JP3238381B2 - 電気光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気光学装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置、例えば特開平１−
１８８８２８号公報に示される反射型の液晶表示装置に
おいては、対向する一対の基板間に液晶層を挟持してな
る液晶セルの一方の基板の液晶層側の面に反射層等を設
けることによって、明るい表示が得られるようにするこ
とが提案されている。

【０００３】しかし、上記従来のものは反射層が必ずし
も明確ではなく、反射層として基板の液晶層側の面に金
属膜等を平滑に形成すると、その反射層が鏡面となって
使用者の顔や背景が映り、表示が非常に見づらくなる等
の不具合がある。

【０００４】そこで、基板の液晶層側の面に反射層を形
成した後に加熱処理して表面に凹凸をつける方法や、反
射層形成後にホーニングまたはエッチング処理して光散
乱面とする方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に加熱処理して表面に凹凸をつける場合には、４００〜
６００℃と高温プロセスでの加熱処理が必要で、基板の
耐熱性が要求され基板の材質に制約がある。しかも凹凸
が結晶性の制御に因っているため、光散乱効果がうまく
出ない等の不具合がある。

【０００６】また前述のように、反射層をホーニングす
る場合は、反射層にピンホール等が生じるおそれがあ
り、電極と併用する場合には断線や抵抗値が変化して画
質に及ぼす悪影響は無視できない。また反射層をエッチ
ングする場合は、反射層表面が等方的にエッチングされ
るため光散乱効果が少ない等の問題がある。

【０００７】つまり、従来の電気光学装置においては凹
凸の制御が容易でなかったため、観察者側に反射光を集
中させるような凹凸を得る制御ができず、また、そのよ
うな凹凸の形状についての配慮はなされていなかった。
本発明は上記の課題を解消し観察者側に反射光を集中さ
せるような電気光学装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による電気光学装置は以下の構成としたもの
である。

【０００９】本発明の電気光学装置は、一対の基板間に
液晶層を挟持してなり、一方の前記基板の液晶層側の面
に凹凸を有する反射層が形成されてなる電気光学装置に
おいて、前記凹凸のピッチが不均一で、かつ前記凹凸が
２次元方向に形成されてなり、前記凹凸の平均ピッチは
８０μｍ以下であり、前記凹凸の高さは０．３μｍ以下
であり、前記液晶層は１８０゜〜２７０゜ねじれ配向を
したネマチック液晶層であることを特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【作用】上記した本発明においては、凹凸のピッチが不
均一で、かつ前記凹凸が２次元方向に形成されてなり、
凹凸の平均ピッチは８０μｍ以下であり、凹凸の高さは
０．３μｍ以下であるので、 反射層で光が良好に散乱
されて表示が見やすく、で観察者側に反射光が集中す
る。

【００１２】

【００１３】

【実施例】以下、本発明の電気光学装置を、液晶表示装
置を例にして具体的に説明する。

【００１４】図１は本発明による電気光学装置としての
液晶表示装置の一例を示す縦断面図である。

【００１５】図において、１は液晶セルであり、上下一
対の基板２・３間に液晶層４を挟持してなる。上側の基
板２の液晶層４側の面には、ＩＴＯ等の透明電極５が設
けられ、他方の基板３の内面には、反射層としての薄い
金属膜６が設けられている。７はスペーサ、８は偏光板
を示す。

【００１６】そして本実施例は、下側の基板３の液晶層
４側の面に微細な凹凸を設け、その表面に上記の薄い金
属膜６を設けることによって、金属膜６の表面にも凹凸
が波及するようにしたものである。

【００１７】なお、液晶層の層厚が均一になるように金
属膜６の表面上にＳｉＯ_２等の無機膜や有機膜を塗布す
ることもある。また液晶分子が均一に配向するようにポ
リイミド、ポリビニルアルコール等の高分子有機薄膜を
ラビング処理することもある。

