JP3974787B2 - Reflective liquid crystal display - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射型液晶表示装置に関するものであり、特に、反射型液晶表示装置における拡散反射板の表面に形成する皺状凹凸形状を方向性をもって形成するための構成に特徴のあ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】
近年、各種の情報処理端末における画像表示手段として、カラー液晶表示装置が用いられているが、そのなかでも反射型液晶表示装置はバックライトを使用しないため、薄型、軽量および低消費電力が可能であるという特長がある。
【0003】
この様な、反射型液晶表示装置は、大きく分けて、光シャッター層、色付け層、及び、光反射層の3層から構成されるが、周囲光を効率良く利用して明るい表示を得ることが最も重要である。
【0004】
これらの3つの層の中でも、特に、光反射層は光の利用効率だけでなく視角特性等にも大きな影響を与えるので、光反射層の最適化が明るい反射型液晶表示装置を実現する上で最も重要となり、近年、明るい光反射層を得る検討がなされているので、ここで、図11及び図12を参照して従来の反射型液晶表示装置を説明する。
【0005】
図11参照
図11は、従来の反射型液晶表示装置の概略的断面図であり、TFT32を形成したTFT基板31側に複数の凹凸を面内に散りばめて構成した拡散反射板33を設け、このTFT基板31と、カラーフィルタ35を介して透明電極36を設けた対向基板34とを対向させ、両者の間に液晶を注入して液晶層37とすることによって、反射型液晶表示装置の基本構造が構成されている(必要ならば、特開平11−295750号公報参照)。
【0006】
次に、図12を参照して、拡散反射板の製造方法の一例(必要ならば、特開平9−258218号公報参照)を説明する。
図12(a)参照
まず、ガラス基板41上にレジストを塗布してレジスト層42を形成したのち、フォトマスク43を介して紫外線44を照射することによって、所定領域に対応する領域を露光する。
【0007】
図12(b)参照
次いで、フォトマスク43を除去したのち、レジスト層42を現像することによって、レジストパターン45を形成する。
図12(c)参照
次いで、レジストパターン45をベーク処理して、レジストをリフローすることよって凸状のレジストパターン46に変換する。
【0008】
図12(d)参照
次いで、全面に金属膜を蒸着して、反射膜47とすることによって拡散反射体を形成していた。
この様な拡散反射板においては、凹凸の密度、径、振幅、形、傾斜角等を制御することで光の利用効率を高めることができ、様々な検討がなされている。
【0009】
しかし、上述のフォトリソグラフィを用いた方法ではプロセスが煩雑であり、露光量、現像時間、ベーク温度等のプロセス条件により形状が変化することで反射特性が大きく変化し、製造プロセスのマージンが非常に狭い問題があった。
【0010】
そこで、本発明者等は、新しい拡散反射板の製造方法を提案しているので(必要ならば、特願2001−101755号参照)、図13を参照して説明する。
図13(a)参照
まず、TFT基板51上に感光性樹脂層52を形成したのち、紫外線53を照射し、感光性樹脂層52の厚さ方向または面内方向に収縮率等の熱的変形特性の分布を持たせる。
【0011】
図13(b)参照
次いで、熱処理を施すことによって感光性樹脂層52の表面に皺状凹凸形状54を形成する。
図13(c)参照
次いで、全面に金属層を蒸着することによって、皺状凹凸形状54の上に反射膜55を形成するものである。
【0012】
この本発明者等が提案した方法によれば、マスクパターンによる露光や現像といったフォトリソグラフィの工程を必要としないため、プロセスが大幅に簡略化されるため、安定かつ高い反射率を実現できる反射電極を形成することが可能になった。
【0013】
しかし、この方式で発生する皺状凹凸形状54はランダムな方向に発生するので、これを制御するために感光性樹脂層52の下にパターンを形成する方法も合わせて提案している。
【0014】
図14(a)乃至(e)参照
図14(a)乃至(e)は、皺状凹凸形状54の方向性を制御するために感光性樹脂層52の下に形成した凹凸パターンの形状を示す平面図であり、各凹凸パターンはTFT形成時のバスライン等の成膜・パターニング工程を利用して形成するものであり、これにより特定の皺状凹凸形状54を形成することが可能となり、反射光に指向性を持たせることができた。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、指向性を持たせた反射板を用いた反射型液晶表示装置はギラツキが激しく、紙と比較して非常に表示が見づらいという問題がある。
【0016】
したがって、本発明は、反射板からの反射光に指向性を持たせながらも、ギラツキ感を無くすことを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
図1は本発明の原理的構成の説明図であり、この図1を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明するが、図1(a)は凹凸パターンを示す平面図であり、また、図1(b)は断面図である。
