JP2912176B2 - 反射型液晶表示装置 - Google Patents
反射型液晶表示装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に反射板に特徴を有
する反射型液晶表示装置に関するものである。
する反射型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】反射型液晶表示装置は、外部から入射し
た光を液晶表示装置内部に位置する反射板により反射し
た光を表示光源として利用することから、光源にバック
ライトが不要となる。これは、透過型液晶表示装置より
も、低消費電力化、薄型化、軽量化が達成できる有効な
手法として考えられている。現在の反射型液晶表示装置
の基本構造は、ＴＮ（ツイステッドネマテッィク）方
式、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマテッィク）方
式、ＧＨ（ゲストホスト）方式、ＰＤＬＣ（高分子分
散）方式等を用いた液晶、これをスイッチングするため
の素子（薄膜トランジスタ、ダイオード）、さらに、こ
れらの内部或いは外部に設けた反射板からなる。
た光を液晶表示装置内部に位置する反射板により反射し
た光を表示光源として利用することから、光源にバック
ライトが不要となる。これは、透過型液晶表示装置より
も、低消費電力化、薄型化、軽量化が達成できる有効な
手法として考えられている。現在の反射型液晶表示装置
の基本構造は、ＴＮ（ツイステッドネマテッィク）方
式、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマテッィク）方
式、ＧＨ（ゲストホスト）方式、ＰＤＬＣ（高分子分
散）方式等を用いた液晶、これをスイッチングするため
の素子（薄膜トランジスタ、ダイオード）、さらに、こ
れらの内部或いは外部に設けた反射板からなる。
【０００３】反射型液晶表示装置の表示性能には、液晶
透過状態の場合、明るく且つ、白い表示を呈することが
要求される。この表示性能の実現には、反射板の反射性
能制御が重要となる。
透過状態の場合、明るく且つ、白い表示を呈することが
要求される。この表示性能の実現には、反射板の反射性
能制御が重要となる。
【０００４】現在の反射板は、反射面に対してあらゆる
角度からの入射光を目的とする方向（表示方向）に反射
させるために、反射板表面は凹凸形状を有する。
角度からの入射光を目的とする方向（表示方向）に反射
させるために、反射板表面は凹凸形状を有する。
【０００５】この反射板の表面凹凸形状に関しては、 凹凸形状のピッチが１μｍから１００μｍの範囲であ
り、該凹凸の高さが０．１μｍから１０μｍの範囲でか
つ該凹凸の傾斜角度が基板水平面に対して０度から３０
度であり、該凹凸の山から山までの間隔は、不規則であ
る（特公昭６１−６３９０号公報） 凹凸の高さがガウス分布であり、このときの凹凸平均
傾斜角度が１０度であること（プロシーディングス・オ
ブ・エスアイディー（Ｔｏｈｒｕ Ｋｏｉｚｕｍｉ ａ
ｎｄ Ｔａｔｓｕｏ Ｕｃｈｉｄａ， Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ ｏｆｔｈｅ ＳＩＤ，Ｖｏｌ．２９，１５
７，１９８８）） 反射電極表面は不規則に配列された複数の凸部を有す
ること（特開平６−７５２３７号公報） 反射板面は滑らかな凹凸面であり、かつ凹凸平均傾斜
角度が４〜１５度に選ばれること（特開平６−１７５１
２６号公報） 反射板表面は少なくとも２以上で高さを異ならせた凸
部を形成すること（特開平６−２７４８１号公報） 等が既知である。
り、該凹凸の高さが０．１μｍから１０μｍの範囲でか
つ該凹凸の傾斜角度が基板水平面に対して０度から３０
度であり、該凹凸の山から山までの間隔は、不規則であ
る（特公昭６１−６３９０号公報） 凹凸の高さがガウス分布であり、このときの凹凸平均
傾斜角度が１０度であること（プロシーディングス・オ
ブ・エスアイディー（Ｔｏｈｒｕ Ｋｏｉｚｕｍｉ ａ
ｎｄ Ｔａｔｓｕｏ Ｕｃｈｉｄａ， Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ ｏｆｔｈｅ ＳＩＤ，Ｖｏｌ．２９，１５
７，１９８８）） 反射電極表面は不規則に配列された複数の凸部を有す
ること（特開平６−７５２３７号公報） 反射板面は滑らかな凹凸面であり、かつ凹凸平均傾斜
角度が４〜１５度に選ばれること（特開平６−１７５１
２６号公報） 反射板表面は少なくとも２以上で高さを異ならせた凸
部を形成すること（特開平６−２７４８１号公報） 等が既知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来反射板の凹凸製造
方法には、ダメージフリー及び、大面積基板への均一凹
凸形成が可能な有機膜へのフォトリソ工程及びエッチン
グ工程による凹凸形成法が利用されている。ただし、目
標反射性能を有する反射板を得るためには、前記反射板
表面の凹凸形状の最適設計を行う必要がある。
方法には、ダメージフリー及び、大面積基板への均一凹
凸形成が可能な有機膜へのフォトリソ工程及びエッチン
グ工程による凹凸形成法が利用されている。ただし、目
標反射性能を有する反射板を得るためには、前記反射板
表面の凹凸形状の最適設計を行う必要がある。
【０００７】前記反射型液晶表示素子の文献には、最適
な凹凸形状として、凹凸の平均傾斜角度の指定がある。
しかし、実際の反射性能は、前記反射板全表面の凹凸形
状内部に平坦な領域が含まれる、また、前記反射板の全
表面は、前記文献で指定された傾斜角度以外の様々な傾
斜角度を有する凹凸面も存在する。そのため、前記文献
