JP4000802B2

JP4000802B2 - 半透過反射表示パネル及びこれを用いた電気光学装置

Info

Publication number: JP4000802B2
Application number: JP2001280771A
Authority: JP
Inventors: 章宮前; 公夫長坂
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: JP2003084276A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、パーソナルコンピュータ、携帯型情報機器、携帯電話機などの電子機器の表示装置（電気光学装置）に関し、特に、半透過半反射型の表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器に用いられる半透過反射型の液晶表示装置は、明るい場所では外光を利用して情報表示を行い、暗い場所では内部光源（バックライト）を使用して情報表示を行う。それにより、表示装置の消費電力を軽減する。このために、この種の液晶表示装置は半透過反射板を備えている。半透過反射板は、表示パネルに形成された反射膜に表示パネルの各画素につき１個ずつの微小孔（ピンホール）を開口したものであり、周囲が明るいときは、入射した外部光を反射膜で反射して照明を行い、周囲が暗いときは、微小孔を通り抜けるバックライト光で照明を行うことができるようにしている。このような半透過性光反射板を用いた液晶表示装置の例が、特開昭５９−１０７８０号公報に紹介されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半透過反射板では、微小孔と反射膜との面積比を大きくすれば、バックライト光の反射膜の透過率は増大するが、外部光の反射率は減少する。また、微小孔と反射膜との面積比を小さくすれば、透過率は減少するが、反射率は増大する。半透過反射板では、反射光量とバックライト光量とは、いわゆるトレードオフの関係にあり、表示パネル（表示装置）の総合的な明るさの改善が難しい。
【０００４】
また、半透過反射板（あるいは半透過反射膜）を用いる構成では、各微小孔と各画素との精密な位置合わせ（アライメント調整）が必要となり、その分製造に手間がかかる。
【０００５】
また、半透過反射板を用いる構成では、バックライト光の通過光量を増やそうとすると、そのための特別な構造やこの構造を得るための製造工程が増えて歩留まりの低下や、コスト高を招来することになる。
【０００６】
よって、本発明は、半透過反射板（あるいは半透過反射膜）を用いる表示装置の反射光量とバックライト光の通過光量とを共に増加させ得るようにした表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、半透過反射板（あるいは半透過反射膜）の各微小孔と各画素とのアライメント調整を不要とした表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、上述の目的を達成すると共に、表示装置の製造をより容易にした表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の半透過反射表示パネルは、透明基板と、上記透明基板上に形成されて複数の微小孔を有する反射膜と、上記反射膜の各微小孔の開口部分の夫々に形成された、上記透明基板と屈折率の異なる材料を上記透明基板の表面に分布させてなる屈折率分布型のマイクロレンズと、を備える。
【００１０】
かかる構成とすることによって、反射膜とこの反射膜の複数の微小孔に対応して配置されたマイクロレンズアレイとを有する半透過反射基板を形成でき、微小孔を通過するバックライト光を増大することが可能となる。従って、反射光量を増大するために微小孔を狭くして反射膜の面積比率を増加してもバックライトによる透過光量を減少させずに済むようになる。また、一の透明な基板に反射膜と分布型のマイクロレンズアレイとを備えるので表示パネルの厚みの増加を抑えつつより簡単な構成の半透過反射型表示パネルを得ることが可能となる。透明基板に屈折率の異なる材料を分布させるには、反射膜をマスクとして基板表面からのイオン拡散、イオン注入、熱拡散などが可能である。
【００１１】
また、本発明の半透過反射表示パネルは、透明基板と、上記透明基板上に形成されて複数の微小孔を有する反射膜と、上記反射膜の各微小孔の開口部分の夫々に形成された、上記透明基板と屈折率の異なる材料を上記透明基板の表面に分布させてなる屈折率分布型のマイクロレンズと、上記透明基板と上記反射膜との相互間に形成されて上記マイクロレンズの集光位置を調整する高さ調整膜と、を備える。