図1(a)及び(b)参照
上記の課題を解決するために、本発明は、基板1上に形成した所定の膜厚を有する感光性樹脂5の少なくとも厚さ方向または面内方向に熱的変形特性の分布を持たせた後、熱処理によって感光性樹脂5表面に皺状凹凸形状6を形成し、皺状凹凸形状6上に光反射膜7を形成してこれを反射板として用いた反射型液晶表示装置において、感光性樹脂5の下に方位または形状の少なくとも一方が異なる2つ以上の線状の凹凸パターン要素2,3が該同一の凹凸パターン要素2,3が連続して3つ以上繰り返されないように配置されるとともに、皺状凹凸形状6が前記凹凸パターン要素2,3の配置に沿うことを特徴とする。
【0018】
この様にマクロでみれば規則的ではあるが、ミクロには不規則なパターンからなる凹凸パターンを基板1上に設けることによって、感光性樹脂5層の熱収縮に伴って表面に形成される皺状凹凸形状6を凹凸パターンに沿うように形成することができ、それによって、反射光に指向性を持たせることができるとともに、ギラツキ感を低減することができる。
なお、この場合、皺状凹凸形状6は凹凸パターン要素2,3の配置に厳密に沿っている必要はなく、反射光に指向性を持たせることができるとともに、ギラツキ感を低減する効果が得られる限りは多少ずれていても問題はない。
【0019】
また、この場合、2つ以上の線状の凹凸パターン要素2,3が組み合わされて繰り返しパターン要素2,3を構成し、前記繰り返しパターン要素2,3を繰り返すことによって全体の凹凸パターンを形成することが望ましく、それによって、凹凸パターンの設計工程が簡素化される。
【0020】
また、この場合の皺状凹凸形状6の平均傾斜角の標準偏差を、反射板の面内で2°以下にすることが望ましく、それによって、ギラツキ感を確実に低減することができる。
【0021】
また、この様な凹凸パターンをTFT等のアクティブ素子を設けたアクティブマトリクス型液晶表示装置に形成する場合には、補助容量配線CS 等のアクティブ素子或いは配線を構成する電極材料によって形成することが望ましく、それによって、凹凸パターン要素2,3の製造工程と電極パターンの形成工程を兼ねることができるので、製造工程が簡素化される。
【0022】
また、この様な凹凸パターンをカラー液晶表示装置に形成する場合には、波長が長くなるほど液晶層の屈折率が小さくなるため、RGB毎に異なった凹凸パターンとすることが望ましく、特に、基本パターン4における凹凸パターン要素2,3の配列方向に沿った傾斜を、長波長画素において短波長画素より大きくすることが望ましく、それによって、反射光の角度特性を各画素において均一化することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
ここで、図2乃至図7を参照して、本発明の第1の実施の形態の反射型液晶表示装置を説明する。
図2(a)参照
図2(a)は、凹凸パターンを示す概略的平面図であり、透明ガラスからなる基板11上に、厚さが、例えば、100nmのITOからなる互いに異なった方位を有する4つの凹凸パターン要素12〜15を配置して繰り返しパターン16を形成し、この繰り返しパターン16を図において右側方向に繰り返すことによって全体の凹凸パターンを形成する。
【0024】
なお、各凹凸パターン要素12〜15の一例を挙げると、長さa,bは、例えば、a=b=10μm、幅eはe=3μm、また、凹凸パターン要素12,14の傾斜角cは、c=15°、また、凹凸パターン要素13,15の傾斜角dは、d=45°である。
【0025】
次いで、図示は省略するものの、上記の図12と同様の工程によって、まず、レジストAFP−750(クラリアント・ジャパン社製商品名)を、厚さが、例えば、2μmになるように塗布したのち、90℃で20分間のプリベークを行い、レジスト層内の溶媒を除去する。
【0026】
次いで、全面に紫外線を2600mJ/cm2 照射して、レジスト層に熱的変形特性の分布を持たせた後、200℃で60分間のベークを行ってレジスト層の表面に皺状凹凸形状を発生させ、次いで、全面に厚さが、例えば、200nmのAl膜を蒸着して反射膜を形成することによって、本発明の第1の実施の形態の拡散反射板が完成する。
【0027】
図2(b)参照
図2(b)は、上記の本発明の第1の実施の形態の拡散反射板(サンプル1)の表面の反射膜の顕微鏡像を模写したものであり、滑らかな曲線状パターンからなる規則正しい表面パターンが見られ、特段のギラツキは見られなかった。
【0028】
次に、図3を参照して、より規則的なパターンを配置したサンプル2と、ITOをパターニングしないサンプル3からなる比較例を説明するが、パターンが異なるだけで製造工程自体は第1の実施の形態と全く同様である。
図3(a)参照
図3(a)は、図2(a)に示した各凹凸パターン要素12〜15を規則正しく配列した繰り返しパターン17からなるものであり、各凹凸パターン要素12〜15自体の構成a〜eは上記の第1の実施の形態と全く同様である。
【0029】
図3(b)参照
図3(b)は、図3(a)のサンプル2の拡散反射板の表面の反射膜の顕微鏡像を模写したものであり、この場合、方位が異なる直線パターン領域からなる規則正しい表面パターンが見られ、かなりのギラツキが感じられた。
