JP3858519B2

JP3858519B2 - Reflective liquid crystal display

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Publication number: JP3858519B2
Application number: JP17369299A
Authority: JP
Inventors: 誠阿部; 郁夫檜山; 理伊東
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2019-06-21
Also published as: JP2001005015A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバックライトを用いずに明るい表示を実現する反射型液晶表示装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型液晶表示装置は、例えば特開平10−177106号公報に記載されている構造を有している。従来の反射型液晶表示装置の平面図を図１７に製造工程手順を図１８に示す。図１７には従来構造の一例を示しており、反射電極表面に形成している凹凸の１０２底面形状は半円形である。また、半円の直線部分と垂直な方向で断面を見た場合には左右方向で形状が非対称である。このような凹凸
１０２を形成することにより特定の方向に光を強く反射することができる。その図１７に示した凹凸１０２は図１８に示すように、
（１）基板上に有機膜を塗布し、露光，現像工程により底面形状が半円形状とな
るようにパターニングする（図１８（ａ)〜(ｃ））。
【０００３】
（２）パターン形成後の熱処理時に半円形の直線部分が上を向くように、基板を
を傾け、熱処理をする（図１８（ｄ)〜(ｅ））。
【０００４】
（３）熱処理後、反射電極となる金属膜を蒸着，スパッタリング等の手法で形成
する（図１８（ｆ））。
【０００５】
の工程を経て形成される。この凹凸１０２は断面の傾きの急峻な方向（図１８（ｆ）右側）への反射光を少なくするし、傾きの急峻な方向への反射光を低減させた分、傾きの緩やかな方向（図１８（ｆ）左側）へは強い光を反射させる。凹凸１０２を持つ反射電極１８を反射型液晶表示装置に適用することにより、強く光を反射させる方向からの視認性が良くなるため、断面形状が左右対称な凹凸を形成した場合よりも明るい反射型液晶表示装置を実現することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、各反射電極の凹凸１０２の向きに関しては開示されていない。
【０００７】
反射型液晶表示装置が小型の場合には反射型液晶表示装置内に含まれている全ての反射電極に同じ向きの凹凸を形成することにより、明るい表示装置を実現することができるが、表示装置が大型化すると、観測者が表示装置を見た場合に、装置左端，右端、及び装置中央部では視認方向と反射電極のなす角が大きく異なるため、明るさの異なる表示となる。そこで、反射型液晶表示装置が大型化しても観測者が見た場合に画面内で明るさのばらつきの少ない反射型液晶表示装置を提供する必要がある。
【０００８】
本発明の目的は反射型液晶表示装置を大型化しても、画面内で明るさのばらつきの少ない反射型液晶表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、以下のような方法を用いることにより解決できる。
【００１０】
それぞれの反射電極内の散乱特性を変化させ、視認位置に対して明るくなる方向を向けることにより実現できる。ここでいう散乱特性とはある散乱光出射角度に対する散乱光強度の変化のことであり、従来技術で示す特定方向への反射光を強くするということも含む。反射電極表面に形成する凹凸の底面形状は従来例と同様の半円形の形状である。明るくなる方向を観測者に向けるためには凹凸の向きを反射電極毎に変化させることで可能となる。反射型液晶表示装置の視認位置を規定し、視認位置と反射型液晶表示装置内に含まれる反射電極とのなす角度に応じて、反射電極表面に形成する凹凸を回転させる。具体的には凹凸の線対称軸を視認位置と反射電極のなす方位角とほぼ同一方向に向ける。そうすることにより、全ての反射電極で強く光を返す方向を視認位置に向けることができる。その結果、明るく、かつ面内の明るさのばらつきの少ない反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施例を示す反射型液晶表示装置５０の全体図とその中に含まれるスイッチング素子１５を有する側の基板の平面図、及び反射電極１８上に形成した凹凸１０２の対称軸１０９を示している。図２は本発明の第１の実施例を示す断面図である。図３は図２で示した凹凸１０２の製造工程を説明する製造工程図である。図４は凹凸１０２を形成する際に使用するマスク１０３を示している。図５は本実施例中で使用する散乱光出射角度を表す極角θ_L，方位角φ_Lの説明図である。図６は凹凸１０２の対称軸１０９を説明する図で、図７はφ_u９０゜の凹凸を有する反射電極１８の散乱特性である。図８は視認方向121と反射型液晶表示装置５０に含まれる観測点１２４，１２５，１２６，１２７とのなす角度１３１，１３２，１３３，１３４及び１４１，１４２,１４３,１４４を示し、図９はφ_u＝９０゜の凹凸１０２を形成した場合の観測点１２４，125,１２６，１２７での散乱光強度比、及び視認位置１２１と観測点１２４，１２５，１２６，１２７のなす角度の値を示した表である。図１０は本実施例の観測点１２４，１２５，１２６，１２７内のスイッチング素子１５を有する側の基板の平面図である。図１１は本実施例の観測点での散乱光強度比、及び視認位置と観測点のなす角度の値を示した表である。
【００１３】
図において、１１は絶縁基板、１２は透明絶縁基板、１３はゲートバス配線、１４はドレイン信号線、１５はスイッチング素子、１６は絶縁層、１７はコンタクトホール、１８は反射電極、３１はブラックマトリクス、３２はカラーフィルタ、３３は透明電極、３４は偏光板、３５は液晶層、５０は反射型液晶表示装置、１０１は凹凸形成層、１０２は凹凸、１０３は凹凸形成マスク、１０４は遮光部、１０９は凹凸対称軸、１１１はφ＝０゜の散乱光強度の変化、１１２はφ＝９０゜の散乱光強度の変化、１１３はφ＝１８０゜の散乱光強度の変化、１１４はφ＝２７０゜の散乱光強度の変化、１１５はθ＝３０゜の散乱光強度の変化、１２１は視認位置ａ、１２２は視認位置の射影ａ、１２４は観測点ａ、１２５は観測点ｂ、１２６は観測点ｃ、１２７は観測点ｄ、１３１は視認位置ａと観測点ａのなす極角ａ、１３２は視認位置ａと観測点ｂのなす極角ｂ、１３３は視認位置ａと観測点ｃのなす極角ｃ、１３４は視認位置ａと観測点ｄのなす極角ｄ、
１４１は視認位置ａと観測点ａのなす方位角ａ、１４２は視認位置ａと観測点ｂのなす方位角ｂ、１４３は視認位置ａと観測点ｃのなす方位角ｃ、１４４は視認位置ａと観測点ｄのなす方位角ｄ、３００は標準拡散板の散乱光強度の変化である。
【００１４】
本実施例で示す反射型液晶表示装置は、絶縁基板１１，スイッチング素子１５，絶縁層１６，ゲートバス配線１３，ドレイン信号線１４，凹凸１０２，反射電極１８，液晶層３５，透明電極３３，透明絶縁基板１２，ブラックマトリクス
３１，カラーフィルタ３２，偏光板３４により構成される。
【００１５】
この実施例１の反射型液晶表示装置の作製方法を以下に示す。
【００１６】
ガラス，プラスチック等からなる絶縁基板１１上にスイッチング素子１５を形成する。その際にゲートバス配線１３，ドレイン信号線１４も同時に形成する。スイッチング素子１５，ゲートバス配線１３，ドレイン信号線１４が形成された絶縁基板上に、ＳｉＮ，ＳｉＯ₂からなる無機系、もしくは有機系の絶縁層
１６を塗布する。その膜厚は無機系の場合には好ましくは０.２〜２μｍ、有機系の場合には好ましくは１〜５μｍである。本実施例では有機膜３μｍの厚さで形成した。絶縁層１６にはコンタクトホール１７が形成される。形成されるコンタクトホール１７の大きさは好ましくは５〜３０μｍ□である。本実施例では
１０μｍ□のコンタクトホールを形成した。
【００１７】
絶縁層１６上には凹凸１０２が形成され、その上には反射電極１８が形成される。
【００１８】
凹凸１０２，反射電極１８の形成方法を図３を用いて詳しく説明する。
【００１９】
（１）絶縁層１６，コンタクトホール１７形成後、有機系の凹凸形成層１０１（ＰＣ４０７，(株)ＪＳＲ製）をスピンコート等の手法を用いて好ましくは０.１〜３μｍの厚さに塗布する(図３(ａ)）。本実施例では１μｍの厚
さに塗布した。
【００２０】
（２）図４に示すような凹凸形成マスク１０３を用いて露光し、現像工程を経て、凹凸形成層１０１は所望の形状の凹凸１０２にパターンニングされる（図３（ｂ)〜(ｃ１））。その際の凹凸１０２の平面図を図３（ｃ２）に示す。凹凸形成マスク１０３にはコンタクトホール１７が配置される領域を除き、ほぼ全域に、かつできるだけ隙間のできないように半円状の遮光
部１０４が配置される。
【００２１】
（３）基板を平行に保ったまま１５０℃〜２５０℃，６０min の加熱処理をする
。本実施例では２３０℃，６０分の加熱処理をした（図３（ｄ））。
【００２２】
（４）加熱処理後Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ等の反射率の高い金属膜をスパッタリング，デポ等の手法により成膜し、露光・現像の工程を経て反射電極１８を形成
する。
【００２３】
上記の工程で形成した凹凸１０２は加熱処理により表面形状が緩やかな円弧を描くような形状となる。その円弧は図３（ｄ）に示すように、凹凸の左右で傾斜角が異なる。これは現像の際の形状により決められ、現像時に円形のパターンを形成した場合には断面形状が左右対称となるが、本実施例のように半円状のパターンを形成することにより、図３（ｃ２）に示す凹凸１０２の直線部分と、円弧となっている部分で傾斜角を変えることができる。
【００２４】
一方、ガラス，プラスチックからなる透明絶縁基板１２上には染色法により作製したカラーフィルタ３２、及びブラックマトリクス３１が形成される。カラーフィルタ３２，ブラックマトリクス３１上には、ＩＴＯからなる透明電極３３が形成される。