【００１８】前記の基板３としては、例えばガラス基板
を用いる、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリカーボ
ネート（ＰＣ）等の合成樹脂基板を用いてもよく、ある
いはガラス基板の表面にアクリル系樹脂、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ミラノー
ル系樹脂等の有機膜を有するものを用いることもでき
る。なお基板３は必ずしも透明である必要はない。また
基板はその両表面が異方性導電性を有するものでもよ
い。

【００１９】上記のように有機膜を有するガラス基板を
用いる場合には、そのガラス基板に前記の凹凸を形成し
てもよく、あるいは有機膜に形成してもよい。特にガラ
ス基板に凹凸を形成したのち有機膜を形成する場合、そ
の有機膜の厚さは、好ましくは２μｍ以下、より好まし
くは０．５μｍ以下にするのが望ましい。

【００２０】また反射層を構成する金属膜の材質は、ア
ルミニウムその他任意であり、特に制限はない。又その
金属膜の膜厚は、好ましくは１μｍ以下、より好ましく
は３００オングストローム以下にするのが望ましい。

【００２１】上記の金属膜は表示用電極に兼用すること
ができる。また、前記の金属膜を有する側の基板として
液晶層側にＩＴＯ等の透明電極もしくは不透明の電極を
有するものを用いることもできる。その場合は上記基板
と電極のうち少なくとも電極の液晶層側の面に前記の凹
凸を設ける。

【００２２】上記のように基板の液晶層側の面に凹凸を
設け、その表面に反射層として薄い金属膜を設けること
により、基板側の凹凸が金属膜表面に波及し、その凹凸
面が光散乱面となって観察面側（図で上側）から入射し
た光を良好に散乱反射させることができるものである。

【００２３】なおその場合、図３（ｂ）に示すように観
察者側に反射光が多くなるように制御するのが望まし
く、例えば凹凸のピッチを均一に形成すると、反射光に
指向性を生じ、全方向に対して均一に効果が生じないた
め、凹凸のピッチは図２のように不均一にランダムに形
成する。又その場合の凹凸の平均ピッチｐは、８０μm
以下にする、より好ましくは１０μm以下とする。また
凹凸の高さｈは、挟持する液晶の配向安定性と、反射す
る光の観察者側への集中を考慮して０．３μm以下とす
る。

【００２４】次に、上記のような液晶表示装置等の電気
光学装置を製造する場合について具体的に説明する。

【００２５】即ち、本発明の電気光学装置を製造する場
合は、対向する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液
晶セルの一方の基板の液晶層側の面に反射層を有する液
晶表示装置等を製造するに当たり、上記反射層を形成す
る基板の液晶層側の面に微細な凹凸を形成し、必要に応
じてその凹凸表面を補修処理した後、その凹凸表面に上
記反射層としての金属膜を形成する。

【００２６】上記の基板に凹凸を形成する手段は任意で
あるが、例えばホーニング処理により形成するとよい。

【００２７】この場合、基板はガラス基板または前記の
合成樹脂基板もしくはガラス基板上に前記のような有機
膜を有するものでもよい。そのガラス基板上に有機膜を
有するものにあっては、ガラス基板に有機膜を形成した
のち有機膜をホーニング処理して凹凸を形成してもよ
く、あるいはガラス基板をホーニング処理して凹凸を形
成したのち有機膜を形成してもよい。

【００２８】その有機膜の材質はアクリル樹脂その他適
宜であり、また膜厚については特に制約条件はない。有
機膜をガラス基板上に形成する手段は、塗布その他適宜
であり、また有機膜の形成位置は、信号入力用端子部は
避け上記の凹凸を形成すべき位置にのみ選択的に形成す
るのが、信頼性の上からも有効で望ましい。例えば感光
性アクリル樹脂をスピンコート法で２μｍ厚で全面コー
トした後、フォトマスクで所望のパターンのみに紫外線
を照射して光重合させ、残りを現像処理して有機膜を形
成することができる。

【００２９】前記の基板にホーニング処理により凹凸を
形成する際の研磨粒子は、ガラス基板にあっては酸化セ
リウム等を用いるとよく、また前記の合成樹脂基板もし
くは有機膜にあってはポリビニルアルコールやポリウレ
タン系樹脂等の粒子を用いるとよい。又それ等の粒径
は、１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下のものを
用いるのが望ましい。