【0030】
図3(c)参照
図3(c)は、ITOをパターニングしないサンプル3の拡散反射板の表面の反射膜の顕微鏡像を模写したものであり、この場合にはレジスト層表面のランダムな皺状凹凸形状に対応してランダムなパターンが見られ、特段のギラツキは見られなかった。
【0031】
この様に、本発明の第1の実施の形態においては、ある凹凸パターン要素の周囲に方位が異なる他の凹凸パターン要素を配置させることで曲線状のパターンが得られることがわかった。
【0032】
図4(a)参照
図4(a)は、本発明の第1の実施の形態の拡散反射板の反射率の方位角依存性を示す図であり、上述のサンプル2及びサンプル3の反射率の方位角依存性も合わせて示してある。
【0033】
本発明の第1の実施の形態においては、方位45°〜135°の範囲内に反射光が集光し、しかも、ほぼ均一の明るさが実現されていることが理解される。
一方、サンプル2の場合には、方位45°、75°、105°、及び、135°に鋭いピークが見られる。
また、サンプル3の場合には、方位に依存しない反射特性が得られている。
【0034】
図4(b)参照
図4(b)は、上記の反射率の測定方法を示す図であり、作製した各サンプルの反射膜に対向するように、厚さが、例えば、100nmのITOを形成した0.7mm厚のガラス基板を対向させ、両者の間にイマージョンオイル(屈折率1.52)を注入した状態で、各方位角φについて、入射角30°の平行光を入射させて、0°方向に設けたディテクタで反射光の強度を測定した。
【0035】
次に、図4(a)における反射特性の原因を調べるために反射膜の表面形状を測定したので、図5を参照して説明する。
図5(a)参照
図5(a)は、各サンプルにおけるMRS粗さの方位角依存性を示す図であり、本発明の第1の実施の形態においては、方位45〜135°の範囲で、約9°の高い傾斜が得られていることがわかった。
【0036】
それに対し、サンプル2においては、鋭いピークの反射光が得られた方位のみに大きな傾斜が存在するのがわかる。
一方、ITOをパターニングしないサンプル3においては、全ての方位においてほぼ8°の高い傾斜が見られた。
【0037】
したがって、本発明の第1の実施の形態の様に、ある凹凸パターン要素の周囲に方位が異なる他の凹凸パターン要素を配置させることでRMS粗さの方位依存性を緩和し、しかも特定の方位角範囲にだけ大きな傾斜を持たせることができた。
【0038】
図5(b)及び(c)参照
図5(b)及び(c)は、上述のRMS粗さの測定方法の説明図であり、図5(b)に示す測定しようとする方位φについて、表面を段差計等で測定すると図5(c)に示すような曲線が得られる。
この曲線における測定点A(xa ,ya ,za )とその隣の測定点B(xb ,yb ,zb )とを結ぶ直線の傾斜角θABを、複数(n箇所)の測定箇所について求め、これらの2乗平均をRMS粗さを定義した。即ち、
RMS粗さ={(1/n)×ΣθAB 2 }1/2
となる。
【0039】
次に、問題となるギラツキの原因を調べたので図6を参照して説明する。
なお、ギラツキ度は、心理物理量として、白紙と鏡とを参照して、
5 :金属的な強いぎらつきを感じる
4 :強いぎらつき有り
3 :少しぎらつき有り(白っぽい)
2 :わずかにぎらつき有り(白く感じる)
1 :ぎらつき感無し(白い)
の5段階評価を行った。
【0040】
この様なギラツキ度を上記の各サンプルについて測定してみると、本発明の第1の実施の形態の場合にはギラツキ度2、サンプル2の場合はギラツキ度5、サンプル3についてはギラツキ度1であった。
【0041】
図6(a)参照
図6(a)は、本発明の第1の実施の形態の場合にギラツキ度が低い理由を表す図であり、図4(a)に示す様に、第1の実施の形態においては反射光の方位依存が小さいことから、いずれの反射光もほぼ同じ明るさを持つため、ギラツキ度が小さいと考えられる。
【0042】
図6(b)参照
図6(b)は、サンプル2においてギラツキ度が高い理由を表す図であり、図4(a)に示す様に、サンプル2では反射光の方位依存が激しいために、特定の条件を満たす反射光は非常に明るいがその条件を満たさない反射光は非常に明るさが乏しく、場所により反射光の明暗が激しくなり、ギラツキ度が大きくなると考えられる。
【0043】
そこで、各種の凹凸パターンを用いて反射膜を作製し、表面のRMS粗さを測定して反射膜内のRMS粗さのばらつき(標準偏差)を調べたので、図7を参照して説明する。
図7参照
図7は、ギラツキ度とRMS粗さの標準偏差の相関関係を示す図であり、RMS粗さの標準偏差が大きいほどギラツキ度が大きくなることがわかり、標準偏差を2°以下に抑えると、ぎらつき度が3以下になり、ほとんどぎらつきを感じないことがわかる。
【0044】
以上、説明したように、本発明の第1の実施の形態においては、ある凹凸パターン要素の周囲に方位が異なる他の凹凸パターン要素を配置させることでRMS粗さの方位依存性を緩和し、しかも特定の方位角範囲にだけ大きな傾斜を持たせることができるので、ギラツキを生じることなく、反射光を有効に利用することができる。
【0045】