中の平均傾斜角度のみの指定では、明るい反射型液晶表
示装置を有する反射板を得ることは困難である。
な凹凸形状として、凹凸の平均傾斜角度の指定がある。
しかし、実際の反射性能は、前記反射板全表面の凹凸形
状内部に平坦な領域が含まれる、また、前記反射板の全
表面は、前記文献で指定された傾斜角度以外の様々な傾
斜角度を有する凹凸面も存在する。そのため、前記文献
中の平均傾斜角度のみの指定では、明るい反射型液晶表
示装置を有する反射板を得ることは困難である。
【０００８】また、前記文献では、反射板表面は不規則
な凹凸で構成されていることとしている。しかし、不規
則とすべき具体的形状指定が不明であること、規則構造
からの乱れの規定がないため、最適反射性能を有する反
射板表面凹凸構造を規定するには不十分である。
な凹凸で構成されていることとしている。しかし、不規
則とすべき具体的形状指定が不明であること、規則構造
からの乱れの規定がないため、最適反射性能を有する反
射板表面凹凸構造を規定するには不十分である。
【０００９】本発明では、良好な反射性能を得るために
必要な反射板の凹凸構造の提供を目的とする。
必要な反射板の凹凸構造の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、凹凸のある反
射板を画素電極として有する絶縁性基板と透明電極を有
する絶縁性基板で液晶層を挟み込んだ構造よりなる反射
型液晶表示装置において、散乱性能の優れた反射板を得
るために、不規則凹凸構造反射板が以下の〜のいず
れかを満たすこと、すなわち、 隣接する凸部或いは凹部間の距離分布グラフの半値幅
を前記隣接する凸部或いは凹部間の距離の平均値で規格
化した値が、０．３から０．９の範囲であること 隣接する凸部或いは凹部間の平均距離が１μｍから８
０μｍの範囲であること 凸部或いは凹部の高さ分布グラフの半値幅を前記高さ
の平均値で規格化した値が、０．２以上であること 表面の凹凸の最大高さは、０．１μｍから５μｍの範
囲であること 前記反射板画素電極表面内部の前記絶縁性基板水平面
に対する傾斜角度０度の領域が、前記画素領域の２０％
以下であり、前記反射板における画素電極上の全方位に
おいて、全表面凹凸平均傾斜角度が５〜１０度であるこ
と 前記〜に記載の条件を満たす反射板の凸部或いは
凹部を１画素内に６個以上有すること を特徴としている。
射板を画素電極として有する絶縁性基板と透明電極を有
する絶縁性基板で液晶層を挟み込んだ構造よりなる反射
型液晶表示装置において、散乱性能の優れた反射板を得
るために、不規則凹凸構造反射板が以下の〜のいず
れかを満たすこと、すなわち、 隣接する凸部或いは凹部間の距離分布グラフの半値幅
を前記隣接する凸部或いは凹部間の距離の平均値で規格
化した値が、０．３から０．９の範囲であること 隣接する凸部或いは凹部間の平均距離が１μｍから８
０μｍの範囲であること 凸部或いは凹部の高さ分布グラフの半値幅を前記高さ
の平均値で規格化した値が、０．２以上であること 表面の凹凸の最大高さは、０．１μｍから５μｍの範
囲であること 前記反射板画素電極表面内部の前記絶縁性基板水平面
に対する傾斜角度０度の領域が、前記画素領域の２０％
以下であり、前記反射板における画素電極上の全方位に
おいて、全表面凹凸平均傾斜角度が５〜１０度であるこ
と 前記〜に記載の条件を満たす反射板の凸部或いは
凹部を１画素内に６個以上有すること を特徴としている。
【００１１】
【作用】本発明の詳細について以下に説明する。図１に
本発明に用いる反射型液晶表示装置の断面図を示す。本
発明に従えば、凹凸を有する反射板を画素電極とし、ア
クティブマトリクス駆動するために該反射画素電極と接
続したスイッチング素子を有する絶縁性基板と、対向側
に位置した透明電極を有する絶縁性基板で液晶層を挾み
込んだ構造の反射型液晶表示装置のスイッチング素子及
び反射板を有する前記絶縁基板において、反射板は、ス
イッチング素子及び配線を有する該基板上部に凹凸が作
り込まれた有機系絶縁層が形成され、該凹凸上部を高効
率反射層で覆うことにより得られる。この反射板表面の
凹凸の存在により、明るいパネル表示性能を得ることが
できる。
本発明に用いる反射型液晶表示装置の断面図を示す。本
発明に従えば、凹凸を有する反射板を画素電極とし、ア
クティブマトリクス駆動するために該反射画素電極と接
続したスイッチング素子を有する絶縁性基板と、対向側
に位置した透明電極を有する絶縁性基板で液晶層を挾み
込んだ構造の反射型液晶表示装置のスイッチング素子及
び反射板を有する前記絶縁基板において、反射板は、ス
イッチング素子及び配線を有する該基板上部に凹凸が作
り込まれた有機系絶縁層が形成され、該凹凸上部を高効
率反射層で覆うことにより得られる。この反射板表面の
凹凸の存在により、明るいパネル表示性能を得ることが
できる。
【００１２】反射板表面凹凸の傾斜角度を変化させるこ
とで、前記反射板の反射性能は変化する。図２（ａ）に
反射板表面の凹凸と反射光の散乱性を表す説明図を示
す。反射板表面に凹凸が存在しない鏡面の場合、反射光
は、入射光の正反射方向に反射される。凹凸傾斜角度が
増加（１４→１５→１６）するに従って、該反射光は広
がり、散乱性の増加（１７→１８→１９）を示す。特
に、前記凹凸傾斜角度を前記請求項１に記載の５〜１０
度にすることで、反射型液晶表示装置に適した指向性を
有する反射板が得られ、一層の明るい表示性能を得るこ
とができる。
とで、前記反射板の反射性能は変化する。図２（ａ）に
反射板表面の凹凸と反射光の散乱性を表す説明図を示
す。反射板表面に凹凸が存在しない鏡面の場合、反射光
は、入射光の正反射方向に反射される。凹凸傾斜角度が
