直な方向から見た他の模式図。
【図４４】反射層の構造を表す他の模式的斜視図。
【図４５】図４４のＣ−Ｃ断面図。
【図４６】例２に係るＣＦに厚薄をつけた様子を示す模式的断面図。
【図４７】図４６のＣＦの厚薄の詳細な様子を示す模式的断面図。
【図４８】例３に係るフォトマスク基本パターン。
【図４９】例３に係るフォトマスクパターンの切り出し方法の説明図。
【図５０】例３に係るフォトマスク基本パターンの構成要素。
【図５１】マスクパターンの配置方法の説明図。
【符号の説明】
１ 第１の透明基板
２ 第２の透明基板
３，４ 透明電極
５ 液晶層
６，７ 位相差板
８ 偏光板
９ 拡散層
１０ カラーフィルタ
１１ 平坦化層
１２ 凹凸層
１３ 半透過光反射層
１４ 絶縁層
１５ 配向層
１６ スペーサ
１７ シール
３１ａ 感光性樹脂層
３１ｂ 不溶化樹脂層
３１ｃ 硬化樹脂層
３２ フォトマスク
５１ 光反射領域
５２ 表面
５３ 凸状帯
５４ 高さ
５５ 任意のパターン
１０１ パターン
１０２ 遮光部
１０３ 透過部
１０４ ｘ軸方向の周期
１０５ 振幅
１０６ 振幅
１０７ 短冊状階調領域
１３１ 携帯電話
１３２ ディスプレー
１３３ 操作面
１３４ 目
１３５ 入射光
１３６ 反射光
１３７ 反射光
１３８ ディスプレー外面
２０１ 凸状帯および／または凹状帯の幅
２０４ 凸状帯および／または凹状帯のｘ軸方向の周期
２０５ 凸状帯および／または凹状帯の振幅
２０６ 凸状帯および／または凹状帯の振幅
４９１ 切取線
４９２ 切取線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal reflection type light reflective structure and a method for manufacturing the same, a reflective display device using the same, and a transflective display device, and more particularly to a reflective liquid crystal display device and a transflective liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
At present, reflective display devices and transflective display devices are widely used. This method is suitable for display on portable devices because the display can be viewed without a backlight when external light can be used, thereby reducing the power consumption of the entire apparatus. As these display elements, liquid crystal display elements are often used, which contributes to low power consumption.
[0003]
One of important components that determine the functions of such a reflective liquid crystal display device and a transflective liquid crystal display device is a reflective surface. In particular, it is necessary to realize an excellent reflecting surface in order to make good use of a small amount of external light for display and to obtain a desired display quality.
[0004]
From this point of view, various configurations are currently used as the light reflecting layer for forming the reflecting surface. For example, there is a method using a sheet-like aluminum metal reflecting surface. Further, by providing the reflecting surface inside the display element with the property of reflecting light in a specific direction (specific direction reflectivity) and the directivity (scattering directivity) with respect to the scattering state of the reflected light, a bright display can be achieved. It is known to be obtained.
[0005]
Conventionally, there are several methods for manufacturing a light reflective structure having a specific direction reflectivity inside a liquid crystal cell using photolithography. For example, C.I. J. et al. There is a method (for example, refer to Patent Document 1) published by Wen et al. (ERSO / ITRI) as MSR (MicroSlant Reflector). Here, a method is shown in which a photosensitive resin is applied on a substrate, and exposure is performed obliquely using a photomask provided with a pattern composed of a predetermined light shielding portion and a transmissive portion. The oblique exposure method has a problem that it is difficult to make the same shape in a large area because the apparatus is expensive, and in the case of a proximity exposure machine, the intensity and distribution of light are different due to the influence of the collimation angle.
[0006]
Also disclosed is a method of making a transient change in exposure by changing the line width of the mask transiently (see, for example, Patent Document 2). In order to make a transient change in the exposure amount by changing the line width of the mask transiently, it cannot be realized unless the exposure diffusivity is large with respect to the distance between the lines. In addition, there is a problem that the asymmetry of the exposure distribution is reduced, and a change rate of the exposure distribution is reduced, so that it is necessary to increase the initial photosensitive resin film thickness in order to produce a desired inclined shape. . Moreover, it is very difficult to apply a photosensitive resin uniformly and thickly on a large glass substrate. When a proximity exposure machine that can handle a large glass substrate is used, the actual mask used in the exposure has a pattern width of 1 μm or more, and even if the diffusibility of exposure is increased, the film thickness of the photosensitive resin can be increased. There is no more realistic solution than the constraints.
[0007]
Recently, there is a gradation mask in which the transmittance of the light shielding portion of the mask is changed as a method for making a transient change in the exposure amount, but it is not suitable as a mask for exposing a large glass.
[0008]
In addition, a technique is disclosed in which an anisotropic shape is created by performing a photolithographic process twice using masks having different patterns, and the shape is smoothed by using reflow (for example, see Patent Document 3). However, there is a problem of cost increase such as performing the photolithography process twice and preparing two masks.
[0009]
Furthermore, a technique is disclosed in which an anisotropic shape can be created by creating pillars having different sizes, changing the height of the pillars by melt, and applying a resin thereon (see, for example, Patent Document 4). In this method, there is a problem that a process of newly applying a resin is required and the cost is increased.
[0010]
In addition, as a shape having both specific direction reflectivity and scattering directivity, in SID2000, C.I. J. et al. As announced by Wen et al. (ERSO / ITRI), a shape in which diffusion unevenness is placed on an inclined surface is shown. Although this is considered to be a highly efficient method, there is a problem that two exposure processes are required and a problem that the structure becomes thick.
[0011]
Further, a technique using a shape obtained by cutting an elliptical sphere with anisotropy is disclosed (see, for example, Patent Documents 4, 5, and 6). However, this shape has a problem that the light utilization efficiency is low because the scattering directivity does not have the scattering directivity in the vicinity of the direction showing the specific direction reflectivity but is scattered in all directions.
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2000-105370 A (paragraph number 0012)
[0013]
[Patent Document 2]
JP 2000-32410 A (paragraph 0009)
[0014]
[Patent Document 3]
JP 2000-180610 A (Claims)
[0015]
[Patent Document 4]
JP-A-2001-141915 (paragraph numbers 0093 to 0099)
[0016]
[Patent Document 5]
JP 2000-180610 A (Claims)
[0017]
[Patent Document 6]
JP 2000-105370 A (Claims)
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In order to obtain bright reflection characteristics with high light intensity when displaying with the internal reflection system, the light reflected from the internal surface must be reflected in a specific direction so that ambient light can be used effectively. (Specific direction reflectivity) Avoids glare caused by reflection on the outer surface of the display device (glare avoidance effect) when viewing the display so that it does not overlap with reflection on the outer surface of the display device. ) And directivity (scattering directivity) to the scattering state of the inner surface reflected light so that the user of the display device can easily adjust the line of sight in this specific direction when viewing the display (easy to see) Is important.
[0019]
From the above viewpoint, the present invention has been made in view of the problems as described above in the description of the prior art, and is a reflective display device and a transflective display device that are bright and excellent in display performance. In particular, an object is to provide a reflective liquid crystal display device and a transflective liquid crystal display device. Still other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.
[0020]
The light-reflective structure according to the present invention is an element of an internal reflection type display device, and a light-reflective layer having a reflective surface for reflecting external light to be used and a curing functioning as a carrier thereof. It means a laminated structure having a resin layer as an essential component.
[0021]
For example, in the case where the internal reflection type display device is a transflective liquid crystal display device, a laminated structure including a transflective light reflecting layer and a cured resin layer below it that functions as a carrier of the transflective light reflecting layer is provided. means. As will be described later with reference to FIG. 1, this structure may include other layers such as a substrate, a retardation plate, and a polarizing plate.
[0022]
Here, the light reflection layer includes a complete reflection type and a transflective type. The semi-transmissive type includes, for example, a half mirror type that transmits a part of light using a metal thin film, a type that uses a total reflection mirror and a slit in combination, and the like. If the transflective type is used, the portion of the light reflecting layer corresponding to the slope on the Y side in FIG. 3b to be described later can increase the light transmittance, thereby increasing the utilization efficiency of the transmitted light of the backlight. Can be advantageous.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the first aspect of the present invention, a photosensitive resin layer is formed using a thermosetting photosensitive resin, and includes a line-shaped light shielding portion and a transmission portion, and the width of the light shielding portion and the width of the transmission portion. Using a photomask provided with at least one pattern in which at least one of them is monotonously changed, exposing the photosensitive resin layer through the photomask by a proximity method, and photosensitive resin The layer is developed to form an insolubilized resin layer, and then the insolubilized resin layer is heated to improve the surface smoothness and accelerate the curing.
[0024]
Aspect 2 provides the method for producing a light-reflective structure according to Aspect 1, wherein the collimation angle in the proximity method is 1 to 4 °.
[0025]
Aspect 3 uses a positive photosensitive resin as the thermosetting photosensitive resin, the heat treatment temperature is 150 to 260 ° C., and the treatment time is 1 minute or more. A method for manufacturing a reflective structure is provided.
[0026]
Aspect 4 provides the method for producing a light-reflective structure according to Aspect 1, 2 or 3, wherein the heat treatment includes a heat treatment by a contact heat conduction heating method.
[0027]
Aspect 5 is the above-described aspect 1, 2, 3 or 4 in which the width of each of the light shielding portion and the transmissive portion of the photomask is between 1 and 15 μm, and the pattern period is 20 to 60 μm. A method for manufacturing a light reflective structure is provided.
[0028]
Aspect 6 is a light-reflective structure having a light-reflecting layer including a light-reflecting region, wherein a part or all of a plurality of convex bands and / or concave bands having a cross-sectional shape asymmetric with respect to a predetermined direction. A light-reflective structure including a convex band and / or a concave band having a width of 20 to 60 μm and a smooth surface of the convex band and / or the concave band is provided.
[0029]
Aspect 7 provides the light reflective structure according to aspect 6, wherein the height of the convex band and / or the depth of the concave band is between 1 and 5 μm.
[0030]
In the aspect 8, when the plane parallel to the outer surface of the display is the xy plane, the predetermined direction is the y-axis direction, and the convex band and / or the concave band has a regular or irregular amplitude with respect to the x-axis direction. The light-reflective structure according to the above aspect 6 or 7 is configured as a wavy shape that is continuous with a regular or irregular period.
[0031]
Aspect 9 provides the light reflective structure according to Aspect 8, wherein the period in the x-axis direction is between 10 and 100 μm.
[0032]
Aspect 10 provides the light reflective structure according to aspect 8 or 9, wherein the ratio of the amplitude to the period in the x-axis direction is between 0.05 and 1.