次に、図8を参照して、本発明の第1の実施の形態の反射型液晶表示装置の拡散反射板を形成するための凹凸パターンの変形例を説明する。
図8(a)乃至(e)参照
図8(a)乃至(e)は、本発明の第1の実施の形態の凹凸パターンの変形例を示す平面図であり、反射光に指向性を持たせるとともに、ギラツキ感を生じさせないパターンの例であり、パターンは直線に限らず、曲線、ジグザグ等が可能である。
いずれの場合にも、マクロで見ると規則性を有するものの、ミクロに見た場合には、程度の問題はあるものの規則性を有さないパターンである。
【0046】
次に、図9を参照して、実際の素子配置と凹凸パターンの配置を示した本発明の第2の実施の形態を説明する。
図9参照
図9は、本発明の第2の実施の形態のアクティブマトリクス型の反射型液晶表示装置の要部平面図であり、アクティブ素子としてのTFT21、TFT21に接続するゲートバスライン22、データバスライン23、及び、画素電極24からなる画素において、補助容量電極25を形成する際に、補助容量電極25を形成するために堆積させた導電膜をパターニングする際に、方位が互いに異なる4つの凹凸パターン要素26〜29からなる凹凸パターンを同時に形成したものである。
【0047】
この本発明の第2の実施の形態においては、補助容量電極25と凹凸パターン要素26〜29とを同じ工程で形成しているので、プロセス数を増加させずに凹凸パターンを形成でき、それによって、所望の皺状凹凸形状を得ることが可能になる。
【0048】
次に、図10を参照して、カラー反射型液晶表示装置に関する本発明の第3の実施の形態を説明する。
図10(a)乃至(c)参照
図10(a)乃至(c)は、それぞれ本発明の第3の実施の形態の反射型液晶表示装置のR画素、G画素、及び、B画素に対応する凹凸パターンの説明図であり、図10(a)に示すR画素における凹凸パターン要素の配列方向(図においては垂直方向)に対する傾斜が、図10(c)に示すB画素における凹凸パターン要素の配列方向(図においては垂直方向)に対する傾斜より大きくなっており、図10(b)に示すG画素においてはその中間である。
【0049】
これは、波長が長くなるほど液晶層の屈折率が小さくなるため、反射板で反射された光が空気層に出る際に、スネルの法則によってR、G、Bの順番で射出角が小さくなって、反射光の角度特性が不均一になるが、凹凸パターンを上記の様にRGB毎に変えることによって反射光の角度特性の波長依存性を補償することができ、それによって、全ての画素について反射光の角度特性を均一化することができる。
【0050】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は実施の形態に記載した構成に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記第2の実施の形態の説明においては、凹凸パターン要素を補助容量電極の形成工程を利用して形成しているが、ゲートバスライン或いはデータバスライン等の他の配線層の形成工程を利用して形成しても良いものである。
【0051】
また、上記の各実施の形態及び変形例に示した凹凸パターンは一例であり、示した凹凸パターンに限られるものではなく、マクロで見た場合に規則性があり、それによって、反射光の指向性がえられ、ミクロでみた場合には不規則であり、それによって、ギラツキ度を発生させないパターンであれば良い。
【0052】
例えば、図8に示した各パターニングにおいては、各凹凸パターン要素は、配列方向に沿って同じ凹凸パターン要素が連続していないが、2つ程度は連続しても良いものである。
【0053】
また、上記の各実施の形態においては、各凹凸パターン要素は同じ形状の基本パターン要素の方位を変えたものとして形成しているが、基本パターン要素の形状が互いに異なるようにしても良いものであり、さらには、形状と方位の両方が異なる複数の凹凸パターン要素を組み合わせて凹凸パターンを形成しても良いものである。
【0054】
ここで、再び、図1を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
図1(a)及び(b)参照
(付記1) 基板1上に形成した所定の膜厚を有する感光性樹脂5の少なくとも厚さ方向または面内方向に熱的変形特性の分布を持たせた後、熱処理によって前記感光性樹脂5表面に皺状凹凸形状6を形成し、前記皺状凹凸形状6上に光反射膜7を形成してこれを反射板として用いた反射型液晶表示装置において、前記感光性樹脂5の下に方位または形状の少なくとも一方が異なる2つ以上の線状の凹凸パターン要素2,3が該同一の凹凸パターン要素2,3が連続して3つ以上繰り返されないように配置されるとともに、前記皺状凹凸形状6が前記凹凸パターン要素2,3の配置に沿うことを特徴とする反射型液晶表示装置。
(付記2) 上記2つ以上の線状の凹凸パターン要素2,3が組み合わされて繰り返し基本パターン4を構成し、前記繰り返し基本パターン4を繰り返すことによって上記基板1上に凹凸パターンを形成したことを特徴とする付記1記載の反射型液晶表示装置。
(付記3) 上記皺状凹凸形状6の平均傾斜角の標準偏差が、上記反射板の面内で2°以下であることを特徴とする付記1または2に記載の反射型液晶表示装置。