増加（１４→１５→１６）するに従って、該反射光は広
がり、散乱性の増加（１７→１８→１９）を示す。特
に、前記凹凸傾斜角度を前記請求項１に記載の５〜１０
度にすることで、反射型液晶表示装置に適した指向性を
有する反射板が得られ、一層の明るい表示性能を得るこ
とができる。
【００１３】一方、前記反射板の凹凸構造及び形状を周
期構造及び同一形状から乱すことで、前記反射板の反射
性能は干渉から非干渉を示す性能に変化する。図２
（ｂ）に反射板表面の凹凸不規則性と反射光の干渉性を
現す説明図を示す。反射板表面の凹凸が同一形状で規則
的な構造７を有する場合、反射性能は、ピークを有する
干渉効果２０を示し、凹凸形状及び構造の乱れが増加す
る（２０→２１→２２）に従って、干渉現象を示すピー
ク２３は減少し、その後、消失２５する。以下に反射性
能を左右する凹凸傾斜角度と不規則構造の最適条件を説
明する。
期構造及び同一形状から乱すことで、前記反射板の反射
性能は干渉から非干渉を示す性能に変化する。図２
（ｂ）に反射板表面の凹凸不規則性と反射光の干渉性を
現す説明図を示す。反射板表面の凹凸が同一形状で規則
的な構造７を有する場合、反射性能は、ピークを有する
干渉効果２０を示し、凹凸形状及び構造の乱れが増加す
る（２０→２１→２２）に従って、干渉現象を示すピー
ク２３は減少し、その後、消失２５する。以下に反射性
能を左右する凹凸傾斜角度と不規則構造の最適条件を説
明する。
【００１４】前記反射板表面の凹部或いは凸部の隣接す
る凹部或いは凸部の距離分布を図３に示す。なお、この
凹部（或いは凸部）の隣接間距離の平均（ＰＡＶ）は５
〜２００μｍとした。そして、この隣接凹部或いは凸部
間距離のバラツキの程度を該分布図の半値幅（ＲＦＷＨ
Ｍ）２６を、該平均距離で規格化した値で表現し、該値
を凹部（或いは凸部）位置のバラツキ度合い、すなわち
ピッチ自由度Ｒｐ（＝ＲＦＷＨＭ／ＲＡＶ）と定義し
た。ピッチ自由度を変化させることで、反射板表面凹凸
構造が周期構造から乱れた構造の反射性能を図４に示
す。反射性能のピッチ自由度は、Ｒｐ＝（ａ）０、
（ｂ）０．２、（ｃ）０．３と設定した。周期凹凸構造
（ａ）の場合、干渉を示すピークが現れるが、Ｒｐの増
加に従って、反射性能のピーク値が減少（ｂ）し、干渉
現象が消失（ｃ）、その後、視野角度に対して連続的な
反射性能が得られた。Ｒｐ≧０．３とすることで、干渉
現象の有さない反射板が得られる。そして、該反射板を
図２に記載した反射型液晶表示装置に応用することで、
色付きのない、高品位表示が実現できる。なお、凹部或
いは凸部の隣接する凹部或いは凸部の距離分布は、本実
施例で示したガウス分布のみに限定されない。
る凹部或いは凸部の距離分布を図３に示す。なお、この
凹部（或いは凸部）の隣接間距離の平均（ＰＡＶ）は５
〜２００μｍとした。そして、この隣接凹部或いは凸部
間距離のバラツキの程度を該分布図の半値幅（ＲＦＷＨ
Ｍ）２６を、該平均距離で規格化した値で表現し、該値
を凹部（或いは凸部）位置のバラツキ度合い、すなわち
ピッチ自由度Ｒｐ（＝ＲＦＷＨＭ／ＲＡＶ）と定義し
た。ピッチ自由度を変化させることで、反射板表面凹凸
構造が周期構造から乱れた構造の反射性能を図４に示
す。反射性能のピッチ自由度は、Ｒｐ＝（ａ）０、
（ｂ）０．２、（ｃ）０．３と設定した。周期凹凸構造
（ａ）の場合、干渉を示すピークが現れるが、Ｒｐの増
加に従って、反射性能のピーク値が減少（ｂ）し、干渉
現象が消失（ｃ）、その後、視野角度に対して連続的な
反射性能が得られた。Ｒｐ≧０．３とすることで、干渉
現象の有さない反射板が得られる。そして、該反射板を
図２に記載した反射型液晶表示装置に応用することで、
色付きのない、高品位表示が実現できる。なお、凹部或
いは凸部の隣接する凹部或いは凸部の距離分布は、本実
施例で示したガウス分布のみに限定されない。
【００１５】凹部或いは凸部の隣接する凹部或いは凸部
の距離の平均値（ＰＡＶ）と反射性能の関係を図５に示
す。該反射性能はＰＡＶ（μｍ）＝（ａ）５００、
（ｂ）２００、（ｃ）１００、（ｄ）８０とする。な
お、Ｒｐ＝０．６一定とする。前記図５の反射性能はＰ
ＡＶ≦８０μｍでは、パネル表示性能に大きく寄与する
入射角度−４０度〜＋４０度の範囲で、反射強度が大き
く且つ連続的な反射特性が得られる。しかし、ＰＡＶが
前記値よりｃ→ｂ→ａと大きくなると反射強度は不連続
となり、その平均強度も低下し、暗い表示性能しか得る
ことができない。反射板表面の凸部或いは凹部と、隣接
する凸部或いは凹部までの距離は、８０μｍ以下とする
ことで、良好な反射性能を有する反射板が得られる。
の距離の平均値（ＰＡＶ）と反射性能の関係を図５に示
す。該反射性能はＰＡＶ（μｍ）＝（ａ）５００、
（ｂ）２００、（ｃ）１００、（ｄ）８０とする。な
お、Ｒｐ＝０．６一定とする。前記図５の反射性能はＰ
ＡＶ≦８０μｍでは、パネル表示性能に大きく寄与する
入射角度−４０度〜＋４０度の範囲で、反射強度が大き
く且つ連続的な反射特性が得られる。しかし、ＰＡＶが
前記値よりｃ→ｂ→ａと大きくなると反射強度は不連続
となり、その平均強度も低下し、暗い表示性能しか得る
ことができない。反射板表面の凸部或いは凹部と、隣接
する凸部或いは凹部までの距離は、８０μｍ以下とする
ことで、良好な反射性能を有する反射板が得られる。
【００１６】前記反射板表面の凹凸高さ分布図を図６に
示す。該高さ分布グラフの半値幅（ＨＦＷＨＭ）を凹凸
高さの平均値（Ｈａｖ）で規格化した値を高さ自由度Ｒ
ｈ（＝ＨＦＷＨＭ／Ｈａｖ）と定義した。Ｒｈ＝（ａ）
０．３、（ｂ）０．２、（ｃ）０．１、（ｄ）０の反射
性能を図７に示す。高さ自由度を０．２以上とすること
で、干渉効果が消失し、白色燈下において、色付きのな