[0033]
Aspect 11 provides the light reflective structure according to Aspect 8, 9 or 10, wherein two or more combinations of periods and amplitudes in the x-axis direction having different ratios of amplitude to period exist in the light reflection region. To do.
[0034]
In aspect 12, the shape of the light-shielding part and the transmission part of the photomask is changed monotonically in any one of the width of the light-shielding part and the width of the transmission part, and the other one is fixed to a constant width, Or the manufacturing method of the light reflection structure of the aspects 1-5 formed so that it may change monotonously decreasing is provided.
[0035]
Aspect 13 provides the method for producing a light-reflective structure according to any one of aspects 1 to 5 and 12, wherein at least one of the light-shielding portion and the transmissive portion of the photomask is formed by a curve or a straight line.
[0036]
Aspect 14 provides the light reflective structure according to Aspect 8, 9, 10 or 11 in which the phase of the period in the x-axis direction is shifted with respect to the y-axis direction with respect to the wavy shape of the plurality of bands.
[0037]
Aspect 15 is the light reflective structure according to aspect 14, wherein the period in the x-axis direction is constant, and the phase shift of the period in the x-axis direction with respect to the y-axis direction is one half of the period in the x-axis direction. I will provide a.
[0038]
Aspect 16 is any one of aspects 8 to 11, 14, and 15, wherein when the light reflection area is divided into a plurality of sub-regions in the x-axis direction, the phase of the sub-region in the y-axis direction is shifted with respect to the x-axis direction. A light reflective structure as described is provided.
[0039]
Aspect 17 is an aspect in which, among the inclined surfaces of the convex band and / or the concave band, the occupation ratio of the inclined surface portion having the + direction of the y-axis as the vector component of the normal of the inclined surface is 55% or more and 90% or less. The light reflective structure according to any one of 8 to 11, 14, 15, and 16 is provided.
[0040]
In the aspect 18, when the angle formed by the normal direction of the xy plane and the normal direction of the inclined surface is defined as an inclination angle,
Any of Embodiments 8 to 11 and 14 to 17 in which the existence rate of the inclination angle distribution in the range of ± 45 ° in the + direction of the y axis on the xy plane has at least one extreme value in the range of the inclination angle of 2 to 10 °. The light-reflective structure as described in 1. is provided.
[0041]
Aspect 19 provides the light reflective structure according to Aspect 18, wherein the extreme value is in the + direction of the y-axis.
[0042]
In the aspect 20, a light transmission region is provided on an inclined surface having an inclined length shorter than the inclined surface of the convex band and / or the concave band with respect to a part or all of the convex band and / or the concave band. The light-reflective structure according to any one of the above aspects 6 to 11 and 14 to 19 is provided.
[0043]
Aspect 21 is the above-described aspects 6 to 11 and 14 to 20, in which a light transmission region is provided at the base of the convex band and / or the bottom of the concave band for a part or all of the convex band and / or the concave band. The light reflective structure according to any one of the above.
[0044]
Aspect 22 is the aspect 20 or 21, wherein the film thickness of the color filter on the light transmission region is larger than the film thickness of the color filter on the light reflection region for part or all of the convex band and / or the concave band. A light-reflective structure is provided.
[0045]
Aspect 23 is described in any one of the above aspects 6 to 11 and 14 to 22, in which a light reflection region that does not have a color filter layer is provided on a part or all of the convex band and / or the concave band. A light-reflective structure is provided. It is a more preferable embodiment to provide the skirt portion of the convex band and / or the bottom of the concave band.
[0046]
Aspect 24 is the light according to any one of Aspects 6 to 11 and 14 to 23, wherein the light reflection region is a total reflection mirror having no slit for a part or all of the convex band and / or the concave band. A reflective structure is provided.
[0047]
Aspect 25 provides a transflective or reflective display device provided with the light reflective structure according to any one of Aspects 6 to 11 and 14 to 24.
[0048]
Aspect 26 provides the transflective or reflective display device according to aspect 25, wherein the light reflective structure has the same pattern for each pixel size of the liquid crystal display.
[0049]
Aspect 27 provides the display device according to the aspect 25 or 26, further including a transmissive diffusion layer. A liquid crystal display device is particularly preferable.
[0050]
Aspect 28 provides the method for producing a light-reflective structure according to any one of claims 1 to 5, 12, and 13, wherein the photosensitive resin exhibits an intermediate reaction according to exposure intensity.
[0051]
In the aspect 29, the photosensitive resin layer having thermosetting property and showing an intermediate reaction according to the exposure intensity is irradiated with light using the area gradation method, and the photosensitive resin is developed to thereby insolubilize the resin layer. And heat-treating the insolubilized resin layer to improve the smoothness of the surface and accelerate the curing, forming an uneven shape corresponding to the period of the area gradation on the surface of the cured resin. And the manufacturing method of the light reflection structure which provides a light reflective substance on the surface of resin is provided.
[0052]
According to the aspect 30, when a plurality of pixel regions are provided, a plurality of block units are included in one pixel region, and the photomask surface is an xy plane, one block unit in the x-axis direction is in the x-axis direction. Mask pattern units in which the transmissive part and the light-shielding part have arc-shaped boundaries are continuously arranged in the x-axis direction, and the arc-shaped boundaries of two block units adjacent in the y-axis direction are shifted by a predetermined distance in the x-axis direction. A photomask is provided.
[0053]
In the aspect 31, when a plurality of pixel regions are provided and the photomask surface is an xy plane, a plurality of mask patterns in which a transmissive portion and a light-shielding portion have arc-shaped boundaries in the x-axis direction in one pixel region Provided is a photomask in which the units are continuously arranged in the x-axis direction and the y-axis direction, and the ratio of the amplitude to the period in the x-axis direction between the light shielding part and the transmission part of adjacent mask pattern units is different.
[0054]
The aspect 32 includes a rectangular transmissive part element and a rectangular light shielding part element. When the photomask surface is an xy plane, the width of the transmissive part element and the width of the light shielding part element in the y-axis direction In the aspect 30, the strip-like gradation regions that monotonically change in a stepwise manner are continuously arranged in the x-axis direction, and the period in the x-axis direction between the light shielding portion and the transmission portion that are a set of rectangles is constant. Or the photomask of 31 is provided.
[0055]
Aspect 33 is a mask pattern unit in which strip-like gradation areas are continuously arranged for one period in the x-axis direction with a predetermined distance shift in the y-axis direction. The mask pattern units in which the transmission part and the light-shielding part in the x-axis direction form an arc-shaped boundary are continuously arranged in the x-axis direction and combined in the x-axis direction. A photomask according to aspect 30, 31, or 32 is provided, wherein the portion and the light shielding portion have a wavy boundary.
[0056]
Aspect 34 provides the photomask according to Aspect 30, 31, or 32, wherein the ratio of the amplitude of the light shielding part and the transmission part to the period in the x-axis direction is 0.05 to 1.
[0057]
Aspect 35 provides the photomask according to aspect 34, wherein the ratio of the amplitude of the light shielding part and the transmission part to the period in the x-axis direction is repeatedly changed with a predetermined regularity in the x-axis direction.
[0058]
Aspect 36 is the photomask according to aspect 33, 34, or 35, in which one block unit in the x-axis direction of the mask pattern unit is continuously arranged in the y-axis direction with a predetermined distance shifted in the x-axis direction. provide.
[0059]
Aspect 37 is a mask for one pixel from a combination of mask pattern units in which one block unit in the x-axis direction of the mask pattern units is shifted by a predetermined distance in the x-axis direction and continuously arranged in the y-axis direction. A photomask according to any one of aspects 30 to 36 is provided, in which a pattern is selected and the mask pattern is continuously arranged in the x-axis direction and the y-axis direction.
[0060]
Aspect 38 provides the photomask according to aspect 36 or 37, wherein the predetermined distance is one period or a half period in the x-axis direction between the light shielding part and the transmission part.
[0061]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples and drawings. In addition, these Examples, figures, etc., and description illustrate this invention, and do not restrict | limit the scope of the present invention. It goes without saying that other embodiments may belong to the category of the present invention as long as they match the gist of the present invention. In these drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals. Also, elements according to the present invention are not necessarily to the same scale.
[0062]
FIG. 1 schematically shows a cross section of a configuration example of a transflective liquid crystal display device according to the present invention. This display device uses both external light incident on the upper side of FIG. 1 and incident from the front side of the transflective liquid crystal display device and light on the backlight side as light used for display. In addition, the backlight installed in the back side which hits the lower side of FIG. 1 is not illustrated.
[0063]
In FIG. 1, transparent electrodes 3 and 4 are respectively formed inside the cells of the first transparent substrate 1 and the second transparent substrate 2 made of glass or plastic. Furthermore, a liquid crystal layer 5 is sandwiched inside.
[0064]
In addition, two retardation plates 6, 7, a diffusion layer 9, and a polarizing plate 8 are arranged in this order on the outside of the first transparent substrate. Further, two retardation plates 6 and 7 and a polarizing plate 8 are arranged in this order on the outside of the second transparent substrate 2.
[0065]
A color filter (CF) 10 is disposed inside the cell of the first transparent substrate 1, and a planarizing layer 11 is provided to cover the CF 10. In addition, a concavo-convex layer 12 is formed inside the cell of the second transparent substrate 2, and a semi-transmissive light reflecting layer 13 is formed on the concavo-convex layer 12 at a portion corresponding to the liquid crystal display unit.
[0066]
The planarizing layer 11 is also provided on the semi-transmissive light reflecting layer 13. The planarizing layer 11 is provided mainly for the purpose of improving the orientation of the liquid crystal. Transparent electrodes 3 and 4 are provided inside the cell of each planarizing layer 11, and one insulating layer 14 and two alignment layers 15 are formed inside the transparent electrodes 3 and 4, respectively. Spacers 16 are appropriately disposed inside the two alignment layers 15, and the thickness of the liquid crystal layer 5 is maintained by the spacers 16.
[0067]
Thus, the liquid crystal layer 5 is formed inside the cell sandwiched between the first transparent substrate 1 and the second transparent substrate 2. A seal 17 is provided on the side of the liquid crystal cell.
[0068]
The liquid crystal of the liquid crystal layer 5 has a twist angle of 0 to 300 ° from the first transparent substrate 1 toward the second transparent substrate 2. The retardation value Δn · d of the liquid crystal layer 5 given by the product of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the thickness d of the liquid crystal layer 5 is 0.30 to 2.00 μm.
[0069]
In order to form a light-reflective structure that is less affected by glare and excellent in display performance according to the present invention, it can be performed, for example, as follows with reference to FIGS. .