【００２５】
上記の絶縁基板１１と透明絶縁基板１２を一定の間隙をもって貼り合せ、間隙に液晶層を封入し、反射型液晶表示装置５０となる。
【００２６】
液晶層３５はメルク製のＺＬＩで、メルク製のカイラル剤Ｓ８１１を約０.２％含む。液晶層３５の厚さは平均５μｍである。この液晶に電圧を印加することにより、電圧無印加時にはねじれ配向を、電圧印加時にはホメオトロピック配向を示し、両状態間をヒステリシス無しで遷移する。
【００２７】
以下に本実施例に示す各要素の内容を説明する。
【００２８】
ゲートバス配線１３，ドレイン信号線１４はそれぞれスイッチング素子１５のＯＮ／ＯＦＦを制御するための電圧，液晶層３５を駆動するための電圧が印加される。
【００２９】
本実施例では、スイッチング素子１５として逆スタガ構造のＴＦＴを使用している。スイッチング素子１５はゲートバス配線１３に印加される電圧でＯＮ／
ＯＦＦ状態に変化し、ＯＮ状態の場合にはドレイン信号線１４−反射電極１８間は導通状態となり、ＯＦＦ状態の場合にはドレイン信号線１４−反射電極１８間は絶縁状態となる。
【００３０】
コンタクトホール１７はスイッチング素子１５と反射電極１８を電気的に接続するために形成される。
【００３１】
反射電極１８はコンタクトホール１７を介してスイッチング素子１５に電気的に接続されている。スイッチング素子１５がＯＮの場合にはドレイン信号線１４に印加されている電位がそのまま反射電極に伝達され、スイッチング素子１５がＯＦＦの場合には反射電極１８はＯＮ状態で伝達された電圧を保持する。
【００３２】
液晶層３５は、反射電極１８に印加された電圧と、透明電極３３に印加された電圧の電位差により異なった光学特性を示す。この特性を利用して表示を行う。本実施例で使用した液晶層３５のねじれの角度は好ましくは０゜から９０゜の間とする。本実施例では５０゜とした。この液晶層３５を用いることにより、応答時間が短く、かつ絶縁基板１１と透明絶縁基板１２の間の間隙のばらつきに対して十分な裕度を持った液晶層３５を実現することができる。また、液晶の立ち上がる方向は反射型液晶表示装置５０の下側を向くようにしている。液晶の立ち上がる方向では暗表示の透過率増大が激しく、この方向から光が入射するとコントラスト比が低下するが、こうすることにより、コントラストを低下させる原因となる立ち上がり方向からの入射光を減らすことができるため、コントラストの高い表示を実現することができる。
【００３３】
凹凸１０２は反射電極１８に散乱性を付与するために形成される。凹凸１０２上に反射電極１８を形成することにより、反射電極１８表面も下地の形状を反映して同様の凹凸形状を有する。
【００３４】
ブラックマトリクス３１は隣接する反射電極間からの不要反射光が反射型液晶表示装置５０から出射するのを防止する働きを有し、表示特性の１つであるコントラストを向上させる機能を持つ。したがって、ブラックマトリクス３１は反射電極１８が配置される以外の領域に形成される。
【００３５】
本実施例では、反射型液晶表示装置５０からの散乱出射光方向を表すために図５（ａ）に示すように角度θ_L，φ_Lを用いる。θ_Lは反射電極の法線を基準とし、法線に対してなす角として定義され、φ_Lは散乱光の反射型液晶表示装置に対する射影が反射型液晶表示装置の水平方向の軸となす角度として定義する。反射型液晶表示装置の水平方向右向きを０゜とし、そこから反時計周りに角度を規定する。
【００３６】
また、反射電極１８表面に形成する凹凸１０２も対称軸１０９も傾きを有する。凹凸１０２の線対称軸を対称軸１０９とし、その傾きは反射型液晶表示装置の水平方向の軸とのなす角φ_unで規定する。反射型液晶表示装置５０の水平方向右向きを０゜とし、そこから反時計周りに角度を規定する。例として凹凸１０２の向きがφ_un＝９０゜の場合の平面形状、及び断面形状を図６（ａ)，(ｂ），(ｃ)に示す。図６（ａ）は平面形状で凹凸１０２は半円状となっている。図６（ｂ）は図６（ａ）においてφ＝９０゜の断面図で、図６（ｃ）は図６（ａ）において、φ＝０゜の断面図である。対称軸１０９に対して平行に見た場合の断面図は凹凸１０２の左右で傾斜に違いが見られ、対称軸１０９に対して垂直に見た場合には左右方向で傾斜の違いは見られない。
【００３７】
また、凹凸１０２の対称軸１０９には向きがあり、平面形状では凹凸の直線部分（図６（ａ）下側）から円弧部分に向かう方向（図６（ａ）下側）として定義した。つまり図６（ｂ）では断面形状の角度変化が急峻な方向（図６(ｂ)左側）から、角度変化が緩やかな方向（図６（ｂ）右側）となる。（ｃ）の場合には線対称軸は紙面手前から紙面奥に向かっている。
【００３８】
図７（ａ)，(ｂ）に凹凸の平均傾きφ_u＝９０゜の場合の反射電極１８の散乱特性を示す。前述の平均傾きφ_uは同一反射電極内に形成した全ての凹凸の対称軸の傾きφ_unの平均値である。また、反射板上には液晶の屈折率１.５にほぼ等しい媒質が接している。図７(ａ)にはφ＝０゜，９０゜，１８０゜，２７０゜一定とした場合のθ_Lに対する散乱光強度の変化１１１，１１２，１１３，１１４を示し、図７（ｂ）にはθ＝３０゜一定とした場合のφ_Lに対する散乱光強度の変化１１５を示している。反射電極下に形成した凹凸１０２の大きさは対称軸に垂直方向で幅１４〜１６μｍ、対称軸１０９方向は幅９〜１１μｍと幅を持たせている。高さは１μｍとしている。また、反射電極１８内に形成した個々の凹凸の傾きφ_unはばらつきを持たせず全て９０゜としている。個々の凹凸は干渉による色付きを防止するために不規則に配置している。この結果から分かるように
φ＝９０゜方向に光を強く反射し、その他の方位角方向にはあまり光を反射しない特性となっている。また、φ_L＝２０〜１６０゜の範囲では標準拡散板の２倍以上の散乱光強度がえられている。つまり、凹凸１０２の傾斜角が緩やかな方向に光を強く返し、傾斜角が急峻な方向に光をあまり反射しない特性となっている。また、この特性はφ_u＝９０゜の凹凸を形成した反射電極の特性であるが、
φ_u＝０゜の凹凸を形成した反射電極の特性は図７（ａ)，(ｂ）の特性はφ_L＝−９０゜だけシフトした特性となることは容易に推測される。
【００３９】
図８に視認位置１２１と反射型液晶表示装置５０内の観測点１２４，１２５，１２６，１２７とのなす極角１３１，１３２,１３３,１３４、及び方位角１４１，１４２，１４３，１４４を示す。反射型液晶表示装置５０内に含まれる反射電極の明るさはそれぞれ反射電極から視認位置１２１方向へ出射する散乱光強度比に比例し、散乱光強度は図７（ａ)，(ｂ）に示す特性と視認位置１２１と反射電極の位置から算出される極角、及び方位角から推測することができる。
【００４０】
図９に反射型液晶表示装置５０内に含まれる全ての反射電極でφ_u＝９０゜の凹凸を形成した場合の観測点１２４，１２５，１２６，１２７での散乱光強度比、及び視認位置１２１と観測点１２４，１２５，１２６，１２７とのなす極角
１３１，１３２，１３３，１３４、及び方位角１４１，１４２，１４３，１４４を示す。散乱光強度比は視認位置１２１と各測定点とのなす角度と図７（ａ），（ｂ）の特性より求めたもので、標準拡散板の散乱光強度を１とした比で表している。散乱光強度比を求めるための極角１３１，１３２，１３３，１３４、及び方位角１４１，１４２，１４３，１４４は以下の仮定より算出した。反射型液晶表示装置５０の画面サイズは１２インチ，視認位置１２１と反射型液晶表示装置５０の距離を６０cm、視認位置１２１の反射型液晶表示装置５０に対する射影
１２２は水平方向は中央部，垂直方向は最上列とした。
【００４１】
この場合、観測点１２５と観測点１２６の散乱光強度比は２倍以上異なる。この構成では面内で明るさのばらつきの少ない反射型液晶表示装置を実現することは難しい。
【００４２】
本実施例ではその問題を解決するために観測点１２４、１２５,１２６,１２７に含まれる反射電極の表面に形成する凹凸１０２の対称軸を図１０（ａ)，(ｂ),(ｃ)，(ｄ)に示すように向け凹凸を形成した。前述のような向きの凹凸を形成する形状とすることにより、視認位置１２１での観測点１２４，１２５，１２６，１２７での明るさのばらつきが少なく良好な表示を実現することができる。具体的には各凹凸１０２の線対称軸１０９を視認位置１２１と観測点１２４，１２５，１２６，１２７とのなす方位角１４１，１４２，１４３，１４４と同一角度にする。つまり観測点１２４，１２５，１２６，１２７内に含まれる反射電極において、凹凸の対称軸が０゜，１８０゜，５６゜，１２４゜となるように凹凸を形成する。このような配置とすることにより、それぞれの反射電極の散乱特性は図７(ａ)，(ｂ)の特性をそれぞれ、φ方向に−９０゜，９０゜，−３４゜，３４゜だけシフトした特性となる。これにより、各反射電極に形成した凹凸の傾斜の緩やかな部分が視認位置に向く。つまり光を強く反射する方向が全ての反射電極で視認位置に対して向くことになる。したがって、反射型液晶表示装置５０内に配置された反射電極１８の散乱光強度は視認位置１２１と反射電極１８のなす方位角によっては変化せずに、視認位置１２１と反射電極１８のなす極角によってのみ変化することになり、明るさのばらつきが少ない反射型液晶表示装置を実現することができる。図１１に図１０に示すような凹凸を形成した場合の明るさの比と極角１３１，１３２，１３３，１３４、及び方位角１４１，１４２，１４３，１４４を示す。極角１３１，１３２，１３３,１３４、及び方位角１４１,１４２，１４３，１４４はφ_u＝９０゜の凹凸を形成した場合と変わらないが、散乱光強度比は１.１８まで低減していることが分かる。また、明るさの比が低減しているだけでなく、散乱光強度比もφ_u＝９０゜の凹凸を形成した場合の観測点
１２６でのそれよりも高い値となっている。つまり、φ_u＝９０゜の凹凸を全ての反射電極１８で形成した場合よりも明るく、かつ明るさの面内ばらつきの少ない反射型液晶表示装置５０を実現することができる。
【００４３】
また、本実施例で示した観測点以外の反射電極１８に形成する凹凸１０２の対称軸109も視認位置１２１と反射電極１８のなす角により決定される。例えば、反射型液晶表示装置の左上端の反射電極を座標原点（０，０）とし、視認位置の射影１２２の位置を（ｘ₀，ｙ₀ ）、任意の反射電極の位置を（ｘ，ｙ）とした場合に前記反射電極表面に形成する凹凸の対称軸は、