い反射板が得られる。なお、高さ分布は、本実施例で示
したガウス分布のみに限定されない。
示す。該高さ分布グラフの半値幅（ＨＦＷＨＭ）を凹凸
高さの平均値（Ｈａｖ）で規格化した値を高さ自由度Ｒ
ｈ（＝ＨＦＷＨＭ／Ｈａｖ）と定義した。Ｒｈ＝（ａ）
０．３、（ｂ）０．２、（ｃ）０．１、（ｄ）０の反射
性能を図７に示す。高さ自由度を０．２以上とすること
で、干渉効果が消失し、白色燈下において、色付きのな
い反射板が得られる。なお、高さ分布は、本実施例で示
したガウス分布のみに限定されない。
【００１７】図８は、反射板表面の凹凸形状断面図と反
射板の平均傾斜角度の説明図である。目標反射性能を得
るためには、前記凹凸構造が不規則であることが要求さ
れるため、反射板表面の凹凸は様々な形状となる。反射
板凹凸の傾斜角度は、着目する傾斜角度によりα１、α
２、α３と異なる値を有する。そのため、本発明におけ
る平均傾斜角度Ｋは、反射画素内部の長さＬにおける全
ての微小領域面の傾斜角度の自乗平均とする。図８に
は、凹凸平均傾斜角度が全て同一であるが、反射板であ
る画素内部に含まれる平坦領域の占める割合いが（ａ）
０％、（ｂ）３０％、（ｃ）４５％と異なる場合の凹凸
断面図を示す。図９には前記反射板（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に対応する反射性能を示す。同一平均傾斜角度で
も、画素電極内部の平坦領域の占める割合が大きい場
合、反射性能の正反射成分が非常に大きく、散乱性に欠
ける特性となる。該反射板を用いたパネル表示は暗く、
そして、写り込みが起こるため、実用化できない。これ
に対して、前記平坦領域が２０％以下では、前記凹凸平
均傾斜角度を満たす場合、正反射成分の突出した反射性
能になることはない。
射板の平均傾斜角度の説明図である。目標反射性能を得
るためには、前記凹凸構造が不規則であることが要求さ
れるため、反射板表面の凹凸は様々な形状となる。反射
板凹凸の傾斜角度は、着目する傾斜角度によりα１、α
２、α３と異なる値を有する。そのため、本発明におけ
る平均傾斜角度Ｋは、反射画素内部の長さＬにおける全
ての微小領域面の傾斜角度の自乗平均とする。図８に
は、凹凸平均傾斜角度が全て同一であるが、反射板であ
る画素内部に含まれる平坦領域の占める割合いが（ａ）
０％、（ｂ）３０％、（ｃ）４５％と異なる場合の凹凸
断面図を示す。図９には前記反射板（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に対応する反射性能を示す。同一平均傾斜角度で
も、画素電極内部の平坦領域の占める割合が大きい場
合、反射性能の正反射成分が非常に大きく、散乱性に欠
ける特性となる。該反射板を用いたパネル表示は暗く、
そして、写り込みが起こるため、実用化できない。これ
に対して、前記平坦領域が２０％以下では、前記凹凸平
均傾斜角度を満たす場合、正反射成分の突出した反射性
能になることはない。
【００１８】前記平坦領域条件を満たす場合、反射板表
面の平均傾斜角度と反射性能の関係を図１０に示す。反
射型表示装置の表示性能として、新聞紙以上の明るさを
有すること、その明るさを有するパネル視野角度は、パ
ネル垂直方向に対して−２０度〜＋２０以上あること、
さらに、明るいさの均一条件として、該視野角度内での
明るさの変化率が５０％以内であることが、実用上にお
いて必要とされる。前記要求表示条件を満たす反射性能
は平均傾斜角度Ｋを５〜１０に設定すればよい。この反
射板を反射型液晶表示装置に採用することにより、実用
上、明るく、みやすい、優れた表示性能が得られる。
面の平均傾斜角度と反射性能の関係を図１０に示す。反
射型表示装置の表示性能として、新聞紙以上の明るさを
有すること、その明るさを有するパネル視野角度は、パ
ネル垂直方向に対して−２０度〜＋２０以上あること、
さらに、明るいさの均一条件として、該視野角度内での
明るさの変化率が５０％以内であることが、実用上にお
いて必要とされる。前記要求表示条件を満たす反射性能
は平均傾斜角度Ｋを５〜１０に設定すればよい。この反
射板を反射型液晶表示装置に採用することにより、実用
上、明るく、みやすい、優れた表示性能が得られる。
【００１９】前記条件を満たす凹凸形状を有する凹部
（或いは凸部）の個数が、画素電極内部において、
（ａ）４、（ｂ）６、（ｃ）８個の場合の反射性能を図
１１に示す。凸部（或いは凹部）の個数が増加するに従
って、干渉を示すピークが減少し、広い入射角度範囲に
おいて連続的でかつ、反射強度の大きい反射性能が得ら
れることが分かる。本実施例より、凸部（或いは凹部）
の個数は６個以上とすることで、良好な反射性能を有す
る反射板が得られる。
（或いは凸部）の個数が、画素電極内部において、
（ａ）４、（ｂ）６、（ｃ）８個の場合の反射性能を図
１１に示す。凸部（或いは凹部）の個数が増加するに従
って、干渉を示すピークが減少し、広い入射角度範囲に
おいて連続的でかつ、反射強度の大きい反射性能が得ら
れることが分かる。本実施例より、凸部（或いは凹部）
の個数は６個以上とすることで、良好な反射性能を有す
る反射板が得られる。
【００２０】
【実施例】本発明の実施例について以下に説明する。
【００２１】（実施例１）本発明の実施例に用いた反射
型液晶表示装置は図１と同一構造とした。画素ピッチは
３００μｍである。ガラス基板上部にアモルファスシリ
コン薄膜トランジスタ（ａ−ＳｉＴＦＴ）６とゲート信
号線９とソース信号線７が形成され、その上部に凹凸形
状を有する層間絶縁層１２を介して、アルミニウム５で
覆われた反射板が形成されている。このとき、反射板１
７はａ−ＳｉＴＦＴのドレイン電極８と電気的に接続さ