[0070]
First, as shown in FIG. 2, a photosensitive resin layer 31a is formed on one surface of the transparent substrate having a smooth surface (the lower transparent substrate 2 in FIG. 1) using a thermosetting photosensitive resin. The photosensitive resin layer 31a is developed after being applied and formed with a predetermined thickness and exposed by a proximity method through a photomask 32 having a predetermined light transmission pattern. Thereby, as shown in FIG. 3a, the insolubilized resin layer 31b having a plurality of convex bands and / or concave bands having small irregularities on the inclined surface due to the difference in intensity distribution of transmitted light due to diffraction and interference of exposure. Is formed. As the light source, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, or the like can be used.
[0071]
Next, heat treatment is performed at a predetermined temperature to promote hardening of the insolubilized resin layer 31b, and to melt and extinguish every minute unevenness to improve surface smoothness, as shown in FIG. 3b, a cured resin layer 31c. Is formed. The cured resin layer 31c corresponds to the concavo-convex layer 12, has an asymmetric cross-sectional shape with respect to a predetermined direction, and forms a light reflection region that is a light reflection surface composed of a plurality of convex bands and / or concave bands with a smooth surface. It is a layer which gives the unevenness to do.
[0072]
In the present invention, the asymmetric cross-sectional shape means that when the perpendicular L is set up on the substrate surface through the highest point of the convex portion as shown in FIG. 3B, the lengths X and Y on both sides thereof are different. means. In the case of the concave portion, it means that the lengths X and Y on both sides are different when a perpendicular is made on the substrate surface through the lowest point.
[0073]
Further, the smooth surface means that the unevenness is gradually reduced or eliminated as can be seen when FIG. 3b is compared with FIG. 3a.
[0074]
The pattern provided on the photomask 32 has a line-shaped light shielding portion and a transmission portion, and at least one of the width of the light shielding portion and the width of the transmission portion is changed monotonously. can do. Thereby, the light transmission amount is shaded, and a convex band and / or a concave band having an asymmetric cross-sectional shape in a predetermined direction can be formed. The shading part may give a gray scale image. Such a pattern is a size that can be easily produced in a large-sized photomask suitable for a proximity type exposure machine. Note that the convex band and / or the concave band do not necessarily cover the entire surface of the light reflection region, and may have a partially flat portion.
[0075]
An example of this pattern is schematically shown in FIG. In the pattern diagrams of FIG. 4 and subsequent figures or light reflection regions, the + direction of the x axis is the right direction toward the paper surface and the + direction of the y axis is the upper direction of the paper surface. The + direction of the y-axis is shown as the upward direction of the paper surface. When the display device is actually used, when the paper surface is considered to be the outer surface of the display, when viewing the display with the upward direction of the paper surface being the positive direction of the y-axis. In addition, the effects of the present invention are often exhibited most often. The “+ direction of the y-axis” in the above-described aspect 17 and the like can be freely determined on the xy plane, and does not necessarily mean the upward direction on the paper here. However, from the viewpoint of the usage of a normal display device, it is often preferable that the direction coincides with the upward direction on the page.
[0076]
In FIG. 4, the pattern 101 includes a line-shaped light shielding portion 102 indicated by a hatched portion having a width W102, and a line-shaped transmission portion 103 indicated by a white portion having a width W103 therebetween. The light shielding portion 102 has a width W102 that decreases monotonously from the bottom to the top. On the other hand, the width W103 of the transmission part 103 increases monotonously from the bottom to the top.
[0077]
In this specification, the pattern and other parts are expressed as 101a, 101b, 101c, and 101d when they are distinguished from each other, and are expressed as 101 when they are representatively expressed collectively. There is a case.
[0078]
As a combination in which at least one of the width of the light shielding portion and the width of the transmission portion changes monotonously, in addition to the combination of the monotone decrease and the monotone increase as described above, the combination of the monotone decrease or the monotone increase and the constant width A combination may be used. However, a combination of monotonic decreases or monotonic increases often does not give good results.
[0079]
FIG. 5 shows a schematic perspective view showing the light reflection region of the reflection layer obtained by using the pattern of FIG. In FIG. 5, the light reflection region 51 is an example of a light reflection region according to the present invention, which has a cross-sectional shape that is asymmetric with respect to a predetermined direction and includes a plurality of convex bands and / or concave bands having a smooth surface. The light reflecting region having such a shape has light reflectivity in a specific direction. The predetermined direction in the case of FIG. 5 is the y-axis direction. Further, the width 201 of the convex band corresponds to the pattern 101 of FIG.
[0080]
It has been found that it is preferable that the width of the light-shielding portion and the transmissive portion of the photomask be between 1 and 15 μm, and the pattern period be 20 to 60 μm. In the example of FIG. 4, the width W102 and the width W103 are set to values between 1 and 15 μm, the period of the patterns 101a to 101d is set to 20 to 60 μm, and the width W102 and the width W103 are monotonously increased or decreased within the numerical range. It means that
[0081]
Thereby, in the case of FIG. 4, the scattering directivity of the inner surface reflected light in the y direction is obtained. That is, the surface of the reflective layer formed on the cured resin layer obtained using a photomask provided with such a pattern reflects the shape of the cured resin layer surface, so that the light reflected by the reflective layer is specific. In addition to being reflected in the direction, the width and inclination of the inclined surface vary within a certain range, resulting in scattering of the reflected light.
[0082]
It is preferable that at least one of the line-shaped shapes of the light-shielding portion and the transmissive portion is a curve or a straight line. This shape may be a straight line as shown in FIG. 4, a curve connection as shown in FIG. 6, or a curve imitating a straight line connection as shown in FIGS. 7 and 8. .
[0083]
In the patterns of FIGS. 6 to 8, the width of the wavy pattern shape, which is one of the curved shapes, is changed stepwise to form the light transmission amount in the y-axis direction in the figure. The period 104 in the x-axis direction in the wavy shape is preferably 10 to 100 μm. Due to the variation in the period and the wavy pattern shape, the light reflected by the reflective layer obtained using the photomask provided as shown in FIGS. 6 to 8 is reflected from the inner surface reflected light in both the y-axis direction and the x-axis direction. Causes scattering directivity.
[0084]
In FIG. 8, the direction of the pattern wave changes at 101c. Such changes may also be preferred.
[0085]
Further, the ratio of the amplitude 105 or 106 to the period 104 in the x-axis direction is preferably 0.05 to 1. This is because it is easy to obtain the scattering directivity of the internally reflected light.
[0086]
In the pattern of FIG. 9, by changing the widths W102 and W103 in the y-axis direction monotonically in a stepwise manner, a strip-like gradation region 107 that can produce gradations of light transmission amount gradation is formed. Are arranged in the x-axis direction to obtain a predetermined pattern in which the period 104 in the x-axis direction between the light-shielding part 102 and the transmissive part 103, which is a set of rectangles, is made uniform. This is also a kind of wavy shape. Note that the phase of the period in the x-axis direction of the patterns 101d and e is shifted by ½ of the period 104 with respect to the phase of the period in the x-axis direction of the patterns 101a and 101b.
[0087]
Also in the pattern of FIG. 10, the strip-like gradation region 107 (for example, 107a to 107c) is formed in a wave shape in the x-axis direction, as in FIG. However, unlike FIG. 9, the period 104 in the x-axis direction is not constant, and the phase of the period in the x-axis direction is not shifted with respect to the y-axis direction.
[0088]
The width of each of the light shielding part 102 and the transmission part 103 which are a set of rectangles is in the range of 1 to 15 μm, and the pattern period 101 is formed with a constant value in the range of 20 to 60 μm. The period 104 in the x-axis direction in the wavy shape is preferably 10 to 100 μm. Further, the ratio of the amplitude 106 to the period 104 in the x-axis direction is preferably 0.05 to 1.
[0089]
The pattern is created such that the reflective layer portion corresponding to the liquid crystal display portion is uneven, but it is not always necessary to cover the entire surface of this “reflective layer portion corresponding to the liquid crystal display portion”. For example, as shown in FIGS. 11 and 12, an arbitrary pattern 55 different from the pattern according to the present invention may be provided. The location and shape where the arbitrary pattern 55 is provided can be freely selected depending on the application as long as the effect of the present invention is ensured.
[0090]
In FIG. 11, there is a part where the width of the transmission part is significantly wide. As described above, when the width of the transmissive part is significantly wide, the uneven slope may be significantly gradual or may be partially flat.
[0091]
FIG. 12 is also an example of a photomask in which three different types of wavy patterns are mixed when viewed in the y-axis direction or the x-axis direction.
[0092]
The photosensitive resin layer according to the present invention is exposed and developed by the proximity method through such a photomask. The proximity method is a method in which the photomask is placed in the vicinity (proximity) without contacting the photosensitive resin. The distance (proximity gap) between the photosensitive resin layer surface and the photomask is usually preferably 40 to 300 μm. The collimation angle is preferably 1 to 4 °.
[0093]
A collimation angle of 1 to 4 ° is to create a convex band or concave band with an asymmetric cross section as a whole while having small irregularities on the inclined surface, thereby identifying the light This is because it is easy to impart direction reflectivity and scattering directivity of internally reflected light to the reflecting surface. Note that the same effect as that obtained by a combination of a certain collimation angle value and a certain proximity gap tends to be obtained by a combination of a larger collimation angle value and a smaller proximity gap.
[0094]
Here, the predetermined direction is on a plane parallel to the outer surface of the display and means a direction in which the specific direction reflectivity of light is desired, and can be arbitrarily determined according to the purpose. This will be described with reference to FIG.
[0095]
FIG. 13 is a schematic diagram of a side cross section of the mobile phone 131. FIG. 13 shows a state where the eyes 134 are viewing the display 132 on the operation surface 133. In this case, of the incident light 135 in the direction along the paper surface, the light reflected by the outer surface 138 of the display 132 becomes the reflected light 136 that is line-symmetric with respect to the line ZZ perpendicular to the display outer surface 138. The light reflected by the reflecting surface (or reflecting area) on the concavo-convex layer (or cured resin layer) 12 that deforms and shows a light reflecting area having an asymmetric cross-sectional shape is a line Z ′ perpendicular to the slope of the light reflecting area. The reflected light 137 is axisymmetric with respect to −Z ′.
[0096]
For this reason, when viewing the reflected light 137, the reflected light 136 on the outer surface 138 of the display does not get in the way and a glare avoidance effect is obtained. The light reflection region according to the present invention is a region for realizing this glare avoidance effect. The reflected light 137 is preferably orthogonal to the outer surface 138 of the display 132.