(付記4) 上記基板1が、アクティブ素子を形成した基板1であり、且つ、上記凹凸パターン要素2,3が前記アクティブ素子或いは配線を構成する電極材料によって形成されていることを特徴とする付記1乃至3のいずれか1に記載の反射型液晶表示装置。
(付記5) 上記アクティブ素子が薄膜トランジスタであり、且つ、上記電極材料が補助容量電極を形成する電極材料であることを特徴とする付記4記載の反射型液晶表示装置。
(付記6) 上記凹凸パターン要素2,3によって構成される凹凸パターンが、赤色画素、緑色画素、及び、青色画素毎に互いに異なっていることを特徴とする付記1乃至5のいずれか1に記載の反射型液晶表示装置。
(付記7) 上記凹凸パターンが複数の凹凸パターン要素2,3を一方向に配列した基本パターンの繰り返しからなるとともに、各基本パターンにおける凹凸パターン要素2,3の配列方向に対する傾斜が、長波長画素において短波長画素より大きくなっていることを特徴とする付記6記載の反射型液晶表示装置。
【0055】
【発明の効果】
本発明によれば、感光性樹脂を熱収縮させて表面に皺状凹凸形状を形成する際に、下地にマクロで見た場合に規則性があり、且つ、ミクロでみた場合には不規則な凹凸パターンを形成しているので、反射光に指向性を与えるとともに、特定の方向への鋭い反射によるギラツキ感を低減することができ、それによって、高輝度に表示品質に優れた反射型液晶表示装置の実現に寄与することろが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の説明図である。
【図3】比較例の説明図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の反射板の反射特性の説明図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態の反射板のRMS粗さの説明図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態の反射板の低ギラツキ度の原因の説明図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態の反射板のギラツキ度のRMS粗さ依存性の説明図である。
【図8】本発明の第1の実施の形態の凹凸パターンの変形例の説明図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態の反射型液晶表示装置の説明図である。
【図10】本発明の第3の実施の形態の反射型液晶表示装置の説明図である。
【図11】従来の反射型液晶表示装置の概略的断面図である。
【図12】従来の拡散反射板の製造工程の説明図である。
【図13】従来の他の拡散反射板の製造工程の説明図である。
【図14】従来の凹凸パターンの説明図である。
【符号の説明】
1 基板
2 凹凸パターン要素
3 凹凸パターン要素
4 繰り返し基本パターン
5 感光性樹脂
6 皺状凹凸形状
7 反射膜
11 基板
12 凹凸パターン要素
13 凹凸パターン要素
14 凹凸パターン要素
15 凹凸パターン要素
16 繰り返しパターン
17 繰り返しパターン
21 TFT
22 ゲートバスライン
23 データバスライン
24 画素電極
25 補助容量電極
26 凹凸パターン要素
27 凹凸パターン要素
31 TFT基板
32 TFT
33 拡散反射板
34 対向基板
35 カラーフィルタ
36 透明電極
37 液晶層
41 ガラス基板
42 レジスト層
43 フォトマスク
44 紫外線
45 レジストパターン
46 レジストパターン
47 反射膜
51 TFT基板
52 感光性樹脂層
53 紫外線
54 皺状凹凸形状
55 反射膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflective liquid crystal display device, and in particular, a reflective liquid crystal display characterized by a configuration for forming a bowl-shaped uneven shape formed on the surface of a diffuse reflector in a reflective liquid crystal display device with directionality. It relates to the device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, color liquid crystal display devices have been used as image display means in various information processing terminals. Among them, reflective liquid crystal display devices do not use a backlight, and thus can be thin, lightweight, and consume low power. There is a feature that there is.