れ、画素電極としての機能も有する。
型液晶表示装置は図１と同一構造とした。画素ピッチは
３００μｍである。ガラス基板上部にアモルファスシリ
コン薄膜トランジスタ（ａ−ＳｉＴＦＴ）６とゲート信
号線９とソース信号線７が形成され、その上部に凹凸形
状を有する層間絶縁層１２を介して、アルミニウム５で
覆われた反射板が形成されている。このとき、反射板１
７はａ−ＳｉＴＦＴのドレイン電極８と電気的に接続さ
れ、画素電極としての機能も有する。
【００２２】液晶層１１には、ゲスト・ホスト（ＧＨ）
方式液晶を採用し、対向基板側には、透明電極及びカラ
ーフィルタ４を有するガラス基板１０からなる。
方式液晶を採用し、対向基板側には、透明電極及びカラ
ーフィルタ４を有するガラス基板１０からなる。
【００２３】凹凸形成プロセスは、前記スイッチング素
子及び前記配線６が形成された絶縁性基板上部に、有機
系絶縁膜１１を形成する。本実施例では、該有機絶縁膜
として、凹凸形成が可能であり、且つ層間絶縁膜として
の性能も十分満足できるポリイミド膜を２〜４μｍの膜
厚で形成した。この時の焼成条件は２００℃以下で３０
分間とした。その上部にレジスト層を形成した。そし
て、隣接する凹部のパターンの中心距離の平均値が２０
μｍ、ピッチ自由度を０．８とした凹部のパターンが光
を通過させるクロムマスクを用いて、露光した後、現
像、パターンニング、有機膜に前記凹凸形成後、レジス
ト剥離を行う。これにより、凹部のパターンの中心間距
離の平均値が２５μｍで、ピッチ自由度Ｒｐが０．９で
ある凹凸が得られる。凹凸の高さは最高で２μｍ、高さ
自由度Ｒｈが０．４であり、凹凸平均傾斜角度は８度、
傾斜角度０度の領域は、画素領域の６％であった。ま
た、１画素内部には凹凸が約６０個存在した。その後、
コンタクトホール形成のために、再度レジスト塗布、パ
ターンニングを行い、ドライエッチングによりホール形
成を行った。この時のエッチング条件は、エッチングガ
スに酸素と四弗化炭素を使用し、ＲＦ電力は１００〜２
００Ｗ、圧力は５０〜１００ｍＴｏｒｒとした。その
後、レジスト剥離後、スパッタによりアルミニウムを３
００〜５００ｎｍ形成し、Ｐ．Ｒ．とエッチング、レジ
スト剥離により反射画素電極５の形成を行った。前記反
射画素電極は、下地のポリイミドの凹凸形状を反映して
所望の凹凸形状が得られた。
子及び前記配線６が形成された絶縁性基板上部に、有機
系絶縁膜１１を形成する。本実施例では、該有機絶縁膜
として、凹凸形成が可能であり、且つ層間絶縁膜として
の性能も十分満足できるポリイミド膜を２〜４μｍの膜
厚で形成した。この時の焼成条件は２００℃以下で３０
分間とした。その上部にレジスト層を形成した。そし
て、隣接する凹部のパターンの中心距離の平均値が２０
μｍ、ピッチ自由度を０．８とした凹部のパターンが光
を通過させるクロムマスクを用いて、露光した後、現
像、パターンニング、有機膜に前記凹凸形成後、レジス
ト剥離を行う。これにより、凹部のパターンの中心間距
離の平均値が２５μｍで、ピッチ自由度Ｒｐが０．９で
ある凹凸が得られる。凹凸の高さは最高で２μｍ、高さ
自由度Ｒｈが０．４であり、凹凸平均傾斜角度は８度、
傾斜角度０度の領域は、画素領域の６％であった。ま
た、１画素内部には凹凸が約６０個存在した。その後、
コンタクトホール形成のために、再度レジスト塗布、パ
ターンニングを行い、ドライエッチングによりホール形
成を行った。この時のエッチング条件は、エッチングガ
スに酸素と四弗化炭素を使用し、ＲＦ電力は１００〜２
００Ｗ、圧力は５０〜１００ｍＴｏｒｒとした。その
後、レジスト剥離後、スパッタによりアルミニウムを３
００〜５００ｎｍ形成し、Ｐ．Ｒ．とエッチング、レジ
スト剥離により反射画素電極５の形成を行った。前記反
射画素電極は、下地のポリイミドの凹凸形状を反映して
所望の凹凸形状が得られた。
【００２４】なお、有機系絶縁層の凹凸形成に日本合成
ゴム製ＭＦＲ３０５或いは東京応化製ＴＭＲ−Ｐ３を用
いれば、上記凹凸製造方法に従って、凹凸形成をした
後、１７０℃程度で、１０分間程度に加熱することで、
凹凸は溶融し、さらに凹凸形状を滑らかにすることもで
きる。
ゴム製ＭＦＲ３０５或いは東京応化製ＴＭＲ−Ｐ３を用
いれば、上記凹凸製造方法に従って、凹凸形成をした
後、１７０℃程度で、１０分間程度に加熱することで、
凹凸は溶融し、さらに凹凸形状を滑らかにすることもで
きる。
【００２５】本実施例で得られた前記請求項１に記載の
条件を満たす反射板の３次元表面形状を図１２に示す。
これより、波長依存性がなく、反射板に干渉による色付
きのない反射板が得られ、優れた表示性能を有する反射
型液晶表示装置を実現できる。
条件を満たす反射板の３次元表面形状を図１２に示す。
これより、波長依存性がなく、反射板に干渉による色付
きのない反射板が得られ、優れた表示性能を有する反射
型液晶表示装置を実現できる。
【００２６】（実施例２）本発明の実施例に用いた反射
型液晶表示装置は図１と同一構造とし、反射板表面の凹
凸形成プロセスは前記実施例１に記載のものと同一とし
た。ただし、凹凸形成に用いたマスクパターンの位置及
び形状を変化させることで、凹部（或いは凸部）位置の
バラツキ度合い、すなわちピッチ自由度Ｒｐを制御し
た。そして、該ピッチ自由度Ｒｐは、前記作用に記載の
図３に示すガウス分布形状とし、Ｒｐ＝（ａ）０、
（ｂ）０．２、（ｃ）０．３の凹凸を有する反射板から
の反射性能を図４に示した。Ｒｐ≧０．３とすること
で、干渉現象の有さない反射板が得られる。そして、色
付きのない、高品位表示を有する反射型液晶表示装置が
実現できる。なお、凹部或いは凸部の隣接する凹部或い
は凸部の距離分布は、本実施例で示したガウス分布のみ