【００１２】
かかる構成とすることによって、高さ調整膜の高さでマイクロレンズの集光位置の調整が可能となるので、マイクロレンズを構成する材料（屈折率など）の選択の幅が広がる。また、微小孔を通過するバックライト光を増すことが可能となる。
【００１３】
また、本発明の半透過反射表示パネルは、透明基板と、上記透明基板上に形成されて入射光の反射方向を規制するためのパターンと複数の微小孔を有する反射膜と、上記反射膜の各微小孔の開口部分の夫々に形成された、上記透明基板と屈折率の異なる材料を上記透明基板の表面に分布させてなる屈折率分布型のマイクロレンズと、を備える。
【００１４】
かかる構成とすることによって、一般的に利用者が表示パネルを見る角度に対応した方向の画面の明るさを増すことも可能となる。
【００１５】
好ましくは、上記マイクロレンズの集光位置は略上記微小孔の位置となるようになされ、微小孔を通過するバックライト光を増加させる。
【００１６】
また、本発明の半透過反射表示パネルは、透明基板上に形成される半透過反射膜を備える半透過反射表示パネルにおいて、上記半透過反射膜は、バックライトを通過させるために該表示パネルの一画素に相当する各領域に略同数の複数の微小孔が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成とすることによって、各画素の位置と半透過反射板の各微小孔との位置合わせが不要となる。
【００１８】
好ましくは、上述した複数の微小孔の配列ピッチは５μｍ以上である。それにより、光の回折作用によって表示パネルに虹色が発生することを抑制する。
【００１９】
好ましくは、上記複数の微小孔の配列ピッチが不均一化される。それにより、表示パネルに発生するモアレを軽減する。
【００２０】
好ましくは、上記微小孔は、表示パネルの各画素の領域内に複数（例えば、１０個以上）存在するように配置される。それにより、所要の透過光量を確保しつつ、各画素の位置と各微小孔（半透過反射板）との位置合わせを不要とする。
【００２１】
また、本発明の電気光学表示装置は、上述した半透過反射パネルと、この半透過反射パネルと組み合わされる平面光源と、を含んで構成される。それにより、上述した作用を発揮する電気光学表示装置が得られる。
【００２２】
また、本発明のデジタルカメラは、携帯情報端末装置、携帯電話装置は、上述した電気光学表示装置を表示装置として備える。それにより、外部光利用でもバックライト光利用でも共に明るい表示を得ることが可能となる。
【００２３】
また、本発明の半透過反射表示パネルの製造方法は、透明基板上に反射膜を形成する過程と、上記反射膜に上記透明基板を露出する複数の微小孔を形成する過程と、上記反射膜をマスクとして上記複数の微小孔から上記透明基板内に該基板と屈折率を異にする拡散材料を拡散する過程と、を含む。
【００２４】
かかる構成とすることによって、上記反射膜がマスクとして活用されて微小孔部分に自己整合的にマイクロレンズアレイを形成でき、微小孔とマイクロレンズ相互間のアライメント調整が不要で製造工程が簡略化される。
【００２５】
また、本発明の半透過反射表示パネルの製造方法は、透明基板に樹脂膜を形成する過程と、上記樹脂膜上に反射膜を形成する過程と、上記反射膜に上記透明基板を露出する複数の微小孔を形成する過程と、上記反射膜をマスクとして上記微小孔から上記透明基板内に該基板と屈折率を異にする拡散材料を拡散し、上記透明基板の表面にマイクロレンズを形成する過程と、を含み、上記樹脂膜の膜厚が上記マイクロレンズの集光点を上記微小孔に位置させるべく設定される。
【００２６】
かかる構成とすることによって、更に、マイクロレンズの集光位置の調整も可能となるので、マイクロレンズを構成する材料（屈折率など）の選択の幅が広がり、プロセス設計が容易となる。
【００２７】
また、本発明の半透過反射表示パネルの製造方法は、透明基板に感光性樹脂を塗布し、この樹脂膜に入射光の反射方向を規制するためのパターンを形成する過程と、上記樹脂膜に反射膜を形成する過程と、上記反射膜に上記透明基板を露出する複数の微小孔を形成する過程と、上記反射膜をマスクとして上記微小孔から上記透明基板内に該基板と屈折率を異にする拡散材料を拡散し、上記透明基板の表面にマイクロレンズを形成する過程と、を含む。
【００２８】
かかる構成とすることによって、一般的に利用者が表示パネルを見る角度に対応した方向の画面の明るさを増した表示パネルを製造することが可能となる。