[0097]
The reason for using a thermosetting photosensitive resin is that when the heat treatment is performed as described above, the insolubilized resin layer cured to some extent in the previous photosensitive development treatment is sufficiently cured, and the resin is softened and heated. This is for the purpose of melting and eliminating smooth irregularities on the surface of the convex band and / or the concave band having an asymmetric cross-sectional shape by sagging. As such a resin, a positive photosensitive resin or a negative photosensitive resin can be used.
[0098]
The positive type photosensitive resin is usually a solvent volatilization type (solvent soluble type), and examples thereof include PC411B, PC403, PC409 manufactured by JSR, OEBR-1000 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., and the like. Examples of the negative photosensitive resin include Nippon Steel Chemical's V259PR series. The practical thickness of the coating thickness is 0.5 to 10 μm, but the range of 1 to 5 μm is preferable in consideration of ease of application and the difference in thermal expansion from the glass substrate. The photosensitive resin can be applied to a uniform thickness using a spinner or the like. In addition, since the photosensitive resin can show an intermediate reaction according to exposure intensity, it can make the shape according to exposure intensity distribution. For example, PC411B is 100mJ / cm 2 Until the reaction rate changes almost linearly.
[0099]
In the heat treatment, whether or not it has a desired thermosetting property and a function of smoothing the surface can be determined by actually forming the concavo-convex portion as described above and performing a photosensitive development heat treatment. Whether the surface of the cured resin layer is smooth or whether the smoothness has improved is confirmed by various methods such as visual observation of the surface, evaluation of surface roughness, evaluation of reflectivity in a specific direction, grasp of glare avoidance effect, etc. can do. It is often the case that pre-baking is performed prior to the photosensitive processing to volatilize the solvent.
[0100]
Any known method can be adopted as the heat treatment. As a result of investigation, in order to obtain a predetermined cross-sectional shape, it is preferable that a positive photosensitive resin is used as the photosensitive resin, the heat treatment temperature is 150 to 260 ° C., and the treatment time is 1 minute or longer. found. For example, a method of heating for 60 minutes in a clean oven kept at 150 to 260 ° C. can be considered.
[0101]
In the initial stage of heating, it is preferable to rapidly heat the entire insolubilized resin layer so that softening is likely to occur. For example, it is preferable that the time for the surface temperature of the insolubilized resin layer to reach 150 ° C. or more from room temperature is 30 seconds or less. For this purpose, it is preferable to adopt a method having a large heat capacity such as a contact heat conduction heating method. Thereafter, heating may be performed by another method, for example, a convection method. Specifically, a method of separating the heat treatment process or charging a single wafer so as to heat for 1 to 5 minutes on a hot plate at 150 to 200 ° C. and then for 60 minutes in a clean oven at 200 to 260 ° C. for baking and curing. A clean oven of the type can be considered.
[0102]
A semi-transmissive light reflecting layer 13 made of a metal film is formed on the concavo-convex layer 12 corresponding to the cured resin layer 31c formed on the transparent substrate 2 as described above.
[0103]
As shown in FIG. 1, a photosensitive resin is applied to one entire surface of the transparent substrate 2, and the entire surface of the resin layer is exposed and developed, followed by heat treatment, so that almost the entire surface of the transparent substrate 2 is exposed. A cured resin layer 31c having a predetermined uneven surface may be formed over the surface of the transparent substrate 2 by applying it only to the inside of the seal 17 and subjecting it to exposure, development and heat treatment, and only inside the seal 17 of the surface of the transparent substrate 2. A cured resin layer having a predetermined uneven surface may be formed.
[0104]
In the latter case, there is a step between the portion where the photosensitive resin is applied and the portion where the photosensitive resin is not applied, which may be disadvantageous when various layers are formed thereon. In the former case, the semi-transmissive light reflecting layer 13 is formed only in a portion corresponding to the liquid crystal display portion. However, since this layer is thin, it does not cause the above-described step difference.
[0105]
If it demonstrates according to the former example, the planarization layer 11 for flattening the surface is formed covering the uneven | corrugated layer 12 in which the semi-transmission light reflection layer 13 and the semi-transmission light reflection layer 13 are not formed. Then, the transparent electrode 4 is formed on the planarizing layer 11.
[0106]
In the above, the manufacturing method of the present invention has been mainly described. However, as a result of the study of the present invention, it is important that the light reflective structure has the following characteristics regardless of the method. Thus, it has been found that a light-reflective structure and a reflective liquid crystal display device / semi-transmissive liquid crystal display device which are less affected by glare and have excellent display performance can be realized.
[0107]
That is, in a light reflective structure having a light reflection layer including a light reflection region, the light reflection region includes a plurality of convex bands and / or concave bands having an asymmetric cross-sectional shape with respect to a predetermined direction, Or it is a light-reflective structure which has the width | variety of a concave band between 20-60 micrometers, and the surface of a convex band and / or a concave band is smooth.
[0108]
The light reflection area 51 in FIG. 5 is an example of the light reflection area, and the convex band 53 is an example of the convex band and / or the concave band having a width of 20 to 60 μm. The surface 52 is smooth, which is an example of the smooth surface of the convex band and / or the concave band. Further, the portion showing the height 54 represents an asymmetric cross-sectional shape in the y-axis direction which is a predetermined direction in this case.
[0109]
FIG. 19 is another example of a light reflection region and a convex band and / or a concave band generated when the pattern of FIG. 7 is used. FIG. 20 is another example of a light reflection region and a convex band and / or a concave band generated when the pattern of FIG. 8 is used.
[0110]
Preferably, the height of the convex band and / or the depth of the concave band is between 1 and 5 μm. For example, the height 54 in FIG. 5 is an example of the height of the convex band and / or the depth of the concave band.
[0111]
As such a light reflective structure, when the plane parallel to the outer surface of the display is the xy plane, the predetermined direction is the y-axis direction, and the convex band and / or the concave band is related to the x-axis direction. It is preferably configured as a wave-like shape connected by regular or irregular amplitudes 205 and 206 and regular or irregular periods 204. FIG. 20 shows an example of this. The convex band has a regular period 204 in the x-axis direction and a regular amplitude 206 corresponding to the period 104 in the x-axis direction of the photomask pattern in FIG. It is comprised as a wave-like shape connected with. Such a period and amplitude in the x-axis direction contribute to providing scattering directivity.
[0112]
The period in the x-axis direction is preferably between 10 and 100 μm. Such a period can be realized by defining the period of the photomask pattern in the x-axis direction as described above.
[0113]
The ratio of the amplitude to the period in the x-axis direction is preferably between 0.05 and 1. Specifically, for example, as described above, it can be realized by defining the ratio of the amplitude to the period in the x-axis direction of the photomask pattern.
[0114]
In order to further increase the effect that contributes to the scattering directivity of the internally reflected light, there may be two or more combinations of the period and amplitude in the x-axis direction in which the ratio of the amplitude to the period differs in the light reflection region. preferable. Specifically, for example, as described above, such a light reflection region can be realized by a photomask pattern as shown in FIG.
[0115]
Furthermore, it may be preferable that the phase of the period in the x-axis direction is shifted with respect to the y-axis direction with respect to the wavy shape of the plurality of bands. Specifically, for example, as described above, such a light reflection region can be realized by a photomask pattern as shown in FIGS. For example, when the phases in the x-axis direction of the periods 101a and 101b in FIG. 11 are compared, it is understood that they are shifted in the y-axis direction.
[0116]
If the period in the x-axis direction is constant and the phase shift of the period in the x-axis direction with respect to the y-axis direction is ½ of the period, an irregular configuration using regular components This is useful because the light reflection region can be easily obtained. Specifically, for example, as shown in FIG. 23, a light reflection region of a reflection layer obtained by using a photomask pattern as shown in FIG.
[0117]
Further, in contrast to the case where the phase in the x-axis direction is shifted with respect to the y-axis direction, when the light reflection region is divided into a plurality of sub-regions in the x-axis direction, the phase in the y-axis direction of the sub-region is the x-axis. It may also be preferred that each be deviated with respect to the direction. Specifically, for example, the light reflection region as shown in FIG. 22 obtained from the photomask pattern as shown in FIG. Note that FIG. 21 partially shows two pattern portions corresponding to the sub-regions in order to make the state of deviation easy to understand.
[0118]
A convex band and / or a concave band having an asymmetric cross-sectional shape in a predetermined direction according to the present invention is directed to a predetermined direction when considered as an inclined surface facing a predetermined direction and an inclined surface facing the opposite direction. It can be considered that it means that the area of the inclined surface is larger.
[0119]
Specifically, when the predetermined direction is the + direction of the y axis, the inclined surface having the + direction of the y axis as a vector component of the normal line of the inclined surface out of the inclined surfaces of the convex band and / or the concave band It has been found that the proportion of the portion is preferably 55% or more and 90% or less. This makes it possible to objectively grasp the asymmetry of the above-mentioned “asymmetric section in a predetermined direction”, the specific direction reflectivity, and the glare avoidance effect.
[0120]
For example, the occupancy ratio of the inclined surface portion is obtained by regarding the inclined surface of the convex band and / or the concave band as a polygon that is a set of triangles, and y as a vector component of a vertical line with respect to the total area of all the triangles forming the polygon. It can be determined as the ratio of the total area of triangles having the + direction of the axis.
[0121]
The above mainly defines the inclined surface from the viewpoint of the specific direction reflectivity of the light that reflects the light in a specific direction. From the viewpoint of giving the scattering directivity for the reflected light, the normal direction of the xy plane And the normal direction of the inclined surface is defined as the inclination angle, the existence rate of the inclination angle distribution in the range of ± 45 ° in the + direction of the y axis on the xy plane is in the range of the inclination angle of 2 to 10 °. It is preferable to have at least one extreme value, and it is more preferable that the extreme value is in the + direction of the y-axis. Thereby, it becomes possible to objectively grasp the scattering directivity and visibility of the above-mentioned inner surface reflected light. The range of ± 45 ° in the + direction of the y axis on the xy plane means the range of β angles shown in FIG. Further, the angle α in FIG. 13 represents this inclination angle.
[0122]
Here again, the inclined surface of the convex and / or concave belt is regarded as a polygon that is a set of triangles, and the inclination angle is obtained by using the “normal direction of the inclined surface” as the direction of the vertical line of each triangle, and the distribution is obtained. By obtaining a range of ± 45 ° in the + direction of the y axis on the xy plane, it is possible to grasp the above extreme value. The reason why the extreme value is preferably in the + direction of the y-axis is that it is easy to obtain the scattering directivity in the y-axis direction for the reflected light.