に限定されない。上記マスクパターン条件を制御するこ
とで、台形型分布、長方形分布、正方形分布と自由に設
定でき、これらの分布を有する凹凸ピッチの場合におい
ても、同様の効果が得られる。
型液晶表示装置は図１と同一構造とし、反射板表面の凹
凸形成プロセスは前記実施例１に記載のものと同一とし
た。ただし、凹凸形成に用いたマスクパターンの位置及
び形状を変化させることで、凹部（或いは凸部）位置の
バラツキ度合い、すなわちピッチ自由度Ｒｐを制御し
た。そして、該ピッチ自由度Ｒｐは、前記作用に記載の
図３に示すガウス分布形状とし、Ｒｐ＝（ａ）０、
（ｂ）０．２、（ｃ）０．３の凹凸を有する反射板から
の反射性能を図４に示した。Ｒｐ≧０．３とすること
で、干渉現象の有さない反射板が得られる。そして、色
付きのない、高品位表示を有する反射型液晶表示装置が
実現できる。なお、凹部或いは凸部の隣接する凹部或い
は凸部の距離分布は、本実施例で示したガウス分布のみ
に限定されない。上記マスクパターン条件を制御するこ
とで、台形型分布、長方形分布、正方形分布と自由に設
定でき、これらの分布を有する凹凸ピッチの場合におい
ても、同様の効果が得られる。
【００２７】（実施例３）本発明の実施例に用いた反射
型液晶表示装置は図１と同一構造とし、反射板表面の凹
凸形成プロセスは前記実施例１に記載のものと同一とし
た。ただし、凹凸形成に用いたマスクパターンの形状と
パターン間距離を変化させることにより、凹部或いは凸
部の隣接する凹部或いは凸部の距離の平均値（ＰＡＶ）
を制御した。本実施例では、上記反射板製造方法により
該ＰＡＶ（μｍ）＝（ａ）５００、（ｂ）２００、
（ｃ）１００、（ｄ）８０の凹凸が、反射板表面に得ら
れる。該反射板からの反射性能は、図５に示したものと
同一である。図５の反射性能より、ＰＡＶ≦８０μｍで
は、パネル表示性能に大きく寄与する入射角度−４０度
〜＋４０度の範囲で、反射強度が大きく且つ連続的な反
射特性が得られる。
型液晶表示装置は図１と同一構造とし、反射板表面の凹
凸形成プロセスは前記実施例１に記載のものと同一とし
た。ただし、凹凸形成に用いたマスクパターンの形状と
パターン間距離を変化させることにより、凹部或いは凸
部の隣接する凹部或いは凸部の距離の平均値（ＰＡＶ）
を制御した。本実施例では、上記反射板製造方法により
該ＰＡＶ（μｍ）＝（ａ）５００、（ｂ）２００、
（ｃ）１００、（ｄ）８０の凹凸が、反射板表面に得ら
れる。該反射板からの反射性能は、図５に示したものと
同一である。図５の反射性能より、ＰＡＶ≦８０μｍで
は、パネル表示性能に大きく寄与する入射角度−４０度
〜＋４０度の範囲で、反射強度が大きく且つ連続的な反
射特性が得られる。
【００２８】本実施例で得られた前記請求項２に記載の
条件を満たす反射板は、広い入射角度範囲からの入射光
に対して、効率的に反射光をパネル前方に導き出すこと
ができることから、明るい表示性能を有し、さらに波長
依存性がなく、反射板に干渉による色付きのない優れた
表示性能を有する反射型液晶表示装置を実現できる。
条件を満たす反射板は、広い入射角度範囲からの入射光
に対して、効率的に反射光をパネル前方に導き出すこと
ができることから、明るい表示性能を有し、さらに波長
依存性がなく、反射板に干渉による色付きのない優れた
表示性能を有する反射型液晶表示装置を実現できる。
【００２９】（実施例４）本発明の実施例に用いた反射
型液晶表示装置は図１と同一構造とし、反射板表面の凹
凸形成プロセスは前記実施例１に記載のものと同一とし
た。ただし、凹凸形成に用いたマスクパターンの形状を
変化させ、さらに凹凸形成におけるエッチング条件（時
間、回数）を制御することで、凹凸部の高さを制御し
た。そして、該高さ自由度Ｒｈは、図６に示すガウス分
布形状を示し、かつ該グラフの半値幅が異なるように設
定した。
型液晶表示装置は図１と同一構造とし、反射板表面の凹
凸形成プロセスは前記実施例１に記載のものと同一とし
た。ただし、凹凸形成に用いたマスクパターンの形状を
変化させ、さらに凹凸形成におけるエッチング条件（時
間、回数）を制御することで、凹凸部の高さを制御し
た。そして、該高さ自由度Ｒｈは、図６に示すガウス分
布形状を示し、かつ該グラフの半値幅が異なるように設
定した。
【００３０】本実施例では、上記反射板製造方法により
該Ｒｈ＝（ａ）０．３、（ｂ）０．２、（ｃ）０．１、
（ｄ）０の凹凸が反射板表面に得られる。該反射板から
の反射性能は図７に示した性能と同一である。高さ自由
度を０．２以上とすることで、干渉効果が消失し、白色
燈下において、色付きのない反射板が得られる。なお、
図６に示した高さ分布グラフは、本実施例で示したガウ
ス分布に限定されない。マスクパターンを変えること
で、該高さ分布グラフは、台形形状及び長方形形状にで
き、これらの該高さ分布グラフの場合においても、上記
効果が得られる。
該Ｒｈ＝（ａ）０．３、（ｂ）０．２、（ｃ）０．１、
（ｄ）０の凹凸が反射板表面に得られる。該反射板から
の反射性能は図７に示した性能と同一である。高さ自由
度を０．２以上とすることで、干渉効果が消失し、白色
燈下において、色付きのない反射板が得られる。なお、
図６に示した高さ分布グラフは、本実施例で示したガウ
ス分布に限定されない。マスクパターンを変えること
で、該高さ分布グラフは、台形形状及び長方形形状にで
き、これらの該高さ分布グラフの場合においても、上記
効果が得られる。
【００３１】（実施例５）本発明の実施例に用いた反射
型液晶表示装置は図１と同一構造とし、反射板表面の凹
凸形成プロセスは前記実施例１に記載のものと同一とし
た。ただし、凹凸形成に用いたマスク内部のパターン位