【００２９】
好ましくは、上記透明基板はアルカリガラス、上記拡散材料は銀イオンであり、上記拡散は、銀イオンを含む溶液中に上記アルカリガラスを浸漬してガラス中のアルカリイオンを銀イオンに置換することによって行われる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施の形態の液晶表示装置を示している。同図において、電気光学装置である液晶表示装置１は、半透過型液晶パネル２と平面光源３とによって構成される。
【００３２】
半透過型液晶パネル２は、上側基板２１、下側基板２２、両基板間に封止される液晶２３などによって構成される。上側基板２１は、透明基板（例えば、ガラス）２１２と、この基板の上面に貼り付けられた偏向膜２１１、基板２１２の下側に形成された、ＩＴＯ等による透明画素電極２１３、ブラックストライプや駆動回路２１４、配向膜２１５等を備えている。下側基板２２は、透明基板（アルカリガラス）２２１の上面に形成された、後述の分布型のマイクロレンズアレイ２２３、この基板上面を覆うと共に、マイクロレンズ２２３の集光位置に対応して微小孔２２４が形成された反射膜２２０、反射膜２２０の上に形成された赤、緑、青の３色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のカラーフィルタ２１９、カラーフィルタ２１９を覆う保護膜２１８、保護膜２１８の上に形成された透明電極（共通電極）２１７、配向膜２１６、基板２２１の下面に貼り付けられた下側偏向膜２２２等によって構成されている。
【００３３】
平面光源３は、図示しない、冷陰極線管、ＬＥＤ、ＥＬ等の光源と、光源からの放射光を平面光とする導光板、光を均一にする拡散板などからなり、液晶パネル２を背面から照射する。
【００３４】
図２及び図３は、下側基板２２に形成された半透過反射板の作用を説明する説明図である。両図において図１と対応する部分には、同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００３５】
図２に示されるように、外部から表示パネルに入射した光は、下側基板２２の反射膜２２０によって反射されてカラーフィルタ２１９（図１参照）を通過して上方に戻り、液晶表示器１の光源となる。また、平面光源３を使用した場合には、図３に示すように、下側基板２２の背面から射した平面光は、マイクロレンズアレイ２２３で集光されて反射膜２２０の複数の微小孔２２４を通過し、カラーフィルタ２１９に入射する。この光は、カラーフィルタ２１９、液晶２３、透明電極２１３、基板２１、偏向膜２１１を通過して外部に放射される（図１参照）。
【００３６】
実施例の半透過反射基板は、反射板２２０に占める微小孔２２４の面積比率が低いので、外部からの入射光の多くが液晶２３側に反射し、従来の半反射半透過のものよりもより明るい画面を得ることが可能となっている。一方、微小孔２２４の反射膜２２０に占める面積比率を低くしたことによる平面光源３から表示パネル２に入射するバックライト光の減少を、微小孔２２４の周囲の光をマイクロレンズ２２３によって集光して微小孔２２４を通過させることによって反射膜２２０によって通過が阻止されるバックライト光を減少している。それにより、外光の利用によるより明るい表示と、内部光源の利用によるより明るい表示の両立が可能となる。
【００３７】
図４は、マイクロレンズアレイによる光の集光位置に反射膜がより正確に位置するように更に調整した半透過反射基板の例を示している。同図において、図１と対応する部分には、同一符号を付しており、かかる部分の説明は省略する。
【００３８】
この例では、高さ調整膜２２５を透明基板２２１の上面と反射膜２２０間に設けている。それにより、マイクロレンズと反射膜との距離を伸ばし、マイクロレンズで屈折したより多くのバックライト光が微小孔２２４を通過するようにし、バックライト光の透過効率を増している。
【００３９】
図５は、図４に示されたマイクロレンズ２２３の作用を概略的に説明する説明図である。後述するように、反射膜２２０をマスクとして高屈折率材料を基板２２１の表面から拡散する。例えば、アルカリガラス基板２２１を高屈折率材料を含む液体に浸漬し、アルミニウム反射膜２２０の開口部２２４を通してガラス基板２２１内のアルカリイオン（Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｎ^＋等）と屈折率材料イオンＡｇ^＋とを置き換えるようにしてガラス基板２２１内に高屈折率材料を拡散する。反射板の微小孔２２４が円形であれば、基板２２１表面には、拡散材料（屈折率材料）が半球状に分布した濃度分布領域が形成される。反射板の微小孔２２４が線形であれば、基板２２１表面には、拡散材料が半円柱状に分布した濃度分布領域が形成される。拡散材料としては、例えば、上述した銀イオンの他、タリウムイオンなどが利用可能である。