[0123]
Regarding the light-reflective structure having the above-described structure, a case has been described so far in which a plurality of convex bands and / or concave bands having a cross-sectional shape that is asymmetric mainly in a predetermined direction are all light-reflecting regions. However, the present invention is not limited to such a case, and includes a case where a plurality of convex bands and / or a part of the concave bands having an asymmetric cross-sectional shape with respect to a predetermined direction are light reflection regions. . In this case, a part of the plurality of convex bands and / or concave bands having a cross-sectional shape asymmetric with respect to a predetermined direction is a light reflection region, that there are convex bands and / or concave bands that are not light reflection regions. It can also mean that a part of each convex band and / or concave band is a light reflection region. In such a case, do not use a mirror that uses a combination of a half mirror, a total reflection mirror and a slit in the light reflection area, but use a total reflection mirror without a slit to reduce the incident light from the outside. If the light reflecting area is totally reflected, and the convex band and / or the concave band that is not used in the light reflecting area is a light transmitting area (light transmitting area), it is sufficient even when the backlight is not used. Brightness can be realized, and when the backlight is used, a sufficient backlight can be used through the light transmission region.
[0124]
In the description of the present invention, the premise “about part or all of the convex band and / or concave band” is often used. In this case, “part of the convex band and / or concave band” is used. "Has the same meaning as above.
[0125]
For the light-reflective structure having the above structure, when there are a plurality of convex bands and / or concave bands having an asymmetric cross-sectional shape with respect to a predetermined direction, for example, when there are convex bands, An inclined surface having a shorter inclination length (Y in FIG. 3b) out of the lengths X and Y on both sides of the inner figure 3b is not used as reflected light as understood from the explanation of FIG. On an inclined surface having a point or a longer inclined length (X in FIG. 3b), the light reflected at the base portion (indicated by reference numeral 139 in FIG. 13) is reflected at the top (indicated by reference numeral 140 in FIG. 13). As a result, the light path length in the liquid crystal display device is longer than the light reflected in the liquid crystal display device. As a result, the utilization efficiency of the reflected light at the skirt portion 139 is smaller than the utilization efficiency of the reflected light at the top 140. To make improvements It is considered as a point as possible. This situation is the same even when there is a concave band instead of the convex band. However, in the concave band, the bottom corresponds to the skirt portion of the convex band. Here, the “skirt portion” in the present invention means a light reflection layer portion that does not include the top of the convex band. It can be arbitrarily determined how much of the inclined surface is called the skirt portion or the bottom of the concave band.
[0126]
As a light-reflective structure improved in the above points, a part of or all of the convex band and / or concave band has an inclination length shorter than the inclined surface of the convex band and / or concave band. It is preferable to provide a light transmission region without providing a light reflection region on the inclined surface. This is schematically shown in FIG.
[0127]
This is because the light of the backlight can be used through the light transmission region 252, so that when the backlight is used, the light reflective structure is brighter and excellent in display performance.
[0128]
In this case, the light reflection area 251 may be composed of a mirror of a type that uses a combination of a half mirror or a total reflection mirror and a slit, but if it is composed of a total reflection mirror without a slit, the backlight is not used. In this case, it is more preferable that the light can be totally reflected in the light reflection region, and the light from the backlight can be used through the light transmission region 252 when the backlight is used. 26 and 27 are schematic perspective views of the reflective layer having such a structure.
[0129]
It is also useful to provide a light transmissive region without providing a light reflecting region at the bottom of the convex band and / or the bottom of the concave band for a part or all of the convex band and / or the concave band. This is schematically shown in FIG. In the figure, the portion 252-1 is a light transmission region provided at the base of the convex band. By doing so, the light reflection layer portion where the optical path length in the liquid crystal display device becomes long can be changed to the light transmission region 252-1 and the light of the backlight can be used through this light transmission region 252-1. In this case as well, it is preferable that the light reflection region is composed of a total reflection mirror without a slit. 29 and 30 are schematic perspective views of the reflective layer having such a structure.
[0130]
Further, as schematically shown in FIG. 31, the film thickness of the CF 311 on the light transmission region provided at the skirt portion or the bottom portion in this way may be larger than the film thickness of the CF 312 on the light reflection region. preferable. The light from the backlight through the light transmission region passes only once through the CF, but the light reflected from the light reflection region passes through the CF twice, so that the balance between the light color purity and the brightness between the two. This is because it is useful to provide a thin CF in this way. Objectively, in this case, the thickness of the region S is as shown in FIG. 1 The sectional area of the CF part included in 1 Length L 1 Value divided by and region S 2 The sectional area of the CF part included in 2 Length L 2 It can be determined by comparison with the value divided by. In FIG. 31, the cross-sectional structure is different from that of FIG. 1 such that the CF is directly above the convex band. However, this is for convenience of explanation and may be arranged as shown in FIG. Needless to say.
[0131]
On the other hand, for some or all of the convex band and / or the concave band, it is also bright to provide a light reflecting region having no CF layer on the bottom of the convex band and / or the bottom of the concave band. This is useful for realizing a light reflective structure with excellent display performance. In this case, the skirt part and the bottom part are not used to transmit the light of the backlight, but are used as a light reflection region, and the CF layer is excluded in view of the long optical path length of the light passing through the part. is there. In this part, although the color purity is slightly sacrificed, the brightness can be greatly improved. This is schematically shown in FIG. In this case, the structure in which the portion 321 without the CF layer is provided and the structure in which the light transmission region 252 is provided on the inclined surface having the shorter inclination length are combined.
[0132]
Such a portion 321 without a CF layer may extend to the adjacent light transmission region 252 depending on the accuracy of arrangement. In that case, since the backlight does not pass through the CF, it is generally not preferable. In order to prevent such a case, as shown schematically in FIG. 33, the light reflection region 251 is extended to the inclined surface having the shorter inclination length, and the portion 321 without the CF layer and the light transmission region 252 are formed. A structure that is not adjacent is preferable.
[0133]
The above structure may be only a part of the plurality of convex bands and / or concave bands. For example, the structure which provided the light reflection area | region which does not have a CF layer in the upper part may coexist on the top part of a convex-shaped band. Providing such a structure at the top of the convex band is relatively easy, and may be effective in producing a light-reflective structure that is bright and excellent in display performance.
[0134]
34 and 35 are schematic perspective views showing the relationship between the reflection layer having such a structure and the CF. FIG. 34 shows the structure of the reflective layer, and FIG. 35 shows the CF layer and the portion without the CF layer. 34, the hatched portion represents the light reflecting region 251 and the horizontal line portion represents the light transmitting region 252, and in FIG. 35, the hatched portion represents the CF layer portion 10 and the white portion represents the portion 321 without the CF layer. In FIG. 35, as described on the left side, three types of CF composed of red, green, and blue are used. Each of the six convex bands in FIG. 34 corresponds to the red, green, and blue CFs in FIG. 35 in order from the top. In this case, the AA sectional view is as shown in the schematic diagram of FIG. 25, and the BB sectional view is as shown in the schematic diagram of FIG.
[0135]
In place of FIG. 34, as shown in FIG. 44, the light reflecting region is partially extended to an inclined surface having a shorter inclination length, and instead of FIG. 35, as shown in FIG. It may be preferable to make the portion 321 without the CF layer into a vertically long shape.
[0136]
In the case of this shape, a light reflection region not having a CF layer is provided on the top portion which is other than the bottom portion of the convex band and / or the bottom portion of the concave band. The arrangement (alignment) of the portion 321 is facilitated, and the portion 321 without the CF layer reaches the adjacent light transmission region 252 depending on the accuracy of the arrangement (alignment) as in the former case, and the backlight is This is because it becomes easy to prevent the problem of not passing through the CF. In this case, the BB cross-sectional view is as shown in the schematic diagram of FIG. 28 as in the former case, but the CC cross-sectional view is as shown in the schematic diagram of FIG.
[0137]
Even in the case where the portion without the CF layer is provided as described above, it is often preferable that the light reflection region is a total reflection mirror without a slit when the light transmission region is provided.
[0138]
40 to 43 are schematic views of the light-reflecting structure manufactured in this way as viewed from a direction perpendicular to the display outer surface 138. FIG. 40, 41, and 43 show the distribution pattern of the light reflection region 251 and the light transmission region 252, and FIG. 42 shows the distribution pattern of the portion 322 with and without the CF. Reference numeral 451 represents a black mask (BM). The light reflective structure can be configured by combining the pattern of FIG. 40 or 41 and the pattern of FIG. 42, or combining the pattern of FIG. 43 and the pattern of FIG. The portion without CF may be provided in a place where it seems to be most efficient as shown in FIG. Further, in order to balance the case where the backlight is used and the case where the backlight is not used, as shown in FIG. 43, a light transmission region may exist at the top of the convex band.
[0139]
Note that a known photolithography technique can be used to provide a light-transmitting region or a portion without CF. In addition, in order to make the CF thicker or thinner, a method of making the thickness thicker by applying the CF once, a method of applying the CF a plurality of times, or the like can be used.
[0140]
These light-reflective structures have a high display contrast ratio, and can realize a transflective or reflective display device that has a better appearance than conventional ones. In particular, when used for a liquid crystal display element, low power consumption and easy-to-view display can be achieved at the same time. For example, when used in a mobile phone, the display is dramatically brightened and has an unprecedented good display function. Can be achieved.
[0141]
However, the light-reflective structure according to the present invention is not limited to the above-described application, and may be applied to known display devices including other liquid crystal modes such as TFTs as long as the gist of the present invention is not violated. Needless to say, you can.
[0142]
When used as an element of a transflective or reflective liquid crystal display device, the light reflective structure according to the present invention preferably has the same pattern for each pixel size of the liquid crystal display. This is because there is no variation between the specific direction reflectivity and the scattered light directivity of the reflected light for each pixel.
[0143]
In addition, when used as an element of a transflective or reflective liquid crystal display device, it is preferable to further have a transmissive diffusion layer. This is because an undesirable phenomenon such as moire associated with the periodicity of unevenness can be suppressed, light scattering can be improved, and a more attractive display can be achieved.
[0144]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described in detail.
[0145]
[Example 1]
A transflective liquid crystal display device having a size of 3.78 cm × 5.04 cm and a size of 120 × 160 × RGB pixels was formed as follows. This is a liquid crystal display device basically having the same configuration as that of FIG. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS.
[0146]
Referring to FIG. 1, a glass transparent substrate 2 having a thickness of 0.5 mm is used, a 240 ° twist super twist nematic (STN) liquid crystal is used for the liquid crystal layer 5, and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal is 0. 13. The cell gap was 5 μm. Δn · d was 0.65 μm. In addition, Δn · d of the phase difference plate 6 was 0.138 μm, and Δn · d of the phase difference plate 7 was 0.385 μm. The semi-transmissive light reflection layer 13 and the uneven layer 12 were arranged as shown in FIG.