【００４４】
を満たすような凹凸を形成することにより、標準拡散板の２倍以上の明るさを持ち、かつ明るさのばらつきの少ない反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００４５】
本実施例によれば、視認位置の射影１２２が反射型液晶表示装置の上側中央部近傍にある場合、例えば１２インチ程度のパソコンモニタ等に反射型液晶表示装置を採用する場合に、視認位置１２１と反射型液晶表示装置内に含まれる反射電極とのなす角度に応じて、反射電極表面に形成する凹凸の対称軸の傾きを変化させることにより、明るく、かつ反射型液晶表示装置内で明るさのばらつきの少ない反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００４６】
図１２は本発明の第２の実施例を示す視認位置１６１と観測点１２４，１２５，１２６，１２７のなす角１７１，１７２，１７３，１７４及び１８１，１８２，１８３，１８４を示している。図１３はφ_u＝９０゜の凹凸を形成した場合の観測点１６１での散乱光強度比、及び視認位置と観測点のなす角度の値を示した表である。図１４は本実施例の観測点１２４，１２５，１２６，１２７でのスイッチング素子１５を有する側の基板の平面図である。図１５は本実施例の観測点１２４，１２５，１２６，１２７での散乱光強度比、及び視認位置と観測点のなす角度の値を示した表である。
【００４７】
図１２，図１４において前述の実施例に示したものと同一の構成要素には同じ番号をつけている。
【００４８】
図において、１６１は視認位置ｂ、１６２は視認位置の射影ｂ、１７１は視認位置ｂと観測点ａのなす極角ｅ、１７２は視認位置ｂと観測点ｂのなす極角ｆ、１７３は視認位置ｂと観測点ｃのなす極角ｇ、１７４は視認位置ｂと観測点ｄのなす極角ｈ、１８１は視認位置ｂと観測点ａのなす方位角ｅ、１８２は視認位置ｂと観測点ｂのなす方位角ｆ、１８３は視認位置ｂと観測点ｃのなす方位角ｇ、１８４は視認位置ｂと観測点ｄのなす方位角ｈである。
【００４９】
図１２に視認位置１６１と反射型液晶表示装置５０内の観測点１２４，１２５，１２６，１２７とのなす極角１７１，１７２，１７３，１７４、及び方位角
１８１，１８２，１８３，１８４を示す。反射電極の明るさは実施例１と同様に反射電極１８の視認位置１６１方向へ出射する散乱光強度比に比例し、その際の明るさは図７（ａ)，(ｂ）に示す特性と視認位置１６１と反射電極１８のなす角度で推測することができる。
【００５０】
図１３に全ての反射電極で図１７に示すようにφ_u＝９０゜の凹凸を反射電極表面に形成した場合の観測点１２４，１２５，１２６，１２７での散乱光強度比、及び視認位置１６１と観測点１２４，１２５，１２６，１２７とのなす極角
１７１，１７２，１７３，１７４、及び方位角１８１，１８２，１８３，１８４を示す。明るさを推測するための極角１７１，１７２，１７３，１７４、及び方位角１８１，１８２，１８３，１８４は以下の仮定より算出した。反射型液晶表示装置５０の画面サイズは２０インチ、視認位置１６１と反射型液晶表示装置
５０の距離を２００cm，視認位置１６１の反射型液晶表示装置５０に対する射影１６２は水平方向，垂直方向共に中央部とした。
【００５１】
この場合、各観測点の散乱光強度比は最大２.３９倍異なる。これは角観測点での極角は同じになったもの、方位角が異なり、かつ観測点１２４，１２５の反射電極に対しては光があまり反射しない位置からの観測となるためである。つまりこの構成では面内で明るさのばらつきの少ない反射型液晶表示装置を実現することは難しい。
【００５２】
本実施例ではその問題を解決するために観測点１２４，１２５,１２６,１２７に含まれる反射電極の表面に形成する凹凸の形状を図１４（ａ)，(ｂ)，(ｃ)，（ｄ）に示すような形状とした。このようにすると、視認位置での観測点での明るさのばらつきが少なく良好な表示を実現することができる。具体的には各凹凸１０２の線対称軸１０９を視認位置１６１と観測点１２４，１２５，１２６，
１２７とのなす方位角１８１，１８２，１８３，１８４と同一角度にする。つまり観測点１８１，１８２，１８３，１８４内に含まれる反射電極において、凹凸１０２の対称軸が３２３゜，２１７゜，３７゜，１４３゜となるように凹凸102を形成する。これにより、それぞれの反射電極の散乱特性は図７（ａ)，(ｂ）の特性をそれぞれ、φ方向に２３３゜，１２７゜，−５３゜，５３゜だけシフトした特性となる。このように対称軸を傾けることにより、各反射電極に形成した凹凸の傾斜の緩やかな部分が視認位置に向く。つまり光を強く反射する方向が全ての反射電極で視認位置に対して向くことになる。したがって、反射型液晶表示装置５０内に配置された反射電極の明るさは視認位置１６１と反射電極のなす方位角によっては変化せず、かつ極角は同一角度であるため、各観測点で、明るさのばらつきがない反射型液晶表示装置を実現することができる。図１４に図１５に示すような凹凸１０２を形成した場合の明るさの比と極角１７１,１７２,１７３，１７４、及び方位角１８１，１８２，１８３，１８４を示す。極角１７１，
１７２，１７３，１７４、及び方位角１８１，１８２，１８３，１８４は変化はないが明るさの比は１となっている。また、明るさの比の低減だけではなく、散乱光強度もφ_un＝９０゜の凹凸を形成した場合の観測点１２６での明るさよりも明るい。つまり、反射電極内に形成するφ_unを全て同一方向とした時よりも明るく、かつ明るさの面内ばらつきの少ない反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００５３】
また、本実施例で示した領域以外の反射電極に形成する凹凸の対称軸も視認位置１６１と反射電極のなす角により決定される。例えば反射型液晶表示装置の左上端の反射電極の位置を座標原点（０，０）とし、視認位置の射影１６２の位置を（ｘ₀ ，ｙ₀ ）、任意の反射電極の位置を（ｘ，ｙ）とした場合に前記反射電極表面に形成する凹凸の対称軸は