[0003]
Such a reflection type liquid crystal display device is roughly divided into three layers, ie, an optical shutter layer, a coloring layer, and a light reflection layer. A bright display can be obtained by efficiently using ambient light. Most important.
[0004]
Among these three layers, in particular, the light reflection layer has a great influence not only on the light utilization efficiency but also on the viewing angle characteristics, etc., so that the light reflection layer can be optimized to realize a bright reflective liquid crystal display device. In recent years, studies have been made to obtain a bright light reflection layer, and a conventional reflective liquid crystal display device will now be described with reference to FIGS.
[0005]
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a conventional reflective liquid crystal display device. A diffused
[0006]
Next, with reference to FIG. 12, an example of a method for manufacturing a diffuse reflector (refer to Japanese Patent Laid-Open No. 9-258218, if necessary) will be described.
First, after applying a resist on the
[0007]
Next, referring to FIG. 12B, after removing the
Next, referring to FIG. 12C, the
[0008]
Next, referring to FIG. 12 (d), a diffused reflector was formed by depositing a metal film on the entire surface to form a
In such a diffuse reflector, the light utilization efficiency can be increased by controlling the density, diameter, amplitude, shape, inclination angle, etc. of the unevenness, and various studies have been made.
[0009]
However, the process using the photolithography described above is complicated, and the reflection characteristics greatly change due to changes in the shape depending on process conditions such as exposure amount, development time, and baking temperature, and the manufacturing process margin is very large. There was a narrow problem.
[0010]
The present inventors have proposed a new method for manufacturing a diffuse reflector (see Japanese Patent Application No. 2001-101755 if necessary), and will be described with reference to FIG.
First, a
[0011]
Next, referring to FIG. 13B, a heat treatment is performed to form a bowl-shaped
Next, referring to FIG. 13 (c), a
[0012]
According to the method proposed by the present inventors, a photolithography process such as exposure and development with a mask pattern is not required, and thus the process is greatly simplified, so that the reflective electrode can realize a stable and high reflectance. Became possible to form.
[0013]
However, since the ridge-like
[0014]
14A to 14E. FIGS. 14A to 14E show the shape of the concavo-convex pattern formed under the
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, a reflection type liquid crystal display device using a reflecting plate with directivity has a problem that the display is very difficult to see compared to paper because of severe glare.
[0016]
Accordingly, an object of the present invention is to eliminate glare while giving directivity to the reflected light from the reflector.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention, and means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 (a) is a plan view showing an uneven pattern. In addition, FIG. 1B is a cross-sectional view.
1 (a) and 1 (b), in order to solve the above-mentioned problems, the present invention applies heat to at least the thickness direction or in-plane direction of the
[0018]
In this way, although it is regular when viewed macroscopically, a concave / convex pattern consisting of irregularly microscopic patterns is provided on the
In this case, the bowl-shaped
[0019]
Also, in this case, two or more linear concavo-
[0020]
Further, in this case, it is desirable that the standard deviation of the average inclination angle of the bowl-shaped
[0021]
In the case of forming such a concavo-convex pattern in the active matrix liquid crystal display device provided with an active element such as a TFT is to be formed by the active element or the electrode material constituting the wirings such as the auxiliary capacitor line C S Desirably, the manufacturing process can be simplified because the manufacturing process of the concavo-
[0022]
In addition, when such a concavo-convex pattern is formed on a color liquid crystal display device, the refractive index of the liquid crystal layer decreases as the wavelength increases, and therefore, it is desirable to provide a different concavo-convex pattern for each RGB. It is desirable that the inclination along the arrangement direction of the concavo-
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Here, with reference to FIG. 2 thru | or FIG. 7, the reflection type liquid crystal display device of the 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
FIG. 2A is a schematic plan view showing a concavo-convex pattern, and the
[0024]
As an example of each concavo-
[0025]
Next, although illustration is omitted, first, after applying the resist AFP-750 (trade name, manufactured by Clariant Japan Co., Ltd.) so as to have a thickness of 2 μm, for example, by the same process as FIG. Pre-baking is performed at 90 ° C. for 20 minutes to remove the solvent in the resist layer.
[0026]
Next, the entire surface is irradiated with ultraviolet rays at 2600 mJ / cm 2 to give the resist layer a distribution of thermal deformation characteristics, and then baked at 200 ° C. for 60 minutes to generate a bowl-shaped uneven shape on the surface of the resist layer. Next, an Al film having a thickness of, for example, 200 nm is deposited on the entire surface to form a reflective film, thereby completing the diffuse reflector according to the first embodiment of the present invention.