[0147]
FIG. 14 is a schematic diagram showing a planar layout when a large number of liquid crystal display elements are manufactured from a large substrate having a size of 350 mm × 480 mm. The minimum unit of the liquid crystal display unit was 305 μm × 95 μm, and the line spacing was 10 μm. Therefore, the arrangement period in the x-axis direction was set to 105 μm pitch, and the arrangement period in the y-axis direction was set to 315 μm pitch.
[0148]
The uneven layer 12 was formed as follows. Using a spinner, a positive photosensitive resin PC411B manufactured by JSR was applied to the transparent substrate 2 to a thickness of 5 μm, and then prebaked at 80 ° C. for 10 minutes. Next, as shown in FIG. 2, a photomask 32 is placed on the positive photosensitive resin film 31a, and a high-pressure mercury lamp is used in a proximity type batch exposure machine LE4000A manufactured by Hitachi Electronics Engineering, Wavelength 365nm, exposure 100mJ / cm 2 The film was exposed under the conditions of a proximity gap of 150 μm and an exposure machine collimation angle of 2.0 °. The exposure was performed once. In some cases, the exposure may be performed a plurality of times.
[0149]
A photomask 32 having a size as shown in FIG. 15 and a pattern period in the y-axis direction of 35 μm and a wavy period in the x-axis direction of 35 μm is arranged as shown in FIG.
[0150]
After the above photolithography process, a single-wafer type clean oven that is developed for 60 seconds with a 0.5 wt% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution at a liquid temperature of 23 ° C., and is adjusted to 240 ° C. For 60 minutes. Under these conditions, in the positive photosensitive resin, the melting action occurred within about 2 minutes after the addition, and thereafter the hardening action proceeded mainly.
[0151]
As a result, as shown in FIG. 17 which is an actual measurement measured with a laser microscope, irregularities having a smooth inclined surface and asymmetrical cross-sectional shape are formed in a predetermined direction, and the irregular layer 12 in which a large number of irregularities are gathered is a glass substrate. Formed on top. The width of the unevenness is almost the same as the photomask pattern. In this case, as shown in FIG. 14, about 10 mm around the transparent substrate 2 is a peripheral frame necessary for manufacturing.
[0152]
In general, in order to increase the height of the convex band and the depth of the concave band, the amount of exposure is increased. In addition to the amount of exposure, the temperature of the pre-baking temperature of the positive photosensitive resin and the pre-baking time are increased. The height of the convex band and the depth of the concave band also increase by shortening, increasing the developing temperature, increasing the developer concentration, extending the developing time, and the like. If the reverse operation is performed, the height of the convex band and the depth of the concave band are reduced. For this reason, in order to form constant convex bands and concave bands, it is necessary to make the exposure amount, pre-baking temperature, pre-baking time, developing temperature, developer concentration, developing time, etc. constant.
[0153]
Next, as shown in FIG. 18, on the uneven layer 12 formed on one surface of the substrate, aluminum is deposited on the portion corresponding to the liquid crystal display portion by an evaporation method, and the semi-transmissive light reflecting layer 13 is formed. The light reflective structure of this example was formed. Note that the upper part of the semi-transmissive light reflecting layer 13 is SiO. 2 Or SiO 2 / TiO 2 / SiO 2 By further providing such a laminated structure, the reflection color can be adjusted and the reflection intensity can be controlled.
[0154]
Next, a transflective liquid crystal display device was assembled, and the performance as a display device was evaluated. For driving the STN liquid crystal, a multi-line simultaneous selection method (MLA method) in which a plurality of rows are simultaneously selected is adopted, and four rows are simultaneously selected. The MLA method is described in JP-A-6-27907, JP-A-8-63131, JP-A-8-234164, JP-A-8-43571, and the like. An RGB micro color filter was provided to enable 65K color development.
[0155]
In this way, it has a semi-transmissive / reflective function that can use both backlight and outside light, and the maximum display contrast ratio is 40 and the viewing angle is ± 30 ° or more. It was. The power consumption is 2 mW or less and the display brightness is 50 cd / m. 2 was gotten. It was found that even with actual visual observation, a bright display can be seen while avoiding the effects of glare.
[0156]
It was shown that the light-reflective structure produced by this method can easily obtain sufficient unevenness accuracy using a proximity type batch exposure machine, is easy to manufacture, and has good quality reproducibility.
[0157]
[Example 2]
The structure is almost the same as that shown in FIG. 1 except that the CF 10 is formed on the uneven layer 12 and the reflective layer 13, the insulating layer 14 is formed on the counter substrate side of the uneven layer, and one planarizing layer 11 is omitted. In the liquid crystal display device (FIG. 37), a film is formed by an aluminum vapor deposition method, and each pixel in a portion corresponding to the liquid crystal display portion is formed on the uneven layer as shown in FIG. The reflective layer 13 having the pattern shown in FIG.
[0158]
For BM (black mask) and CF, the pattern shown in FIG. 42 was provided. For CF, the same pattern and the same film thickness were adopted for red, green, and blue.
[0159]
In the BM patterning described above, a negative photosensitive resin color material V2501BK manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd. was used as the BM material in the photolithography method, and the thickness of the thickest portion after firing was 1 μm.
[0160]
In the CF patterning described above, the negative photosensitive resin color materials RER0404 (red), REG0404 (green), and REB0404 (blue) made by Mitsubishi Chemical are used for each CF material in the photolithography method. The film thickness of the thick part was 2.5 μm.
[0161]
Under the above-described conditions, a light transmission region 252 is formed by forming a transmission portion not provided with a total reflection film on the inclined surface and the skirt portion having the shorter inclination length of the convex band, and applying a single step of the uneven step and the CF material. The maximum film thickness of CF on the top is 2.5 μm, the average film thickness of the two-dimensional simple cross section is 2.0 μm, the minimum film thickness of CF on the light reflection region 251 is 0.8 μm, and the average film of the two-dimensional simple cross section A cross-sectional structure as shown in FIGS. 46 and 47 having a thickness of 1.3 μm was obtained.
[0162]
46 also shows a cross-sectional shape of BM451 in FIG. Further, in FIG. 46, there is a light reflection region having no CF layer at the upper portion in the central portion. In this example, the light reflection region is extended so that the portion without the CF layer and the light transmission region are not adjacent to each other. This is to prevent the backlight from passing through the portion without the CF layer.
[0163]
A transflective liquid crystal display device was assembled in the same manner as in Example 1 except for the above. As a result, the color area based on the CIE (International Lighting Commission de l'Eclairage) 1931 color system (CIE 1931 standard colorimetric system) was measured using the TOPCON brightness colorimeter BM-7. , 50 results were obtained. On the other hand, the viscosity and leveling property of the color material are changed, the average film thickness of the two-dimensional simple section of CF on the light transmission region 252 is 1.6 μm, and the average of the two-dimensional simple cross section of CF on the light reflection region 251 When the film thickness was adjusted to 1.3 μm, the result that the color area was 37 was obtained. From this comparison, it is clear that when the film thickness of the color filter on the light transmission area is made larger than that of the color filter on the light reflection area, both the reflective display and the transmissive display can achieve high color display performance. It was.
[0164]
Note that the color area refers to the chromaticity coordinates (x in the CIE xy chromaticity diagram based on the CIE 1931 color system) for each of the RGB colors (red, green, and blue). R , Y R ), (X G , Y G ), (X B , Y B ) Is an area of a color triangle formed by three measured values. Each x and y is a value described by x = X / (X + Y + Z), y = Y / (X + Y + Z).
[0165]
[Example 3]
A semi-transmissive liquid crystal display device was assembled and visually evaluated under the same conditions as in Example 1 except for the pattern of the photomask 32, the arrangement period in the x-axis direction, and the arrangement period in the y-axis direction. Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. The unit in the figure is μm.
[0166]
The arrangement period in the x-axis direction is 79 μm, and the arrangement period in the y-axis direction is 237 μm.
[0167]
The pattern of the photomask 32 prepared as follows was used. A pattern in which the basic pattern shown in FIG. 48 is repeated in the x and y axis directions and a portion from the origin to the pixel size is cut out as shown by a cut line 491 in FIG. In addition, when the pattern was cut out to the size of the pixel size, the area of the portion where the transmission portion or the light shielding portion was connected and increased was adjusted. For example, when there is a part where the transmission part becomes too large, a light shielding part is provided to reduce the area of the transmission part.
[0168]
A photomask produced by arranging a plurality of pixel regions obtained from such a cut-out portion including a plurality of block units has an x-axis direction with one block unit in the x-axis direction when the photomask surface is an xy plane. Mask pattern units in which the transmission part and the light-shielding part have an arc-shaped boundary in the axial direction are continuously arranged in the x-axis direction.
[0169]
Note that the transmissive part and the light-shielding part have an arc-shaped boundary, not only a smooth arc-shaped boundary as seen in FIG. 6, but also a rectangular transmissive part as seen in this example. The case where the light shielding part forms an arc-shaped boundary is also included. It is preferable that the arc-shaped boundary between two block units adjacent in the y-axis direction is shifted by a predetermined distance in the x-axis direction. This is to give a certain degree of randomness to the optical characteristics so that variations in manufacturing do not directly affect the reflection characteristics.
[0170]
Further, a photomask manufactured by arranging a plurality of pixel regions obtained from cut portions including a plurality of mask pattern units can be manufactured regardless of the block unit. For example, the block unit is composed of three mask pattern units in the x-axis direction, but is not cut out in block units as shown by the cut line 491 in FIG. 49, but as shown in the cut line 492 in FIG. This is a case of cutting out in units of two mask patterns. In such a case, when the photomask surface is an xy plane, a mask pattern unit in which a transmissive portion and a light-shielding portion have an arc-shaped boundary in the x-axis direction is included in one pixel region. It is preferable that the ratio of the amplitude of the light shielding portion and the transmissive portion of the mask pattern units adjacent in the photomask adjacent to each other in the photomask to the period in the x-axis direction is different.
[0171]
Further, the present invention is not limited to the case of cutting in units of mask patterns like the cut line 492, and may be cut out at an arbitrary position between the mask pattern units. For example, it is possible to cut in units of 1.5 mask patterns in the x direction. Both the cut lines 491 and 492 have a length in the y-axis direction that is three times the length in the x-axis direction, and are designed to be square when 3 pixels of R, G, and B are arranged in the x-axis direction. ing.