【００５４】
を満たすような凹凸を形成することにより、標準拡散板の２倍以上の明るさを持ち、かつ明るさのばらつきの少ない反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００５５】
本実施例によれば、視認位置の射影１６２が反射型液晶表示装置５０のほぼ中央部にある場合、例えば２０インチ以上の大画面ＴＶ等に反射型液晶表示装置を採用する場合に、視認位置１６１と反射型液晶表示装置内に含まれる反射電極とのなす角度に応じて、反射電極表面に形成する凹凸の形状を変化させることにより、明るく、かつ反射型液晶表示装置内で明るさのばらつきの少ない反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００５６】
図１６は本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【００５７】
図１６において前述の実施例に示したものと同一の構成要素には同じ番号をつけている。
【００５８】
図において４０は散乱性を有するフィルムである。
【００５９】
散乱性を有するフィルム４０はＰＥＴ等のフィルム表面にビーズを拡散したものが用いられ、そのフィルムは散乱性を有する。
【００６０】
本実施例の凹凸の形状，配置に関しては実施例１、もしくは２と同じである。本実施例では平面形状が半円状の凹凸を形成しているため、底面形状が円形の凹凸を形成した場合と比べて、凹凸の充填率が悪く、平坦部が多い反射電極となる。平坦部が多いと背景や顔が写り込み見にくい表示となる。そこで、偏光板
３４上に散乱性を有するフィルム４０を配置することにより、映り込みが少なく、かつ明るく、面内で明るさのばらつきの少ない反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００６１】
本実施例において、散乱性を有するフィルム４０は偏光板の上側に配置されているが、位相差を持たないフィルムである場合には偏光板３４と反射電極１８の間であればどの位置に配置しても同様の効果が得られることは容易に推測できる。
【００６２】
上に示した全ての実施例に対して、凹凸、及び反射電極はスイッチング素子上に形成していないが、凹凸をスイッチング素子上に形成し、反射電極をその上に形成することにより、開口率が向上し、さらに明るい反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００６３】
上に示した全ての実施例に対し、個々の凹凸対称軸の傾きは同一反射電極内で全て同じ方向を向けているが、多少のばらつきを持たせても同様の効果が得られることは容易に推測できる。
【００６４】
上に示した全ての実施例に対し、凹凸の底面形状を半円状としているが、三日月状，三角形等の形状でも、少なくても１軸に対して断面形状が非対称となる凹凸であれば同様の効果が得られることは容易に推測できる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、明るく、かつ反射型液晶表示装置内で明るさのばらつきの少ない反射型液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の反射型液晶表示装置における反射型液晶表示装置の全体図とその中に含まれるスイッチング素子を有する側の基板の平面図である。
【図２】第１実施例の反射型液晶表示装置における断面図である。
【図３】図２における凹凸の作成方法を説明する製造工程図である。
【図４】図３における現像工程で使用する凹凸形成マスクの平面図である。
【図５】散乱光出射角度の定義を説明する図である。
【図６】凹凸の対称軸を説明する図である。
【図７】φ_u＝９０゜の凹凸を有する反射板の散乱特性である。
【図８】第１実施例における視認位置と観測点のなす角度を説明する図である。
【図９】図８においてφ_u＝９０゜の凹凸を反射電極表面に形成した場合の観測点での散乱光強度比、及び視認位置と観測点のなす角を示した表である。
【図１０】第１実施例における観測点内に含まれるスイッチング素子を有する側の基板の平面図である。
【図１１】第１実施例において、図１０に示す凹凸を形成した場合の観測点での散乱光強度比、及び視認位置と観測点のなす角を示した表である。
【図１２】第２実施例における視認位置と観測点のなす角度を説明する図である。
【図１３】図１２において、φ_u＝９０゜の凹凸を反射電極表面に形成した場合の観測点での散乱光強度比、及び視認位置と観測点のなす角を示した表である。
【図１４】第２実施例における観測点内に含まれるスイッチング素子を有する側の基板の平面図である。
【図１５】第２実施例において、図１４に示す凹凸を形成した場合の観測点での散乱光強度比、及び視認位置と観測点のなす角を示した表である。
【図１６】第３実施例の反射型液晶表示装置における断面図である。
【図１７】従来スイッチング素子を有する側の基板の平面図である。
【図１８】従来例における凹凸の作成方法を説明する製造工程図である。
【符号の説明】
１１…絶縁基板、１２…透明絶縁基板、１３…ゲーートバス配線、１４…ドレイン信号線、１５…スイッチング素子、１６…絶縁層、１７…コンタクトホール、１８…反射電極、３１…ブラックマトリクス、３２…カラーフィルタ、３３…透明電極、３４…偏光板、３５…液晶層、４０…散乱性を有するフィルム、５０…反射型液晶表示装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a configuration of a reflective liquid crystal display device that realizes bright display without using a backlight.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a reflective liquid crystal display device has a structure described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-177106. A plan view of a conventional reflective liquid crystal display device is shown in FIG. 17, and a manufacturing process procedure is shown in FIG. FIG. 17 shows an example of a conventional structure. The shape of the bottom surface of the unevenness formed on the surface of the reflective electrode is a semicircle. Further, when the cross section is viewed in a direction perpendicular to the straight part of the semicircle, the shape is asymmetric in the left-right direction. Such irregularities
By forming 102, light can be strongly reflected in a specific direction. The unevenness 102 shown in FIG. 17 is as shown in FIG.
(1) An organic film is applied on the substrate, and the bottom shape becomes semicircular by the exposure and development processes.
Then, patterning is performed (FIGS. 18A to 18C).
[0003]
(2) The substrate should be placed so that the semicircular straight line portion faces upward during the heat treatment after pattern formation.
And heat treatment is performed (FIGS. 18D to 18E).
[0004]
(3) After heat treatment, a metal film to be a reflective electrode is formed by vapor deposition, sputtering, etc.
(FIG. 18 (f)).
[0005]
It is formed through the process. The unevenness 102 reduces the reflected light in the direction with a steep inclination of the cross section (right side in FIG. 18 (f)), and reduces the reflected light in the direction with a steep inclination. Intense light is reflected to 18 (f) left side). By applying the reflective electrode 18 having the projections and depressions 102 to the reflective liquid crystal display device, the visibility from the direction in which light is strongly reflected is improved, so that the reflection type is brighter than the case where the projections and depressions are symmetrical in cross section. A liquid crystal display device can be realized.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional method, the direction of the unevenness 102 of each reflective electrode is not disclosed.
[0007]
When the reflective liquid crystal display device is small, a bright display device can be realized by forming irregularities in the same direction on all the reflective electrodes included in the reflective liquid crystal display device. When the observer increases in size, when the observer looks at the display device, the viewing direction and the angle formed by the reflective electrode are greatly different at the left end, the right end, and the central portion of the device, so that the display has different brightness. Therefore, there is a need to provide a reflective liquid crystal display device with little variation in brightness within the screen when viewed by an observer even when the reflective liquid crystal display device is enlarged.
[0008]
An object of the present invention is to provide a reflective liquid crystal display device with little variation in brightness within a screen even when the reflective liquid crystal display device is enlarged.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The problem can be solved by using the following method.
[0010]
This can be realized by changing the scattering characteristics in the respective reflecting electrodes and directing the brighter direction with respect to the viewing position. Here, the scattering characteristic is a change in scattered light intensity with respect to a certain scattered light emission angle, and includes enhancing reflected light in a specific direction as shown in the prior art. The bottom shape of the irregularities formed on the surface of the reflective electrode is a semicircular shape similar to the conventional example. In order to direct the brighter direction to the observer, it is possible to change the direction of the unevenness for each reflective electrode. The visual recognition position of the reflective liquid crystal display device is defined, and the unevenness formed on the reflective electrode surface is rotated according to the angle between the visual recognition position and the reflective electrode included in the reflective liquid crystal display device. Specifically, the line symmetry axis of the unevenness is oriented in substantially the same direction as the viewing position and the azimuth angle formed by the reflective electrode. By doing so, the direction in which light is strongly returned by all the reflective electrodes can be directed to the visual recognition position. As a result, it is possible to realize a reflective liquid crystal display device that is bright and has little in-plane brightness variation.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is an overall view of a reflective liquid crystal display device 50 showing a first embodiment of the present invention, a plan view of a substrate having a switching element 15 included therein, and irregularities 102 formed on a reflective electrode 18. The axis of symmetry 109 is shown. FIG. 2 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a manufacturing process diagram illustrating a manufacturing process of the unevenness 102 shown in FIG. FIG. 4 shows a mask 103 used for forming the unevenness 102. FIG. 5 shows a polar angle θ representing the scattered light emission angle used in this embodiment. _L , Azimuth φ _L It is explanatory drawing of. 6 is a diagram for explaining the symmetry axis 109 of the unevenness 102, and FIG. _u This is a scattering characteristic of the reflective electrode 18 having 90 ° unevenness. FIG. 8 shows