【００３０】さらに、ホーニング処理する方向は基板に
対して鉛直（垂直）方向から行うと、形成される凹凸の
高さが大きくなり制御しにくくなるため、鉛直方向に対
して所定の角度傾斜させて行うことが、均一で浅い凹凸
を形成する上で望ましく、上記の傾斜角度は好ましくは
鉛直方向に対して４５°以上傾斜させるとよい。

【００３１】なお、ホーニング処理以外の方法として、
ガラス基板をフッ酸でエッチングして凹凸を形成する方
法が有効である。また前記の補修処理としても、例えば
フッ酸を用いて基板上に形成された凹凸表面を軽くエッ
チング処理する、あるいは上記凹凸の凸部を研磨して凹
凸の高さを調整する方法をとり得る。

【００３２】上記のフッ酸を用いて基板上に形成された
凹凸表面を軽くエッチング処理する場合には、ホーニン
グ処理したガラス基板を、ホーニングした両側にフッ酸
もしくはフッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液（混合
比４：１〜１：４、程度により調整）を用いて２０〜４
０℃で浸漬し、エッチングすることにより凹凸の高さや
形状を調整する。

【００３３】また上記のように凸部を研磨する場合は、
研磨する基板の材質に応じて研磨材を適宜選択するもの
で、例えば前述したホーニング処理に用いる研磨粒子と
同じものを用いる。

【００３４】次いで上記のようにして凹凸を形成した基
板上に反射層としての金属膜を形成するもので、例えば
スパッタもしくは蒸着等の真空成膜法により形成する。
この場合、成膜レートは早い方が膜に凹凸ができやす
く、例えば８０〜２５０オングストローム／ｍｉｎ程度
が望ましい。また成膜温度は１００〜３００℃程度が望
ましい。

【００３５】具体的には、例えばスパッタ法の場合は、
膜形成レートが２００オングストローム／ｍｉｎ程度、
成膜温度が１８０℃程度で膜厚５０００オングストロー
ム程度形成すればよく、蒸着法の場合は膜形成レートが
１００オングストローム／ｍｉｎ程度、成膜温度が２０
０℃程度で膜厚５０００オングストローム程度形成すれ
ばよい。

【００３６】上記のようにして形成した金属膜は、必要
に応じて加熱処理して凹凸をコントロールすると、微細
なピッチの凹凸とすることができる。例えばガラス基板
を用いる場合は、２００〜４５０℃で空気中で加熱処理
すればよい。また合成樹脂基板もしくはガラス基板上に
有機膜を有するものでも耐熱性の高いものであれば、上
記の加熱処理が可能であり、例えばポリイミド樹脂の場
合には２２０〜２４０℃で加熱処理できる。

【００３７】上記のようにして基板上に形成した金属膜
は、パターニングして表示用電極とする。この場合、電
極形成はパターニングの前でも後でもよいが、加熱処理
して結晶性のかわった表面はエッチングレートが変わる
ため望ましくはパターニング後に加熱するとよい。また
上記の加熱処理は空気中でもよいが、金属によっては、
例えばクロムのように酸化して反射率の抵下するものが
あるため、望ましくは不活性ガス雰囲気中で処理すると
よい。

【００３８】なお、前記の基板と金属膜との間には、Ｉ
ＴＯ等の透明または不透明の電極を設けることも可能で
あり、この場合、前記のようにして凹凸を形成した基板
上にＩＴＯ等の所望のパターンの電極を形成した後、金
属膜を形成する。あるいは平らな基板上に、電極を形成
し、その電極表面に前記と同様の要領で凹凸を形成した
後、金属膜を形成することもできる。又この場合、上記
の金属膜はニッケル等をメッキして形成することもでき
る。