[0172]
The basic pattern for cutting out in units of the above blocks was created as follows. First, the A, B, C, D, C, B, and A portions of (1) shown in FIG. 50 are 3.0 μm, 2.0 μm, and 1.0 μm shown in the lower left of FIG. 48 in the y direction. Arrange them with a gap. Specifically, they are arranged as shown in (1) in FIG. In this way, the shift pitch d1 between A, B, C, D, C, B, and A is 2 μm.
[0173]
Next, on the A, B, C, D, C, B, and A portions of (1), the A, B, C, D, C, B, and A portions have slightly different dimensions. The A, B, C, D, C, B, and A portions of {circle around (2)} are arranged so that the top and bottom are in contact with each of the A, B, C, D, C, B, and A portions. That is, it arrange | positions as shown in (2) of FIG. In FIG. 51, a thick line L1 indicates the boundary line that touches the upper and lower sides. The thick line L1 is also an example of an arc-shaped boundary formed by the rectangular transmission part and the light shielding part. In this case, in the case of the dimensions in FIG. 50, the shift pitch d2 between A, B, C, D, C, B, and A in (2) is 1.5 μm as shown in FIG. .
[0174]
Next, on the A, B, C, D, C, B, A portion of (2), the dimensions are the same as those of the A, B, C, D, C, B, A portion, (3) in FIG. The A, B, C, D, C, B, and A portions of ▼ are arranged so that the top and bottom are in contact with each of the A, B, C, D, C, B, and A portions. In FIG. 51, a thick line L2 indicates the boundary line that touches the upper and lower sides. In this case, in the case of the dimensions shown in FIG. 50, the shift pitch d3 between A, B, C, D, C, B, and A in (3) is 1.0 μm as shown in FIG. . Thus, in FIG. 48, the row portion of G1 is produced. In FIG. 48, (1), (2), and (3) correspond to the above (1), (2), and (3).
[0175]
Next, the G1 portion of FIG. 48 thus produced is moved 84 μm in the positive direction of the y-axis (upward on the paper surface of FIG. 48), and is disposed adjacent to the G1 portion as the G2 portion. Further, the G1 portion in FIG. 48 is moved by 42 μm in the positive direction of the y-axis (upward on the paper surface in FIG. 48), and is disposed adjacent to the G2 portion as the G3 portion.
[0176]
In this way, FIG. 48 includes three types of mask patterns with different shift pitches (1), (2), and (3). In this specification, each of the different mask patterns {circle around (1)}, {circle around (2)}, {circle around (3)} existing in these basic patterns is called a mask pattern unit, and a minimum unit in which different mask pattern units are arranged in the x-axis direction is referred to as a mask pattern unit. This is called a block unit. In the case of this example, the arrangement of three different mask pattern units in the x-axis direction (1), (2), (3), (2), (3), (1), (3), (1), 2 ▼ can be called a block unit. In this example, the arc-shaped boundary between two block units adjacent in the y-axis direction is shifted by a distance of G1 in the x-axis direction.
[0177]
In FIG. 50, the length in the x-axis direction for each of A, B, C, D, C, B, and A is the same, but in practice, as shown in FIG. A value can be selected. At that time, the length of the mask pattern unit or block unit in the x-axis direction or a multiple thereof may not coincide with the length of the pixel in the x-axis direction. , C, D, C, B, A may be modified as appropriate in the x-axis direction. FIG. 48 shows an example of D in which the middle value in the figure is 6.0 μm and the values at both ends are 6.5 μm.
[0178]
The reason why different mask pattern units are arranged in the x-axis direction and the y-axis direction in this way is to provide a certain degree of randomness in the optical characteristics within the pixel so that variations in manufacturing do not directly affect the reflection characteristics. is there. The types of mask patterns arranged in the x-axis direction and the y-axis direction are not limited to three types, and may be two types or four or more types.
[0179]
This example is composed of a rectangular transmissive part element and a rectangular light shielding part element. When the photomask surface is an xy plane, the width of the transmissive part element and the width of the light shielding part element in the y-axis direction. Is a photomask in which strip-like gradation regions that are monotonously changing in a stepwise manner are continuously arranged in the x-axis direction, and the period in the x-axis direction between the light-shielding portion and the transmission portion that are a set of rectangles is constant It is also an example. Here, the constant period in the x-axis direction between the light-shielding part and the transmissive part means that there is a slight difference in periodicity to match the length of the pixel in the x-axis direction as described above. It is a concept that includes cases.
[0180]
More specifically, in this example, strip-like gradation regions are mask pattern units in which a predetermined distance is shifted in the y-axis direction and arranged continuously for one period in the x-axis direction, and are added in the y-axis direction. The mask pattern unit in which the transmission part and the light-shielding part in the x-axis direction form an arc-shaped boundary by combining the set having a distance deviation of and a group having a negative distance deviation is continuous in the x-axis direction. The transmission part and the light shielding part in the x-axis direction have a wavy boundary. In this example, the distances shifted in the y-axis direction are d1, d2, and d3 in FIG. 51, and d1, d2, and d3 are repeated in the x-axis direction, so that the photomask pattern in the x-axis direction is repeated. The ratio of the amplitude with respect to the period, that is, the ratio of the amplitude with respect to the period in the x-axis direction between the light-shielding part and the transmission part repeatedly changes with a predetermined regularity in the x-axis direction. In this way, a certain degree of randomness occurs in the optical characteristics, and variations in manufacturing can be prevented from directly affecting the reflection characteristics.
[0181]
This example is also a photomask in which one block unit in the x-axis direction of the mask pattern unit described above is continuously arranged in the y-axis direction with a predetermined distance shifted in the x-axis direction. Further, a mask pattern for one pixel is obtained from a combination of mask pattern units in which one block unit in the x-axis direction of the mask pattern unit is shifted by a predetermined distance in the x-axis direction and continuously arranged in the y-axis direction. It can also be referred to as a photomask that is selected and formed by continuously arranging the mask patterns in the x-axis direction and the y-axis direction.
[0182]
The predetermined distance can be arbitrarily determined according to the actual situation, but is preferably one cycle or a half cycle in the x-axis direction between the light shielding portion and the transmission portion in the mask pattern unit. In this example, the predetermined distance corresponds to one cycle in the x-axis direction between the light shielding unit and the transmission unit. Here, the period when the light shielding part and the transmission part are one cycle or ½ period in the x-axis direction is the same as the case of the above-mentioned “period of the light shielding part and the transmission part in the x-axis direction”. Further, it is a concept that includes a case where there is a slight difference in periodicity to match the length of the pixel in the x-axis direction.
[0183]
As a result of visual evaluation of the transflective liquid crystal display device produced using the above photomask, it was found that a bright display can be seen while avoiding the effect of glare as in Example 1. It was also found that the difference in reflection characteristics between samples can be reduced.
[0184]
【The invention's effect】
It is possible to provide a light-reflective structure, a reflective display device, and a transflective display device that are less affected by glare and excellent in display performance, particularly a reflective liquid crystal display device and a transflective liquid crystal display device. Moreover, the manufacture is easy and the yield is high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a configuration example of a transflective liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an exposure process according to the present invention.
FIG. 3a is a schematic diagram for explaining exposure and development processes according to the present invention, and FIG. 3b is a schematic diagram showing an uneven sectional shape of a cured resin layer according to the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of photomask patterns according to the present invention.
5 is a schematic perspective view showing a light reflection region of a reflection layer obtained by using the pattern of FIG.
FIG. 6 is a plan view showing another pattern arrangement of the photomask according to the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing another pattern arrangement of the photomask according to the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing another pattern arrangement of the photomask according to the present invention.
FIG. 9 is a plan view showing another pattern arrangement of the photomask according to the present invention.
FIG. 10 is a plan view showing another pattern arrangement of the photomask according to the present invention.
FIG. 11 is a plan view showing another pattern arrangement of the photomask according to the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing another pattern arrangement of the photomask according to the present invention.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a side cross section of a mobile phone.
FIG. 14 is a schematic diagram showing a planar layout when a large number of liquid crystal display elements are manufactured from a large substrate.
15 is a plan view showing the dimensions of the photomask pattern used in Example 1. FIG.
16 is a plan view showing the arrangement of photomask patterns used in Example 1. FIG.
FIG. 17 is a perspective view of an uneven layer formed on a substrate.
18 is a schematic diagram showing a state in which a reflective layer is formed on the concavo-convex layer shown in FIG.
19 is a schematic perspective view showing a light reflection region of a reflection layer obtained by using the pattern of FIG.
20 is a schematic perspective view showing a light reflection region of a reflection layer obtained by using the pattern of FIG.
FIG. 21 is a plan view showing an array of photomask patterns in which the phase in the y-axis direction of the sub-region is shifted in the x-axis direction.
22 is a schematic perspective view showing a light reflection region of a reflection layer obtained from the pattern of FIG. 21. FIG.
23 is a schematic perspective view showing a light reflection region of a reflection layer obtained from the pattern of FIG.
FIG. 24 is a schematic diagram showing a range of ± 45 ° in the + direction of the y-axis in the xy plane.
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing a state where a light transmission region is provided on an inclined surface having an inclination length shorter than the inclined surface of a convex band and / or a concave band.
FIG. 26 is a schematic perspective view showing a state in which a light transmission region is provided on an inclined surface having an inclination length shorter than the inclined surface of a convex band and / or a concave band.
FIG. 27 is another schematic perspective view showing a state in which a light transmission region is provided on an inclined surface having a shorter inclination length than the inclined surface of the convex band and / or the concave band.
FIG. 28 is a schematic cross-sectional view showing a state where a light transmission region is provided at the base of the convex band.
FIG. 29 is a schematic perspective view showing a state where a light transmission region is provided at the base of the convex band.
FIG. 30 is another schematic perspective view showing a state in which a light transmission region is provided at the base of the convex band.
FIG. 31 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the CF is thickened and thinned.
FIG. 32 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a light reflection region not having a CF layer is provided on the upper side.
FIG. 33 is another schematic cross-sectional view showing a state in which a light reflection region not having a CF layer is provided on the top thereof.
FIG. 34 is a schematic perspective view showing the structure of a reflective layer.
FIG. 35 is a schematic plan view showing a CF layer and a portion without a CF layer.
FIG. 36 is another schematic plan view showing a CF layer and a portion without the CF layer.
37 is a schematic cross-sectional view of a configuration example of a transflective liquid crystal display device according to Example 2. FIG.
38 is a schematic perspective view of an uneven layer according to Example 2. FIG.
FIG. 39 is a schematic diagram showing a pattern of the reflective layer 13;
FIG. 40 is a schematic view of the light reflective structure viewed from a direction perpendicular to the outer surface of the display.