angles

131, 132, 133, 134 and 141, 142, 143, 144 formed by the viewing direction 121 and the

observation points

124, 125, 126, 127 included in the reflective liquid crystal display device 50. FIG. φ _u Table showing the ratio of scattered light intensity at the observation points 124, 125, 126, and 127 and the angle between the viewing position 121 and the observation points 124, 125, 126, and 127 when the unevenness 102 of 90 ° is formed. It is. FIG. 10 is a plan view of the substrate on the side having the switching elements 15 in the observation points 124, 125, 126, and 127 according to this embodiment. FIG. 11 is a table showing the scattered light intensity ratio at the observation point and the angle between the viewing position and the observation point in this example.
[0013]
In the figure, 11 is an insulating substrate, 12 is a transparent insulating substrate, 13 is a gate bus wiring, 14 is a drain signal line, 15 is a switching element, 16 is an insulating layer, 17 is a contact hole, 18 is a reflective electrode, and 31 is a black matrix. , 32 is a color filter, 33 is a transparent electrode, 34 is a polarizing plate, 35 is a liquid crystal layer, 50 is a reflective liquid crystal display device, 101 is a concavo-convex forming layer, 102 is concavo-convex, 103 is a concavo-convex forming mask, 104 is a light shielding portion, 109 is an uneven symmetry axis, 111 is a change in scattered light intensity at φ = 0 °, 112 is a change in scattered light intensity at φ = 90 °, 113 is a change in scattered light intensity at φ = 180 °, 114 is φ = 270 Change in scattered light intensity at °, 115 is change in scattered light intensity at θ = 30 °, 121 is the viewing position a, 122 is the projection a of the viewing position, 124 is observation point a, 125 is observation point b, and 126 is observation point c, 127 is an observation point d, 131 is a polar angle a formed by the viewing position a and the observation point a, 132 is a polar angle b formed by the viewing position a and the observation point b, and 133 is a pole formed by the viewing position a and the observation point c. The angles c and 134 are polar angles d formed by the viewing position a and the observation point d,
141 is the azimuth angle a formed by the viewing position a and the observation point a, 142 is the azimuth angle b formed by the viewing position a and the observation point b, 143 is the azimuth angle c formed by the viewing position a and the observation point c, and 144 is the viewing position a. And the azimuth angle d, 300 formed by the observation point d is a change in the scattered light intensity of the standard diffuser.
[0014]
The reflective liquid crystal display device shown in this embodiment includes an insulating substrate 11, a switching element 15, an insulating layer 16, a gate bus wiring 13, a drain signal line 14, irregularities 102, a reflective electrode 18, a liquid crystal layer 35, a transparent electrode 33, and a transparent electrode. Insulating substrate 12, black matrix
31, a color filter 32, and a polarizing plate 34.
[0015]
A method for manufacturing the reflective liquid crystal display device of Example 1 will be described below.
[0016]
A switching element 15 is formed on an insulating substrate 11 made of glass, plastic or the like. At that time, the gate bus wiring 13 and the drain signal line 14 are also formed at the same time. On the insulating substrate on which the switching element 15, the gate bus wiring 13, and the drain signal line 14 are formed, SiN, SiO ₂ Inorganic or organic insulating layer made of
16 is applied. The film thickness is preferably 0.2 to 2 μm in the case of an inorganic system, and preferably 1 to 5 μm in the case of an organic system. In this embodiment, the organic film is formed with a thickness of 3 μm. A contact hole 17 is formed in the insulating layer 16. The size of the contact hole 17 to be formed is preferably 5 to 30 μm □. In this example
A 10 μm square contact hole was formed.
[0017]
Concavities and convexities 102 are formed on the insulating layer 16, and a reflective electrode 18 is formed thereon.
[0018]
The formation method of the unevenness | corrugation 102 and the reflective electrode 18 is demonstrated in detail using FIG.
[0019]
(1) After the insulating layer 16 and the contact hole 17 are formed, the organic irregularity forming layer 101 (PC407, manufactured by JSR Corporation) is preferably applied to a thickness of 0.1 to 3 μm by using a method such as spin coating. (FIG. 3A). In this example, the thickness is 1 μm
It was applied.
[0020]
(2) The concavo-convex forming layer 101 is patterned into a concavo-convex 102 having a desired shape through exposure and development using a concavo-convex forming mask 103 as shown in FIG. 4 (FIGS. 3B to 3C1). ). A plan view of the unevenness 102 at that time is shown in FIG. Except for the region where the contact hole 17 is arranged, the concave / convex forming mask 103 is semi-circularly shielded so that there is almost no gap as much as possible.
The unit 104 is arranged.
[0021]
(3) Heat treatment at 150 to 250 ° C. for 60 minutes while keeping the substrate parallel
. In this example, heat treatment was performed at 230 ° C. for 60 minutes (FIG. 3D).
[0022]
(4) After heat treatment, a highly reflective metal film such as Au, Al, Ag, etc. is formed by sputtering, deposition, etc., and the reflective electrode 18 is formed through the steps of exposure and development.
To do.
[0023]
The unevenness 102 formed in the above process becomes a shape that draws an arc having a gentle surface shape by heat treatment. As shown in FIG. 3D, the arc has different inclination angles on the left and right sides of the unevenness. This is determined by the shape at the time of development, and when a circular pattern is formed at the time of development, the cross-sectional shape becomes symmetrical, but by forming a semicircular pattern as in this embodiment, FIG. The inclination angle can be changed between the straight line portion of the unevenness 102 shown in (c2) and the circular arc portion.
[0024]
On the other hand, a color filter 32 and a black matrix 31 produced by a staining method are formed on the transparent insulating substrate 12 made of glass or plastic. A transparent electrode 33 made of ITO is formed on the color filter 32 and the black matrix 31.
[0025]
The insulating substrate 11 and the transparent insulating substrate 12 are bonded to each other with a certain gap, and a liquid crystal layer is sealed in the gap, so that a reflective liquid crystal display device 50 is obtained.
[0026]
The liquid crystal layer 35 is ZLI made by Merck and contains about 0.2% of the chiral agent S811 made by Merck. The average thickness of the liquid crystal layer 35 is 5 μm. By applying a voltage to the liquid crystal, a twisted orientation is exhibited when no voltage is applied, and a homeotropic orientation is exhibited when a voltage is applied, and transition between both states is performed without hysteresis.
[0027]
The contents of each element shown in this embodiment will be described below.
[0028]
A voltage for controlling ON / OFF of the switching element 15 and a voltage for driving the liquid crystal layer 35 are applied to the gate bus line 13 and the drain signal line 14, respectively.
[0029]
In this embodiment, an inverted staggered TFT is used as the switching element 15. The switching element 15 is turned on / off by a voltage applied to the gate bus wiring 13.
In the OFF state, the drain signal line 14 and the reflective electrode 18 are in a conductive state. In the OFF state, the drain signal line 14 and the reflective electrode 18 are in an insulated state.
[0030]
The contact hole 17 is formed to electrically connect the switching element 15 and the reflective electrode 18.
[0031]