【００４０】
拡散材料の基板２２１内の濃度分布は連続的であるが、図５では、説明の便宜上、基板２２１内の屈折率をガラスの屈折率ｎ_１と拡散材料の屈折率ｎ_２とで示している。また、高さ調整膜２２５の樹脂の屈折率をｎ_３としている。ガラス基板２２１の背面から垂直に入射した平面光はガラス２２１内を直進し、ガラス２２１と材料拡散部分との境界で屈折する。更に、材料拡散部分と樹脂２２５との境界で屈折し、集光点Ｐに集まる。
【００４１】
この場合において、拡散材料の屈折率ｎ_２＞ガラス基板２２１の屈折率ｎ_１，高さ調整膜の屈折率ｎ_３となっていると集光の効率が高くなる。例えば、屈折率ｎ_１＝１．５、屈折率ｎ_２＝１．６５、屈折率ｎ_３＝１．５、高さ調整膜の膜厚ｄ＝６μｍとした場合、集光率は１．４倍となる。
【００４２】
なお、透明基板２２１内への高屈折率材料の分布は上述したイオン置換による拡散に限定されるものではなく、透明基板２２１、マスク材料２２０、屈折率材料等を適宜に選択することによって、いわゆる熱拡散やイオン注入などによって行うことが可能である。
【００４３】
図６は、反射膜とマイクロレンズアレイが形成される下側基板２２の製造過程を説明する工程図である。
【００４４】
図６（ａ）に示すように、表面が平坦になるように処理されたアルカリガラス基板２２１の表面に、スパッタ法によってアルミニウムを堆積し、反射膜２２０を形成する。
【００４５】
この反射膜２２０にフォトレジスト２３０を塗布し（図６（ｂ）参照）、図示しない微小孔のパターンのマスクを用いて露光、現像をおこなってエッチングマスクを形成し、反射膜２２０をガラス基板２２１が露出するまでエッチングする。それにより、図６（ｃ）に示すように、反射膜２２０に微小孔２２４を開口する。微小孔２２４の配置パターンの例については後述するが、例えば、微小孔２２４の開口径は６〜８μｍ、微小孔相互間の距離は２０μｍであり、表示器の１画素あるいはＲ・Ｇ・Ｂの各画素の領域内に複数、例えば、１０個以上の微小孔２２４が存在するようになされる。
【００４６】
この反射膜２２０をマスクとし、拡散材料として、例えば、銀イオンを含む溶液中にガラス基板２２１を所定時間浸漬する。溶液は、例えば、ＡｇＮＯ_３が４０％，ＫＮＯ_３が６０％の重量比の３５０℃の混合溶液であり、この溶液に基板２２１を実験的に決定された時間だけ浸漬する。それにより、反射膜２２０の微小孔２２４部分のガラス基板表面から銀イオンがガラス内部に浸透し、ガラス基板２２１中のアルカリイオンを銀イオンに置換する。図６（ｄ）に示すように、銀イオンのガラス基板２２１中への拡散によって、ガラス基板２２１表面から内部に向かって半球状に拡散濃度が分布する領域が形成され、ガラスと拡散材料との屈折率の相違によってマイクロレンズ２２３が形成される。上述したように、実施例においては、微小孔２２４が一画素内に複数個（例えば、１０個以上）存在するようになされる。微小孔２２４の口径は小さく、形成されるべきマイクロレンズも小さいので相対的に短い拡散時間で済む。
【００４７】
この実施例では、反射膜２２０をマスクとし、各微小孔から基板内に分布型のマイクロレンズを自己整合的に形成するので、反射膜の微小孔群にマイクロレンズアレイを別途組み合わせる場合に比べて、各微小孔と各マイクロレンズとの位置合わせが不要となる利点がある。また、各画素内に略同数の多数の微小孔を配置するので従来のように各画素と微小孔との位置合わせも不要である。
【００４８】
図７は、図４に示した高さ調整膜２２５を備える反射基板（下側基板２２）の製造過程を説明する工程図である。
【００４９】
図７（ａ）に示すように、表面が平坦になるように処理されたアルカリガラス基板２２１の表面に、レジストを所要の膜厚ｄになるように塗布し、熱あるいは光照射によって硬化して、高さ調整膜２２５を形成する。
【００５０】
次に、図７（ｂ）に示すように、高さ調整膜２２５の表面に、スパッタ法によってアルミニウムを堆積し、反射膜２２０を形成する。
【００５１】