FIG. 41 is another schematic view of the light reflective structure as viewed from the direction perpendicular to the outer surface of the display.
FIG. 42 is a schematic diagram of a pattern of BM and CF.
FIG. 43 is another schematic view of the light reflective structure as viewed from a direction perpendicular to the outer surface of the display.
FIG. 44 is another schematic perspective view showing the structure of the reflective layer.
45 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 44. FIG.
FIG. 46 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the CF according to Example 2 is thickened and thinned.
47 is a schematic cross-sectional view showing a detailed state of the thickness of CF of FIG. 46. FIG.
FIG. 48 is a photomask basic pattern according to Example 3;
49 is an explanatory diagram of a photomask pattern cutting-out method according to Example 3. FIG.
FIG. 50 shows constituent elements of a basic photomask pattern according to Example 3.
FIG. 51 is an explanatory diagram of a mask pattern arrangement method.
[Explanation of symbols]
1 First transparent substrate
2 Second transparent substrate
3,4 transparent electrodes
5 Liquid crystal layer
6,7 phase difference plate
8 Polarizing plate
9 Diffusion layer
10 Color filter
11 Planarization layer
12 Concavity and convexity layer
13 Transflective layer
14 Insulating layer
15 Orientation layer
16 Spacer
17 Seal
31a Photosensitive resin layer
31b Insolubilized resin layer
31c cured resin layer
32 photomask
51 Light reflection area
52 Surface
53 Convex belt
54 height
55 Arbitrary patterns
101 patterns
102 Shading part
103 Transmission part
104 Period in the x-axis direction
105 Amplitude
106 Amplitude
107 Strip-shaped gradation area
131 Mobile phone
132 Display
133 Operation surface
134 eyes
135 Incident light
136 Reflected light
137 Reflected light
138 Display exterior
201 Width of convex and / or concave bands
204 Period of x-axis direction of convex band and / or concave band
205 Amplitude of convex and / or concave bands
206 Amplitude of convex and / or concave bands
491 Cut line
492 Cut line

Claims (20)

熱硬化性を有する感光性樹脂を用いて感光性樹脂層を形成し、
ライン状の遮光部と透過部とを有し、遮光部の幅と透過部の幅との少なくともいずれか一方が単調に変化するようになした少なくとも一種のパターンを設けたフォトマスクを使用し、
感光性樹脂層を、フォトマスクを介して、プロキシミティ方式により露光し、
感光性樹脂層を現像して不溶化樹脂層を形成し、
ついで、不溶化樹脂層を加熱処理して、表面の平滑度を向上させるとともに硬化を促進する
工程を含む光反射性構造体の製造方法。A photosensitive resin layer is formed using a thermosetting photosensitive resin,
Use a photomask having a line-shaped light-shielding portion and a transmission portion, and having at least one pattern in which at least one of the width of the light-shielding portion and the width of the transmission portion changes monotonously,
The photosensitive resin layer is exposed by a proximity method through a photomask,
Develop the photosensitive resin layer to form an insolubilized resin layer,
Subsequently, the manufacturing method of the light-reflective structure including the process of heat-processing an insolubilization resin layer and improving hardening while improving the smoothness of a surface. プロキシミティ方式におけるコリメーションアングルが１〜４゜である請求項１に記載の光反射性構造体の製造方法。The method for producing a light reflective structure according to claim 1, wherein a collimation angle in the proximity system is 1 to 4 °. 熱硬化性を有する感光性樹脂としてポジ型感光性樹脂を使用し、加熱処理の処理温度が１５０〜２６０℃、処理時間が１分以上である請求項１または２に記載の光反射性構造体の製造方法。The light-reflective structure according to claim 1 or 2, wherein a positive photosensitive resin is used as the thermosetting photosensitive resin, the heat treatment temperature is 150 to 260 ° C, and the treatment time is 1 minute or longer. Manufacturing method. 加熱処理が、接触熱伝導加熱方式による加熱処理を含む請求項１，２または３に記載の光反射性構造体の製造方法。The method for producing a light-reflective structure according to claim 1, wherein the heat treatment includes a heat treatment by a contact heat conduction heating method. フォトマスクの遮光部と透過部とのそれぞれの幅を１〜１５μｍの間にあるようになし、パターンの周期を２０〜６０μｍとする
請求項１，２，３または４に記載の光反射性構造体の製造方法。5. The light reflecting structure according to claim 1, wherein the width of each of the light shielding portion and the transmissive portion of the photomask is between 1 and 15 [mu] m, and the pattern period is 20 to 60 [mu] m. Body manufacturing method. 光反射領域を含む光反射層を有する光反射性構造体において、
光反射領域が所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯の一部または全部を含み、
凸状帯および／または凹状帯の幅が２０〜６０μｍの間にあり、
凸状帯および／または凹状帯の表面が平滑である
光反射性構造体。In a light reflective structure having a light reflection layer including a light reflection region,
The light reflection region includes a part or all of a plurality of convex bands and / or concave bands having a cross-sectional shape asymmetric with respect to a predetermined direction,
The width of the convex and / or concave band is between 20 and 60 μm,
A light reflective structure having a smooth surface of a convex band and / or a concave band. 凸状帯の高さおよび／または凹状帯の深さが１〜５μｍの間にある請求項６に記載の光反射性構造体。The light reflective structure according to claim 6, wherein the height of the convex band and / or the depth of the concave band is between 1 and 5 μm. ディスプレー外面に平行な面をｘｙ平面とした場合に、
所定方向がｙ軸方向であり、
凸状帯および／または凹状帯が、ｘ軸方向に関し、規則的または不規則的な振幅と規則的または不規則的な周期とで連なる波状形状として構成されている請求項６または７に記載の光反射性構造体。When the plane parallel to the outer surface of the display is the xy plane,
The predetermined direction is the y-axis direction,
8. The convex band and / or the concave band is configured as a wave-like shape connected with a regular or irregular amplitude and a regular or irregular period in the x-axis direction. Light reflective structure. ｘ軸方向の周期の大きさが１０〜１００μｍの間にある請求項８に記載の光反射性構造体。The light reflective structure according to claim 8, wherein the period in the x-axis direction is between 10 and 100 μm. ｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が０．０５〜１の間にある請求項８または９に記載の光反射性構造体。The light reflective structure according to claim 8 or 9, wherein the ratio of the amplitude to the period in the x-axis direction is between 0.05 and 1. 凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域が設けられた、請求項６，７，８，９または１０に記載の光反射性構造体。The light transmission region is provided on an inclined surface having an inclined length shorter than the inclined surface of the convex band and / or the concave band with respect to part or all of the convex band and / or the concave band. , 7, 8, 9 or 10. 凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部に光透過領域が設けられた、請求項６〜１１のいずれか１項に記載の光反射性構造体。12. The light transmission region according to claim 6, wherein a light transmission region is provided at a skirt portion of the convex band and / or a bottom of the concave band for a part or all of the convex band and / or the concave band. Light reflective structure. 凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、光透過領域上のカラーフィルタの膜厚が光反射領域上のカラーフィルタの膜厚より厚い、請求項１１または１２に記載の光反射性構造体。The light reflectivity according to claim 11 or 12, wherein the film thickness of the color filter on the light transmission region is larger than the film thickness of the color filter on the light reflection region for a part or all of the convex band and / or the concave band. Structure. 凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、上部にカラーフィルタ層を有さない光反射領域を設ける、請求項６〜１３のいずれか１項に記載の光反射性構造体。The light reflective structure according to any one of claims 6 to 13, wherein a light reflective region having no color filter layer is provided on a part or all of the convex band and / or the concave band. 凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、光反射領域がスリットのない全反射ミラーよりなる、請求項６〜１４のいずれか１項に記載の光反射性構造体。The light-reflective structure according to any one of claims 6 to 14, wherein the light-reflecting region is formed of a total reflection mirror having no slit for part or all of the convex band and / or the concave band. 請求項６〜１５のいずれか１項に記載の光反射性構造体が備えられた半透過型または反射型の表示装置。A transflective or reflective display device comprising the light reflective structure according to any one of claims 6 to 15. 前記感光性樹脂が、露光強度に応じて中間的な反応を示す請求項１，２，３，４または５に記載の光反射性構造体の製造方法。The method for producing a light-reflective structure according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein the photosensitive resin exhibits an intermediate reaction according to exposure intensity. 熱硬化性を有し、露光強度に応じて中間的な反応を示す感光性樹脂層に、面積階調法を用いて光を照射し、
感光性樹脂を現像して不溶化樹脂層を形成し、
不溶化樹脂層を加熱処理して熱だれを生じさせ、表面の平滑度を向上させるとともに硬化を促進させ、
硬化した樹脂の表面に、面積階調の周期に対応した凹凸形状を形成し、樹脂の表面に光反射性の物質を設ける
光反射性構造体の製造方法。The photosensitive resin layer having thermosetting and showing an intermediate reaction according to the exposure intensity is irradiated with light using the area gradation method,
Develop photosensitive resin to form an insolubilized resin layer,
Heat treatment of the insolubilized resin layer causes heat dripping, improves the smoothness of the surface and promotes curing,
A method for producing a light-reflective structure in which an uneven shape corresponding to a period of area gradation is formed on a surface of a cured resin, and a light-reflective substance is provided on the surface of the resin. 複数のピクセル領域が設けられ、一つのピクセル領域に複数のブロック単位が含まれ、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、ｘ軸方向における一つのブロック単位にはｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有するマスクパターン単位がｘ軸方向に連続して並び、ｙ軸方向で隣接する二つのブロック単位の前記弧状の境界が、ｘ軸方向について所定の距離ずれていることを特徴とするフォトマスク。When a plurality of pixel areas are provided, a plurality of block units are included in one pixel area, and the photomask surface is an xy plane, a transmission unit and a light shield are provided in the x-axis direction for each block unit in the x-axis direction. The mask pattern units having an arcuate boundary with each other are continuously arranged in the x-axis direction, and the arcuate boundaries of two block units adjacent in the y-axis direction are shifted by a predetermined distance in the x-axis direction. A characteristic photomask. 複数のピクセル領域が設けられ、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、一つのピクセル領域には、ｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有する複数のマスクパターン単位がｘ軸方向およびｙ軸方向に連続して並び、隣接するマスクパターン単位の遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が異なる、フォトマスク。When a plurality of pixel areas are provided and the photomask surface is an xy plane, a plurality of mask pattern units each having an arcuate boundary between a transmission part and a light-shielding part in the x-axis direction are included in one pixel area. Photomask in which the ratio of the amplitude with respect to the period in the x-axis direction between the light-shielding portion and the transmissive portion in adjacent mask pattern units is different.
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