置とエッチング条件を制御することで、前記反射板画素
電極表面内部の前記絶縁性基板水平面に対する傾斜角度
０度領域の占める割合と、画素電極上の全方位におけ
る、全表面凹凸平均傾斜角度を制御した。
型液晶表示装置は図１と同一構造とし、反射板表面の凹
凸形成プロセスは前記実施例１に記載のものと同一とし
た。ただし、凹凸形成に用いたマスク内部のパターン位
置とエッチング条件を制御することで、前記反射板画素
電極表面内部の前記絶縁性基板水平面に対する傾斜角度
０度領域の占める割合と、画素電極上の全方位におけ
る、全表面凹凸平均傾斜角度を制御した。
【００３２】前記作用に記載した図１０には、上記製造
方法により得られた異なる凹凸の平均傾斜角度を有する
反射板の反射性能を示している。本実施例より平均傾斜
角度Ｋを５〜１０に設定すれば、反射型表示装置の表示
性能として、新聞紙以上の明るさを有し、さらに均一な
明るさを有する性能が得られる。
方法により得られた異なる凹凸の平均傾斜角度を有する
反射板の反射性能を示している。本実施例より平均傾斜
角度Ｋを５〜１０に設定すれば、反射型表示装置の表示
性能として、新聞紙以上の明るさを有し、さらに均一な
明るさを有する性能が得られる。
【００３３】ただし、凹凸平均傾斜角度が全て同一と
し、前記反射板画素内部に含まれる平坦領域の占める割
合いが（ａ）０％、（ｂ）３０％、（ｃ）４５％と異な
る場合、前記作用に記載の図９に示す異なる反射性能が
得られる。本実施例より、画素電極内部の平坦領域の占
める割合が、前記平坦領域が２０％以下とし、かつ、前
記凹凸平均傾斜角度を満たすことにより、反射性能の反
射率が強く、かつ散乱性の優れた特性を有する反射板が
得られる。該反射板を用いたパネル表示は広い視野範囲
条件下で明るい、反射型液晶表示装置が得られる。
し、前記反射板画素内部に含まれる平坦領域の占める割
合いが（ａ）０％、（ｂ）３０％、（ｃ）４５％と異な
る場合、前記作用に記載の図９に示す異なる反射性能が
得られる。本実施例より、画素電極内部の平坦領域の占
める割合が、前記平坦領域が２０％以下とし、かつ、前
記凹凸平均傾斜角度を満たすことにより、反射性能の反
射率が強く、かつ散乱性の優れた特性を有する反射板が
得られる。該反射板を用いたパネル表示は広い視野範囲
条件下で明るい、反射型液晶表示装置が得られる。
【００３４】（実施例６）本発明の実施例に用いた反射
型液晶表示装置は図１と同一構造とし、反射板表面の凹
凸形成プロセスは前記実施例１に記載のものと同一とし
た。ただし、凹凸形成に用いたマスク内のパターン数を
変化させて、１画素内に形成する凹凸個数を制御した。
その他の凹凸条件は、上記記載の実施例１で得られた反
射板と同一条件とした。本実施例では、上記反射板製造
方法により凹凸形状を有する凹部（或いは凸部）の個数
が、画素電極内部において、４〜８個、そして、１００
個以上を有する反射板を製造した。そして、凹部（或い
は凸部）の個数が、画素電極内部において、（ａ）４、
（ｂ）６、（ｃ）８個とした場合の反射板の性能は前記
作用に記載の図１１に示してある。本実施例より、凸部
（或いは凹部）の個数は６個以上とすることで、干渉が
なく、広い入射角度範囲において連続的でかつ明るい反
射性能が得られ、良好な反射性能を有する反射板が得ら
れる。なお、本実施例の凹凸条件以外においても同様な
効果が得られる。
型液晶表示装置は図１と同一構造とし、反射板表面の凹
凸形成プロセスは前記実施例１に記載のものと同一とし
た。ただし、凹凸形成に用いたマスク内のパターン数を
変化させて、１画素内に形成する凹凸個数を制御した。
その他の凹凸条件は、上記記載の実施例１で得られた反
射板と同一条件とした。本実施例では、上記反射板製造
方法により凹凸形状を有する凹部（或いは凸部）の個数
が、画素電極内部において、４〜８個、そして、１００
個以上を有する反射板を製造した。そして、凹部（或い
は凸部）の個数が、画素電極内部において、（ａ）４、
（ｂ）６、（ｃ）８個とした場合の反射板の性能は前記
作用に記載の図１１に示してある。本実施例より、凸部
（或いは凹部）の個数は６個以上とすることで、干渉が
なく、広い入射角度範囲において連続的でかつ明るい反
射性能が得られ、良好な反射性能を有する反射板が得ら
れる。なお、本実施例の凹凸条件以外においても同様な
効果が得られる。
【００３５】さらに、本発明は反射層に用いる材料とし
て、アルミニウムを用いたが、その他の材料として、銀
を用いても同様の効果が得られる。本実施例では、アル
ミニウム層の膜厚として、０．１〜３μｍとしたが、反
射板材料の膜厚を０．１μｍ以下に薄くする、或いは酸
化原子の混入により、反射率を低減化することにより、
半透過・反射兼用の液晶表示装置にも適用できる。
て、アルミニウムを用いたが、その他の材料として、銀
を用いても同様の効果が得られる。本実施例では、アル
ミニウム層の膜厚として、０．１〜３μｍとしたが、反
射板材料の膜厚を０．１μｍ以下に薄くする、或いは酸
化原子の混入により、反射率を低減化することにより、
半透過・反射兼用の液晶表示装置にも適用できる。
【００３６】また、本実施例１〜６では、凹凸製造方法
として、フォトリソ法とエッチング法を用いたが、これ
に限るものではない。その他の製造方法においても、本
発明の凹凸条件を満たせば同様の効果が得られ、高品位
表示を有する反射型液晶表示装置が実現できる。
として、フォトリソ法とエッチング法を用いたが、これ
に限るものではない。その他の製造方法においても、本
発明の凹凸条件を満たせば同様の効果が得られ、高品位
表示を有する反射型液晶表示装置が実現できる。
【００３７】
【発明の効果】本発明を適用すれば、使用環境に影響さ