The reflective electrode 18 is electrically connected to the switching element 15 through the contact hole 17. When the switching element 15 is ON, the potential applied to the drain signal line 14 is transmitted to the reflection electrode as it is, and when the switching element 15 is OFF, the reflection electrode 18 holds the voltage transmitted in the ON state. .
[0032]
The liquid crystal layer 35 exhibits different optical characteristics depending on the potential difference between the voltage applied to the reflective electrode 18 and the voltage applied to the transparent electrode 33. Display is performed using this characteristic. The twist angle of the liquid crystal layer 35 used in this embodiment is preferably between 0 ° and 90 °. In this embodiment, the angle is 50 °. By using the liquid crystal layer 35, it is possible to realize the liquid crystal layer 35 having a short response time and having a sufficient tolerance for the variation in the gap between the insulating substrate 11 and the transparent insulating substrate 12. Further, the rising direction of the liquid crystal is directed to the lower side of the reflective liquid crystal display device 50. In the direction in which the liquid crystal rises, the transmittance of dark display increases drastically. When light enters from this direction, the contrast ratio decreases, but this reduces the incident light from the rising direction that causes the contrast to decrease. Therefore, a display with high contrast can be realized.
[0033]
The unevenness 102 is formed in order to impart scattering properties to the reflective electrode 18. By forming the reflective electrode 18 on the irregularities 102, the surface of the reflective electrode 18 also has the same irregular shape reflecting the shape of the base.
[0034]
The black matrix 31 has a function of preventing unnecessary reflected light from being emitted from adjacent reflective electrodes from the reflective liquid crystal display device 50, and has a function of improving contrast, which is one of display characteristics. Therefore, the black matrix 31 is formed in a region other than where the reflective electrode 18 is disposed.
[0035]
In this embodiment, in order to represent the direction of scattered light emitted from the reflective liquid crystal display device 50, as shown in FIG. _L , Φ _L Is used. θ _L Is defined as the angle formed with respect to the normal of the reflective electrode and φ _L Is defined as the angle formed by the projection of the scattered light on the reflective liquid crystal display device with the horizontal axis of the reflective liquid crystal display device. The horizontal direction of the reflective liquid crystal display device is set to 0 °, and the angle is defined counterclockwise therefrom.
[0036]
Further, the unevenness 102 formed on the surface of the reflective electrode 18 and the symmetry axis 109 are also inclined. The line symmetry axis of the projections and depressions 102 is the symmetry axis 109, and the inclination is an angle φ formed with the horizontal axis of the reflective liquid crystal display device. _un Stipulated in The horizontal direction of the reflective liquid crystal display device 50 is set to 0 °, and the angle is defined counterclockwise therefrom. For example, the direction of the irregularities 102 is φ _un 6A, 6B, and 6C show a planar shape and a cross-sectional shape in the case of = 90 °. FIG. 6A is a planar shape, and the irregularities 102 are semicircular. 6B is a sectional view of φ = 90 ° in FIG. 6A, and FIG. 6C is a sectional view of φ = 0 ° in FIG. 6A. In the cross-sectional view when viewed parallel to the symmetry axis 109, there is a difference in inclination on the left and right of the unevenness 102, and when viewed perpendicular to the symmetry axis 109, there is no difference in inclination in the left-right direction. .
[0037]
In addition, the symmetry axis 109 of the unevenness 102 has a direction, and the planar shape is defined as a direction (lower side in FIG. 6A) from the straight portion of the unevenness (lower side in FIG. 6A) to the arc portion. That is, in FIG. 6B, the direction in which the angle change of the cross-sectional shape is steep (left side in FIG. 6B) changes to the direction in which the angle change is gentle (right side in FIG. 6B). In the case of (c), the line symmetry axis is directed from the front side of the paper to the back of the paper.
[0038]
7 (a) and 7 (b) show the average slope φ of the irregularities. _u The scattering characteristics of the reflective electrode 18 when = 90 ° are shown. The above average slope φ _u Is the inclination φ of the symmetry axis of all irregularities formed in the same reflective electrode _un Is the average value. A medium substantially equal to the refractive index of the liquid crystal is in contact with the reflection plate. FIG. 7A shows θ when φ = 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° are constant. _L The change 111,112,113,114 of the scattered light intensity with respect to is shown, and FIG. _L The change 115 of scattered light intensity with respect to is shown. The unevenness 102 formed under the reflecting electrode has a width of 14 to 16 μm in the direction perpendicular to the symmetry axis, and a width of 9 to 11 μm in the direction of the symmetry axis 109. The height is 1 μm. Further, the inclination φ of the individual irregularities formed in the reflective electrode 18 _un Are all 90 ° without variation. The individual irregularities are irregularly arranged to prevent coloring due to interference. As you can see from this result
The light is strongly reflected in the direction of φ = 90 °, and the light is not reflected so much in other azimuth directions. Φ _L In the range of 20 to 160 °, the scattered light intensity is more than twice that of the standard diffuser plate. That is, it has a characteristic that light is strongly returned in a direction in which the inclination angle of the unevenness 102 is gentle and light is not reflected so much in a direction in which the inclination angle is steep. This characteristic is φ _u = The characteristics of the reflective electrode with 90 ° unevenness,
φ _u The characteristic of the reflective electrode with the unevenness of 0 ° is φ (a), the characteristic of (b) is φ _L It is easily estimated that the characteristic is shifted by = −90 °.
[0039]
FIG. 8 shows

polar angles

131, 132, 133, 134 and azimuth angles 141, 142, 143, 144 formed by the viewing position 121 and the observation points 124, 125, 126, 127 in the reflective liquid crystal display device 50. The brightness of the reflective electrode included in the reflective liquid crystal display device 50 is proportional to the ratio of the scattered light intensity emitted from the reflective electrode toward the viewing position 121, and the scattered light intensity is shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). It can be estimated from the characteristics, the polar angle calculated from the visual recognition position 121 and the position of the reflective electrode, and the azimuth angle.
[0040]
FIG. 9 shows that all the reflective electrodes included in the reflective liquid crystal display device 50 have φ _u = Scattered light intensity ratio at observation points 124, 125, 126, 127 when unevenness of 90 ° is formed, and polar angle formed between viewing position 121 and observation points 124, 125, 126, 127
131, 132, 133, and 134 and azimuth angles 141, 142, 143, and 144 are shown. The scattered light intensity ratio is obtained from the angle between the visual recognition position 121 and each measurement point and the characteristics shown in FIGS. 7A and 7B, and is expressed as a ratio where the scattered light intensity of the standard diffuser is 1. .