【００３９】具体的には、例えば以下の要領で形成す
る。すなわち、電極が形成された基板を２０％のＫＯＨ
溶液の中に常温で１０分間浸漬して脱脂を行い、５％の
ＨＣｌ溶液に常温で５分間浸漬して中和させる。次い
で、その基板表面上に無電解メッキを開始してパラジウ
ムを付着させる。これは例えば１５％のＨＣｌ溶液中に
増感剤（日立化成工業株式会社製 商品名ＨＳ−１０１
Ｂ）を７％混合し常温で１０分間浸漬させることにより
行う。次いで、ニッケルメッキ液の中にガラス基板を浸
漬させ透明電極上に平均膜厚７０００オングストローム
程度のニッケルメッキを行い、その表面をホーニング処
理して凹凸を形成すればよい。この場合の研磨剤の粒子
径は例えば２０μｍ程度のものを用い、凹凸の平均ピッ
チは２μｍ、高さは０．４μｍ程度に形成する。

【００４０】なおアルミニウムを電解メッキして金属膜
を形成してもよく、本発明の効果はメッキ法に左右され
るものではなく、形成する金属により無電解メッキ、電
解メッキの選択が可能である。

【００４１】上記の要領で製造することにより、基板上
の金属膜表面に微細な凹凸を形成することができるもの
で、実際に金属膜表面に平均ピッチ１〜２μｍ、深さ約
０．１〜０．２μｍの凹凸を良好に形成することができ
た。又その基板を用い、それと対向する基板間にシール
部を介して液晶を挟持させ、その対向する基板の外側に
偏光板を設置して１８０°〜２７０°ねじれ配向したネ
マチック液晶層を用いた液晶表示装置を作成したとこ
ろ、反射層が散乱状態となっているため背景等が映るこ
とがなく、従来の反射板を基板の外側に付加するものと
比較して明るく影がでることなく、しかも広視角の反射
型液晶表示装置を得ることができた。また電極が金属で
できるため低抵抗電極となり、入力電圧波形のなまりが
殆どなく、クロストーク等の画像を不均一にする不良が
大幅に低減された。

【００４２】その結果、例えばいわゆるノート型パソコ
ン等に盛んに採用されている反射型液晶表示装置におい
て、表示を見やすく、しかも薄型・軽量で低消費電力の
装置が得られるものである。

【００４３】なお本発明は光学的な補償体を備えたいわ
ゆる白黒表示タイプやカラータイプの液晶表示装置にも
適用可能である。また偏光板を多くとも１放しか必要と
しない二色性染料を用いたゲストホストタイプ，光散乱
を利用したＤＳＭや高分子保持体中に液晶を分散したＰ
ＤＬＣ等のタイプに適用可能である。さらに液晶表示装
置に限らず、各種の電気光学装置にも適用できる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
電気光学装置は、凹凸のピッチが不均一で、かつ前記凹
凸が２次元方向に形成されてなり、凹凸の平均ピッチは
８０μｍ以下であり、凹凸の高さは０．３μｍ以下であ
るので、観察者側に反射光が集中し、表示が見やすく、
且つ視角が広くなるという効果を奏する。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電気光学装置の一実施例を示す断
面図。

【図２】基板の斜視図。

【図３】（ａ）（ｂ）は反射光分布の説明図である。

【符号の説明】

１…液晶セル ２、３…基板 ４…液晶層 ５…電極 ６…反射層（金属膜） ７…スペーサ ８…偏光板

フロントページの続き (72)発明者 西澤 均 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 今井 秀一 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−8578（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−200329（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−99680（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−116575（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−192075（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．45 （10）（1984）ｐｐ 1021−1023 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1335,1/1333

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板間に液晶層を挟持してな
   り、一方の前記基板の液晶層側の面に凹凸を有する反射
   層が形成されてなる電気光学装置において、 前記凹凸のピッチが不均一で、かつ前記凹凸が２次元方
   向に形成されてなり、 前記凹凸の平均ピッチは８０μｍ以下であり、 前記凹凸の高さは０．３μｍ以下であり、 前記液晶層は１８０゜〜２７０゜ねじれ配向をしたネマ
   チック液晶層である ことを特徴とする電気光学装置。