[0027]
Reference to FIG. 2 (b) FIG. 2 (b) is a copy of a microscopic image of the reflection film on the surface of the diffuse reflector (sample 1) of the first embodiment of the present invention, and has a smooth curve. A regular surface pattern consisting of a pattern was observed, and no particular glare was observed.
[0028]
Next, with reference to FIG. 3, a comparative example consisting of a
Reference to FIG. 3 (a) FIG. 3 (a) is composed of a repeating pattern 17 in which the concave and
[0029]
FIG. 3B is a reproduction of a microscopic image of the reflective film on the surface of the diffuse reflector of
[0030]
FIG. 3 (c) is a reproduction of a microscopic image of the reflective film on the surface of the diffuse reflector of
[0031]
As described above, in the first embodiment of the present invention, it was found that a curved pattern can be obtained by arranging other concavo-convex pattern elements having different orientations around a certain concavo-convex pattern element.
[0032]
FIG. 4A is a diagram showing the azimuth angle dependency of the reflectivity of the diffuse reflector according to the first embodiment of the present invention. The reflectivities of
[0033]
In the first embodiment of the present invention, it is understood that the reflected light is collected within the range of
On the other hand, in the case of
In the case of
[0034]
Reference to FIG. 4B FIG. 4B is a diagram showing the reflectance measurement method described above, and an ITO having a thickness of, for example, 100 nm is formed so as to face the reflective film of each of the produced samples. With the 0.7 mm-thick glass substrate facing each other and immersion oil (refractive index of 1.52) injected between them, parallel light with an incident angle of 30 ° is incident on each azimuth angle φ. The intensity of reflected light was measured with a detector provided in the direction.
[0035]
Next, in order to investigate the cause of the reflection characteristics in FIG. 4A, the surface shape of the reflective film was measured, which will be described with reference to FIG.
FIG. 5A is a diagram showing the azimuth angle dependence of the MRS roughness in each sample. In the first embodiment of the present invention, the azimuth angle is in the range of 45 to 135 °. It was found that a high inclination of about 9 ° was obtained.
[0036]
On the other hand, in
On the other hand, in
[0037]
Therefore, as in the first embodiment of the present invention, by arranging another concavo-convex pattern element having a different orientation around a certain concavo-convex pattern element, the orientation dependency of the RMS roughness is alleviated, and a specific azimuth is provided. It was possible to have a large slope only in the angular range.
[0038]
5 (b) and 5 (c) Reference FIGS. 5 (b) and 5 (c) are explanatory diagrams of the above-described RMS roughness measurement method. For the direction φ to be measured shown in FIG. 5 (b), FIG. When the surface is measured with a step gauge or the like, a curve as shown in FIG. 5C is obtained.
The inclination angle θ AB of a straight line connecting the measurement point A (x a , y a , z a ) and the adjacent measurement point B (x b , y b , z b ) in this curve is set to a plurality (n places). It calculated | required about the measurement location and defined RMS roughness for these square averages. That is,
RMS roughness = {(1 / n) × Σθ AB 2 } 1/2
It becomes.
[0039]
Next, the cause of the glare that causes a problem is examined, and will be described with reference to FIG.
Note that the glare level is a psychophysical quantity, referring to a blank sheet and a mirror.
5: I feel a strong glare like a metal
4: Strong glare
3: A little glare (white)
2: Slight glare (feels white)
1: No glare (white)
A five-step evaluation was performed.
[0040]
When such a glare is measured for each of the above samples, the glare is 2 in the case of the first embodiment of the present invention, the glare is 5 in the case of
[0041]
Reference to FIG. 6 (a) FIG. 6 (a) is a diagram showing the reason for the low glare in the case of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4 (a), the first implementation is shown. In this form, since the direction dependency of the reflected light is small, all the reflected lights have almost the same brightness, and thus the degree of glare is considered to be small.
[0042]
Reference to FIG. 6B FIG. 6B is a diagram showing the reason that the glare degree is high in the
[0043]
Therefore, a reflection film is produced using various uneven patterns, and the RMS roughness of the surface is measured to examine the variation (standard deviation) of the RMS roughness in the reflection film, which will be described with reference to FIG. .
FIG. 7 is a diagram showing a correlation between the glare degree and the standard deviation of the RMS roughness. FIG. 7 shows that the larger the standard deviation of the RMS roughness, the larger the glare degree becomes, and the standard deviation is set to 2 ° or less. If it suppresses, it turns out that a glare degree becomes 3 or less and hardly feels a glare.
[0044]
As described above, in the first embodiment of the present invention, the orientation dependency of the RMS roughness is alleviated by arranging other uneven pattern elements having different orientations around a certain uneven pattern element, In addition, since a large inclination can be given only to a specific azimuth angle range, reflected light can be used effectively without causing glare.