Polar angles

131, 132, 133, and 134 and azimuth angles 141, 142, 143, and 144 for calculating the scattered light intensity ratio were calculated based on the following assumptions. The screen size of the reflective liquid crystal display device 50 is 12 inches, the distance between the viewing position 121 and the reflective liquid crystal display device 50 is 60 cm, and the projection on the reflective liquid crystal display device 50 at the viewing position 121 is projected.
122 is a central portion in the horizontal direction and the top row in the vertical direction.
[0041]
In this case, the scattered light intensity ratio between the observation point 125 and the observation point 126 is more than twice different. With this configuration, it is difficult to realize a reflective liquid crystal display device with little variation in brightness in the plane.
[0042]
In this embodiment, in order to solve the problem, the symmetry axis of the unevenness 102 formed on the surface of the reflective electrode included in the observation points 124, 125, 126, 127 is shown in FIGS. 10 (a), 10 (b), 10 (c), Irregularities were formed as shown in (d). By adopting the shape that forms the unevenness in the direction as described above, it is possible to realize a good display with little variation in brightness at the observation points 124, 125, 126, and 127 at the viewing position 121. Specifically, the line symmetry axis 109 of each concavo-convex 102 is set to the same angle as the azimuth angles 141, 142, 143, 144 formed by the visual recognition position 121 and the observation points 124, 125, 126, 127. That is, in the reflective electrode included in the observation points 124, 125, 126, and 127, the unevenness is formed so that the symmetry axis of the unevenness becomes 0 °, 180 °, 56 °, and 124 °. By adopting such an arrangement, the scattering characteristics of the respective reflecting electrodes are shifted by −90 °, 90 °, −34 °, and 34 ° in the φ direction from the characteristics shown in FIGS. 7A and 7B, respectively. It becomes a characteristic. As a result, the gradual slope of the unevenness formed on each reflective electrode faces the viewing position. That is, the direction in which light is strongly reflected is directed toward the viewing position in all the reflective electrodes. Therefore, the scattered light intensity of the reflective electrode 18 disposed in the reflective liquid crystal display device 50 does not change depending on the azimuth angle formed by the visual recognition position 121 and the reflective electrode 18, and the polar angle formed by the visual recognition position 121 and the reflective electrode 18. Therefore, it is possible to realize a reflective liquid crystal display device with little variation in brightness. FIG. 11 shows the brightness ratio and

polar angles

131, 132, 133, and 134 and azimuth angles 141, 142, 143, and 144 when the unevenness as shown in FIG. 10 is formed.

Polar angles

131, 132, 133, and 134 and azimuth angles 141, 142, 143, and 144 are φ _u It can be seen that the scattered light intensity ratio is reduced to 1.18, although it is not different from the case where the unevenness of 90 ° is formed. Moreover, not only the brightness ratio is reduced, but also the scattered light intensity ratio is φ _u = Observation point when unevenness of 90 ° is formed
The value is higher than that of 126. That is, φ _u Therefore, it is possible to realize a reflective liquid crystal display device 50 that is brighter and has less in-plane variation in brightness than the case where unevenness of = 90 ° is formed by all the reflective electrodes 18.
[0043]
Further, the symmetry axis 109 of the unevenness 102 formed on the reflective electrode 18 other than the observation point shown in this embodiment is also determined by the angle formed by the visual recognition position 121 and the reflective electrode 18. For example, the reflective electrode at the upper left corner of the reflective liquid crystal display device is defined as the coordinate origin (0, 0), and the position of the projection 122 at the viewing position is (x ₀ , Y ₀ ), When the position of any reflective electrode is (x, y), the symmetry axis of the irregularities formed on the reflective electrode surface is:

[0044]
By forming the unevenness satisfying the above, it is possible to realize a reflective liquid crystal display device having brightness twice or more that of a standard diffuser plate and little variation in brightness.
[0045]
According to the present embodiment, when the projection 122 of the visual recognition position is in the vicinity of the upper central portion of the reflective liquid crystal display device, for example, when the reflective liquid crystal display device is adopted for a personal computer monitor of about 12 inches, the visual recognition position 121 is obtained. By changing the inclination of the symmetry axis of the irregularities formed on the surface of the reflective electrode according to the angle between the reflective electrode included in the reflective liquid crystal display device and the reflective electrode included in the reflective liquid crystal display device, it is bright and bright in the reflective liquid crystal display device It is possible to realize a reflection type liquid crystal display device with little variation in the above.
[0046]
FIG. 12 shows

angles

171, 172, 173, 174 and 181, 182, 183, 184 formed by the viewing position 161 and the observation points 124, 125, 126, 127 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 13 shows φ _u FIG. 11 is a table showing the scattered light intensity ratio at the observation point 161 and the angle between the viewing position and the observation point when 90 ° unevenness is formed. FIG. 14 is a plan view of the substrate on the side having the switching element 15 at the observation points 124, 125, 126 and 127 of the present embodiment. FIG. 15 is a table showing the scattered light intensity ratio at the observation points 124, 125, 126, and 127 and the values of the angles formed by the visual recognition position and the observation points in this example.
[0047]
In FIG. 12 and FIG. 14, the same components as those shown in the previous embodiment are given the same numbers.
[0048]
In the figure, 161 is a viewing position b, 162 is a projection b of the viewing position, 171 is a polar angle e formed by the viewing position b and the observation point a, 172 is a polar angle f formed by the viewing position b and the observation point b, and 173 is visually recognized. Polar angle g formed between position b and observation point c, 174 is a polar angle h formed between viewing position b and observation point d, 181 is an azimuth angle e between viewing position b and observation point a, and 182 is viewing position b and the observation point. An azimuth angle f and 183 formed by b is an azimuth angle g formed by the viewing position b and the observation point c, and 184 is an azimuth angle h formed by the viewing position b and the observation point d.
[0049]
FIG. 12 shows

polar angles

171, 172, 173, 174 and azimuth angles formed by the viewing position 161 and the observation points 124, 125, 126, 127 in the reflective liquid crystal display device 50.
181, 182, 183, and 184 are shown. The brightness of the reflective electrode is proportional to the ratio of the intensity of scattered light emitted in the direction of the viewing position 161 of the reflective electrode 18 as in the first embodiment, and the brightness at that time has the characteristics shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). It can be estimated from the angle formed by the viewing position 161 and the reflective electrode 18.
[0050]
As shown in FIG. 17, all reflection electrodes in FIG. _u = Scattered light intensity ratio at the observation points 124, 125, 126, 127 when the unevenness of 90 ° is formed on the surface of the reflective electrode, and the polar angle formed between the viewing position 161 and the observation points 124, 125, 126, 127
171, 172, 173, 174 and azimuth angles 181, 182, 183, 184 are shown.

Polar angles

171, 172, 173, 174 and azimuth angles 181, 182, 183, 184 for estimating brightness were calculated based on the following assumptions. The screen size of the reflective liquid crystal display device 50 is 20 inches, the viewing position 161 and the reflective liquid crystal display device.
The projection 162 on the reflective liquid crystal display device 50 at the distance 50 of 200 cm and the viewing position 161 is the center in both the horizontal and vertical directions.
[0051]
In this case, the scattered light intensity ratio at each observation point differs by a maximum of 2.39 times. This is because the polar angle at the angle observation point is the same, the azimuth angle is different, and the observation is made from a position where light is not reflected so much with respect to the reflection electrodes at the observation points 124 and 125. That is, with this configuration, it is difficult to realize a reflective liquid crystal display device with little variation in brightness in the plane.
[0052]
In the present embodiment, in order to solve the problem, the shape of the unevenness formed on the surface of the reflective electrode included in the observation points 124, 125, 126, 127 is shown in FIGS. 14A, 14B, 14C, 14D. ). In this way, it is possible to realize a good display with little variation in brightness at the observation point at the viewing position. Specifically, the line symmetry axis 109 of each concavo-convex 102 is set to a viewing position 161 and observation points 124, 125, 126,
The azimuth angles 181, 182, 183, 184 and 127 are the same. That is, the unevenness 102 is formed so that the symmetry axis of the unevenness 102 is 323 °, 217 °, 37 °, and 143 ° in the reflective electrode included in the observation points 181, 182, 183, and 184. As a result, the scattering characteristics of the respective reflective electrodes are the characteristics obtained by shifting the characteristics shown in FIGS. 7A and 7B by 233 °, 127 °, −53 °, and 53 ° in the φ direction, respectively. By tilting the symmetry axis in this way, the gradual portion of the unevenness formed on each reflective electrode is directed to the visual recognition position. That is, the direction in which light is strongly reflected is directed toward the viewing position in all the reflective electrodes. Therefore, the brightness of the reflective electrode arranged in the reflective liquid crystal display device 50 does not change depending on the azimuth angle between the viewing position 161 and the reflective electrode, and the polar angle is the same angle. A reflective liquid crystal display device with no variation in brightness can be realized. FIG. 14 shows the brightness ratio and

polar angles

171, 172, 173, and 174 and azimuth angles 181, 182, 183, and 184 when the unevenness 102 as shown in FIG. 15 is formed. Polar angle 171
172, 173, and 174 and azimuth angles 181, 182, 183, and 184 are not changed, but the brightness ratio is 1. In addition to reducing the brightness ratio, the scattered light intensity is also φ _un = Brighter than the brightness at the observation point 126 when the unevenness of 90 ° is formed. That is, φ formed in the reflective electrode _un It is possible to realize a reflective liquid crystal display device that is brighter and has less in-plane variation in brightness than when all are in the same direction.
[0053]
In addition, the symmetry axis of the unevenness formed on the reflective electrode other than the region shown in this embodiment is also determined by the angle formed by the visual recognition position 161 and the reflective electrode. For example, the position of the reflective electrode at the upper left corner of the reflective liquid crystal display device is defined as the coordinate origin (0, 0), and the position of the projection 162 at the viewing position is (x ₀ , Y ₀ ) When the position of an arbitrary reflective electrode is (x, y), the symmetry axis of the unevenness formed on the surface of the reflective electrode is