れにくく、或いは、使用環境が設定されている場合は、
最も効率的に入射光を反射光に利用できる凹凸反射板が
形成でき、これにより、明るく、高品位な反射型液晶表
示装置の提供が可能となる。また、本反射板は、液晶表
示装置だけではなく、種々の表示装置等に適用できる。
れにくく、或いは、使用環境が設定されている場合は、
最も効率的に入射光を反射光に利用できる凹凸反射板が
形成でき、これにより、明るく、高品位な反射型液晶表
示装置の提供が可能となる。また、本反射板は、液晶表
示装置だけではなく、種々の表示装置等に適用できる。
【図１】反射型液晶表示装置の断面構造図である。
【図２】反射板表面凹凸傾斜角度及び構造不規則性と反
射状態の関係を示した図である。
射状態の関係を示した図である。
【図３】隣接する凹部（或いは凸部）間距離分布及び距
離自由度を説明する図である。
離自由度を説明する図である。
【図４】周期構造〜不規則構造凹凸反射板の反射性能を
示す図である。
示す図である。
【図５】反射性能の隣接する凹部（或いは凸部）までの
平均距離依存性を示す図である。
平均距離依存性を示す図である。
【図６】反射板凹凸高さ分布及び高さ自由度を説明する
図である。
図である。
【図７】反射性能の高さ自由度依存性を示す図である。
【図８】反射板凹凸の平均傾斜角度を説明する図であ
る。
る。
【図９】反射性能の平坦領域占有率依存性を示す図であ
る。
る。
【図１０】反射性能の反射板凹凸表面平均傾斜角度を示
す図である。
す図である。
【図１１】反射性能の凹部（或いは凸部）数依存性を示
す図である。
す図である。
【図１２】反射板表面の三次元構造を示す図である。
１ 入射光 ２ 反射光 ３ 対向側ガラス基板 ４ 透明基板／カラーフィルタ ５ 反射画素電極板 ６ 薄膜トランジスタ ７ ソース電極 ８ ドレイン電極 ９ ゲート電極 １０ 対向側絶縁性基板 １１ 液晶層 １２ 凹凸形成絶縁層 １３ スイッチング側絶縁性基板 １４ 鏡面状態 １５ 凹凸傾斜角度中状態 １６ 凹凸傾斜角度大状態 １７ 正反射方向反射光 １８ 正反射方向散乱光（散乱中状態） １９ 正反射方向散乱光（散乱大状態） ２０ 凹凸周期構造 ２１ 凹凸不規則構造（中状態） ２２ 凹凸不規則構造（大状態） ２３ 干渉状態反射光 ２４ 干渉中状態反射光 ２５ 干渉現象消失反射光 ２６ 隣接パターン間距離分布半値幅 ２７ 凹凸高さ分布半値幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−6390（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−75237（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−175126（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−27481（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/1343
Claims (6)
- 【請求項１】凹凸のある反射板を画素電極として有する
絶縁性基板と透明電極を有する絶縁性基板で液晶層を挟
み込んだ構造よりなる反射型液晶表示装置において、前
記反射板が不規則凹凸構造反射板であり、かつ隣接する
凸部或いは凹部間の距離分布グラフの半値幅を前記隣接
する凸部或いは凹部間の距離の平均値で規格化した値
が、０．３から０．９の範囲であることを特徴とする反
射型液晶表示装置。 - 【請求項２】凹凸のある反射板を画素電極として有する
絶縁性基板と透明電極を有する絶縁性基板で液晶層を挟
み込んだ構造よりなる反射型液晶表示装置において、前
記反射板が不規則凹凸構造反射板であり、かつ隣接する
凸部或いは凹部間の平均距離が１μｍから８０μｍの範
囲であることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表
示装置。 - 【請求項３】凹凸のある反射板を画素電極として有する
絶縁性基板と透明電極を有する絶縁性基板で液晶層を挟
み込んだ構造よりなる反射型液晶表示装置において、前
記反射板が不規則凹凸構造反射板であり、かつ凸部或い
は凹部の高さ分布グラフの半値幅を前記高さの平均値で
規格化した値が、０．２から０．９の範囲であることを
特徴とする反射型液晶表示装置。 - 【請求項４】凹凸のある反射板を画素電極として有する
絶縁性基板と透明電極を有する絶縁性基板で液晶層を挟
み込んだ構造よりなる反射型液晶表示装置において、前
記反射板が不規則凹凸構造反射板であり、かつ表面の凹
凸の最大高さは、０．１μｍから５μｍの範囲であるこ
とを特徴とする請求項３記載の反射型液晶表示装置。 - 【請求項５】凹凸のある反射板を画素電極として有する
絶縁性基板と透明電極を有する絶縁性基板で液晶層を挟
み込んだ構造よりなる反射型液晶表示装置において、前
記反射板が不規則凹凸構造反射板であり、かつ前記反射
板画素電極表面内部の前記絶縁性基板水平面に対する傾
斜角度０度の領域が、前記画素領域の２０％以下であ
り、前記反射板における画素電極上の全方位において、
全表面凹凸平均傾斜角度が５〜１０度であることを特徴
とする反射型液晶表示装置。 - 【請求項６】凹凸のある反射板を画素電極として有する
絶縁性基板と透明電極を有する絶縁性基板で液晶層を挟
み込んだ構造よりなる反射型液晶表示装置において、前
記請求項１〜５に記載の条件を満たす反射板の凸部或い
は凹部を１画素内に６個以上有することを特徴とする反
射型液晶表示装置。
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