[0045]
Next, with reference to FIG. 8, a modified example of the concavo-convex pattern for forming the diffuse reflector of the reflective liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIGS. 8A to 8E are plan views showing modifications of the concavo-convex pattern according to the first embodiment of the present invention. The reflected light has directivity. The pattern is not limited to a straight line, and can be a curve, a zigzag or the like.
In either case, the pattern has regularity when viewed in macro, but the pattern does not have regularity when viewed in micro but with some degree of problem.
[0046]
Next, with reference to FIG. 9, a second embodiment of the present invention showing the actual element arrangement and the arrangement of the concavo-convex pattern will be described.
9. FIG. 9 is a plan view of the main part of the active matrix type reflective liquid crystal display device of the second embodiment of the present invention. The
[0047]
In the second embodiment of the present invention, since the
[0048]
Next, a third embodiment of the present invention relating to a color reflection type liquid crystal display device will be described with reference to FIG.
Reference to FIGS. 10A to 10C FIGS. 10A to 10C correspond to the R pixel, G pixel, and B pixel of the reflective liquid crystal display device according to the third embodiment of the present invention, respectively. FIG. 10A is an explanatory diagram of the concave / convex pattern, and the inclination of the concave / convex pattern element in the R pixel shown in FIG. 10A with respect to the arrangement direction (vertical direction in the drawing) of the concave / convex pattern element in the B pixel shown in FIG. It is larger than the inclination with respect to the arrangement direction (vertical direction in the figure), and is intermediate between the G pixels shown in FIG.
[0049]
This is because the longer the wavelength, the smaller the refractive index of the liquid crystal layer. Therefore, when the light reflected by the reflector comes out of the air layer, the emission angle decreases in the order of R, G, B according to Snell's law. The angle characteristics of the reflected light are non-uniform, but the wavelength dependence of the angle characteristics of the reflected light can be compensated by changing the concavo-convex pattern for each RGB as described above, thereby reflecting all pixels. The angular characteristics of light can be made uniform.
[0050]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations described in the embodiments, and various modifications can be made.
For example, in the description of the second embodiment, the concavo-convex pattern element is formed using the auxiliary capacitor electrode forming step. However, the other wiring layer forming step such as the gate bus line or the data bus line is formed. It may be formed using.
[0051]
In addition, the uneven pattern shown in each of the above-described embodiments and modifications is an example, and is not limited to the illustrated uneven pattern, and has regularity when viewed in a macro, thereby directing reflected light. Any pattern may be used as long as the pattern is obtained and is irregular when viewed microscopically, and thereby does not generate a glaring degree.
[0052]
For example, in each patterning shown in FIG. 8, each concavo-convex pattern element is not continuous with the same concavo-convex pattern element along the arrangement direction, but about two may be continuous.
[0053]
Further, in each of the above embodiments, each concavo-convex pattern element is formed by changing the orientation of the basic pattern element of the same shape, but the shape of the basic pattern element may be different from each other. In addition, a concave / convex pattern may be formed by combining a plurality of concave / convex pattern elements having different shapes and orientations.
[0054]
Here, the detailed features of the present invention will be described again with reference to FIG.
See FIGS. 1A and 1B (Appendix 1) The
(Supplementary Note 2) The two or more linear concavo-
(Additional remark 3) The reflection type liquid crystal display device of
(Additional remark 4) The said board |
(Supplementary note 5) The reflective liquid crystal display device according to
(Additional remark 6) The uneven | corrugated pattern comprised by the said uneven |
(Additional remark 7) While the said uneven | corrugated pattern consists of repetition of the basic pattern which arranged the several uneven |
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the photosensitive resin is heat-shrinked to form a ridge-like uneven shape on the surface, the substrate is regular when viewed macroscopically, and irregular when viewed microscopically. Reflective liquid crystal display with high brightness and excellent display quality due to the concavo-convex pattern, giving directivity to reflected light and reducing glare caused by sharp reflection in a specific direction It will greatly contribute to the realization of the device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a comparative example.
FIG. 4 is an explanatory diagram of reflection characteristics of the reflector according to the first embodiment of the invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the RMS roughness of the reflector according to the first embodiment of the invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the cause of the low glare degree of the reflector according to the first embodiment of the invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of the RMS roughness dependence of the glare degree of the reflector according to the first embodiment of the invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a modified example of the concavo-convex pattern according to the first embodiment of this invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a reflective liquid crystal display device according to a second embodiment of the invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a reflective liquid crystal display device according to a third embodiment of the invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a conventional reflective liquid crystal display device.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a manufacturing process of a conventional diffuse reflector.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a manufacturing process of another conventional diffuse reflector.
FIG. 14 is an explanatory diagram of a conventional uneven pattern.
[Explanation of symbols]
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22
33 Diffuse
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