[0054]
By forming the unevenness satisfying the above, it is possible to realize a reflective liquid crystal display device having brightness twice or more that of a standard diffuser plate and little variation in brightness.
[0055]
According to the present embodiment, when the projection 162 of the visual recognition position is in the substantially central portion of the reflective liquid crystal display device 50, for example, when the reflective liquid crystal display device is adopted for a large screen TV of 20 inches or more, the visual recognition position. In accordance with the angle formed between the reflective electrode included in the reflective liquid crystal display device 161 and the reflective electrode, the unevenness formed on the reflective electrode surface is changed to make it brighter and the variation in brightness within the reflective liquid crystal display device. It is possible to realize a reflection type liquid crystal display device with less.
[0056]
FIG. 16 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
[0057]
In FIG. 16, the same components as those shown in the above-described embodiment are given the same numbers.
[0058]
In the figure, 40 is a film having scattering properties.
[0059]
As the film 40 having scattering properties, a film such as PET in which beads are diffused on the film surface is used, and the film has scattering properties.
[0060]
The shape and arrangement of the projections and depressions in this embodiment are the same as those in the first or second embodiment. In this embodiment, the semi-circular unevenness of the planar shape is formed, so that the filling rate of the unevenness is poor and the reflective electrode has many flat portions as compared with the case where the unevenness of the bottom shape is circular. If there are many flat parts, the background and face will be reflected and the display will be difficult to see. So, polarizing plate
By disposing the film 40 having scattering properties on the surface 34, it is possible to realize a reflective liquid crystal display device with less reflection, bright and less variation in brightness within the surface.
[0061]
In this embodiment, the scattering film 40 is disposed on the upper side of the polarizing plate. However, in the case where the film 40 does not have a phase difference, the film 40 is disposed at any position between the polarizing plate 34 and the reflective electrode 18. Even so, it can be easily estimated that the same effect can be obtained.
[0062]
For all the examples shown above, the unevenness and the reflective electrode are not formed on the switching element. However, by forming the unevenness on the switching element and forming the reflective electrode thereon, the aperture ratio is increased. Thus, a brighter reflective liquid crystal display device can be realized.
[0063]
For all the examples shown above, the inclination of each concavo-convex symmetry axis is all directed in the same direction within the same reflective electrode, but it is easy to obtain the same effect even if there is some variation. Can be guessed.
[0064]
For all the embodiments shown above, the bottom surface shape of the unevenness is a semicircular shape, but it is a crescent shape, triangle shape, etc. It can be easily estimated that the same effect can be obtained.
[0065]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to realize a reflective liquid crystal display device that is bright and has little variation in brightness within the reflective liquid crystal display device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of a reflective liquid crystal display device in a reflective liquid crystal display device according to a first embodiment and a plan view of a substrate having a switching element included therein.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the reflective liquid crystal display device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a manufacturing process diagram for explaining a method of creating the unevenness in FIG. 2;
4 is a plan view of a concavo-convex forming mask used in the developing process in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining the definition of the scattered light emission angle;
FIG. 6 is a diagram illustrating an axis of symmetry of unevenness.
[Fig. 7] φ _u = Scattering characteristics of a reflector having 90 ° irregularities.
FIG. 8 is a diagram for explaining an angle formed by a viewing position and an observation point in the first embodiment.
FIG. 9 shows φ in FIG. _u FIG. 6 is a table showing the scattered light intensity ratio at the observation point when the unevenness of 90 ° is formed on the surface of the reflective electrode, and the angle formed between the visual recognition position and the observation point.
FIG. 10 is a plan view of a substrate having a switching element included in an observation point in the first embodiment.
11 is a table showing the scattered light intensity ratio at the observation point and the angle formed by the viewing position and the observation point when the unevenness shown in FIG. 10 is formed in the first embodiment.
FIG. 12 is a diagram for explaining an angle formed by a viewing position and an observation point in the second embodiment.
FIG. 13 is a diagram of φ in FIG. _u FIG. 6 is a table showing the scattered light intensity ratio at the observation point when the unevenness of 90 ° is formed on the surface of the reflective electrode, and the angle formed between the visual recognition position and the observation point.
FIG. 14 is a plan view of a substrate having a switching element included in an observation point in a second embodiment.
15 is a table showing the scattered light intensity ratio at the observation point and the angle formed by the viewing position and the observation point when the unevenness shown in FIG. 14 is formed in the second embodiment.
FIG. 16 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display device according to a third embodiment.
FIG. 17 is a plan view of a substrate on the side having a conventional switching element.
FIG. 18 is a manufacturing process diagram for explaining a method for forming irregularities in a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Insulating substrate, 12 ... Transparent insulating substrate, 13 ... Gate bus wiring, 14 ... Drain signal line, 15 ... Switching element, 16 ... Insulating layer, 17 ... Contact hole, 18 ... Reflective electrode, 31 ... Black matrix, 32 ... Color Filter 33, transparent electrode 34, polarizing plate 35, liquid crystal layer 40, film having scattering properties 50, reflective liquid crystal display device.

Claims

A transparent insulating substrate on which a transparent electrode is disposed;
An insulating substrate on which a plurality of reflecting electrodes having a reflecting function are arranged;
In the reflective liquid crystal display device having a liquid crystal layer sandwiched between the transparent insulating substrate and the insulating substrate,
The plurality of reflective electrodes have a scattering property and have an uneven shape on the surface,
The uneven shape has the same line symmetry axis for each reflective electrode,
The concavo-convex cross-sectional shape seen parallel to the line symmetry axis is asymmetrical left and right,
The reflection type liquid crystal display device in which the azimuth angle of the line symmetry axis for each reflection electrode is in the same direction as the azimuth angle formed by the reflection position and the viewing position defined as the upper central portion of the reflection type liquid crystal display device.

The reflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein the reflective electrode imparts directivity to the viewing position direction.

3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the reflective electrode has a symmetric bottom surface shape of each unevenness formed on a surface thereof and a non-rotationally symmetric liquid crystal display device. .

3. The reflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein the reflective electrode has a substantially semi-circular bottom surface shape of each uneven surface.

4. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the reference point is (x ₀ , y ₀ ), the position of each reflective electrode is (x, y), the horizontal right direction of the reflective liquid crystal display device is 0 °, and the angle φ is defined counterclockwise therefrom, one reflective electrode mean value phi _u azimuth line symmetry axis of all uneven shape formed within the,

A reflective liquid crystal display device characterized by being in the range.

6. The reflective liquid crystal display device according to claim 5, wherein the reflective liquid crystal display device is formed in a reflective electrode at an end including (0, 0) when the size of the reflective liquid crystal display device is (k, 0.75k). The average value φ _ua of the azimuth angle of the line-symmetric axis of the entire concavo-convex shape and the average value φ _ub of the azimuth angle of the line-symmetric axis of the all concavo-convex shape formed in the reflecting electrode at the end including (k, 0) are ,
−107 ° <φ _ua <107 °, 73 ° <φ _ub <287 °
A reflection-type liquid crystal display device characterized in that it is contained therein.

7. The reflection type liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal is a nematic liquid crystal having a twisted orientation, and a twist angle is not less than 0 ° and less than 90 °. .

8. The reflective liquid crystal display device according to claim 7, wherein the rising direction of the liquid crystal is directed to the lower side of the reflective liquid crystal display device.