この反射膜２２０にフォトレジスト２３０を塗布し（図７（ｃ）参照）、図示しない微小孔のパターンのマスクを用いて露光、現像をおこなってエッチングマスクを形成する。このマスクを用いて、反射膜２２０をエッチングし、レジスト２２５を露出させる。それにより、図７（ｄ）に示すように、反射膜２２０に微小孔２２４を開口する。この反射膜２２０をマスクとして露光、現像を行い、微小孔２２４部分のレジスト２２５を除去して、ガラス基板２２１を露出させる（図７（ｅ））。
【００５２】
微小孔２２４の配置パターンの例については後述するが、例えば、微小孔２２４の開口径は６〜８μｍ、微小孔相互間の距離は２０μｍであり、表示器１の１画素あるいはＲ・Ｇ・Ｂの各画素の領域内に複数の微小孔が存在するようになされる。
【００５３】
次に、反射膜２２０をマスクとし、拡散材料を微小孔から拡散させる。拡散は、例えば、銀イオンを含む溶液中にガラス基板２２１を所定時間浸漬することにより行う。溶液は、例えば、ＡｇＮＯ_３が４０％，ＫＮＯ_３が６０％の重量比の３５０℃の混合溶液を使用する。この溶液に基板２２１を実験的に決定された時間だけ浸漬する。それにより、反射膜２２０の微小孔２２４部分のガラス基板表面から銀イオンがガラス内部に浸透し、ガラス基板２２１中のアルカリイオンを銀イオンに置換する。図７（ｆ）に示すように、銀イオンのガラス基板２２１中への拡散によって、ガラス基板２２１表面から内部に向かって半球状に拡散濃度が分布する領域が形成され、ガラスと拡散材料との屈折率の相違によってマイクロレンズ２２３が形成される。実施例においては、一画素内に複数個（例えば、１０個以上）が存在するようになされる。微小孔の口径は小さく、形成されるべきマイクロレンズも小さいので相対的に短い拡散時間で済む。
【００５４】
この実施例でも、反射膜２２０をマスクとし、各微小孔から基板内に分布型のマイクロレンズを自己整合的に形成するので、反射膜の微小孔群にマイクロレンズアレイを別途組み合わせた場合に比べて、各微小孔と各マイクロレンズとの位置合わせが不要となる利点がある。また、各画素内に略同数の多数の微小孔を配置するので従来のように各画素と微小孔との位置合わせも不要である。
【００５５】
なお、高さ調整膜２２５のエッチング（図７（ｅ））は、異方性エッチングなどにより、反射膜２２０のエッチング（図７（ｄ））と同時に行うこととしても良い。
【００５６】
図８は、本発明の表示装置の他の実施の形態を示す説明図である。同図において、図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００５７】
この例では、外光の反射方向が一定方向により集中するようにし、それにより、利用者が通常画面を見る角度で明るい画像が得られるようにしている。このため、この実施例では、反射膜２２０による外光の散乱をコントロールするパターニングを行っている。反射膜２２０は、微小な凹面鏡（断面が波形）群に形成され、この反射膜２２０の一部に背面光を通過させる微小孔２２４が多数開口されている。また、凹面鏡群の下地となる透明な樹脂膜２３１は、前述した高さ調整膜２２５と同様に、マイクロレンズに入射したバックライト光のうち集光位置（微小孔２２４）に至る光を増加させ、微小孔２２４を通過する透過光量を増す作用を持つ（図５参照）。
【００５８】
図９は、上述のパターニングされた反射膜２２０とマイクロレンズアレイ２２３が形成される下側基板２２の製造過程を説明する工程図である。
【００５９】
まず、図９（ａ）に示すように、透明なアルカリガラス基板２２１にフォトレジスト２３１を塗布する。次に、図９（ｂ）に示すように、フォトレジスト２３１の上にグレーマスク（階調マスク）２３２を配置して露光光量を連続的に変化させたパターンを露光する。露光したレジスト２３１を現像し、レジスト表面に断面波形の形状の凹面群を形成する（図９（ｃ））。この上に、図９（ｄ）に示すように、スパッタ法によってアルミニウムを堆積し、凹部（凹面鏡）が多数形成された反射膜２２０を形成する。この反射膜２２０の上にフォトレジスト２３３を平坦に塗布する（図９（ｅ））。レジスト２３３の上に微小孔配置パターンのマスク２３４を配置し、露光を行う（図９（ｆ））。露光されたレジスト２３３を現像して微小孔２２４を形成すべき反射膜２２０の複数の部分を露出する（図１０（ａ））。このレジスト２３３をマスクとしてアルミニウムの反射膜２２０をエッチングし、反射膜２２０に複数の微小孔を開口する。その後、レジスト２３３を剥離する（図１０（ｂ））。
【００６０】
次に、反射膜２２０自体を露光マスクとし、反射膜２２０の下地のフォトレジスト２３１の微小孔相当部分を露光する（図１０（ｃ））。露光されたレジスト２３１を現像し、微小孔２２４を形成する。微小孔２２４底部のガラス基板２２１が露出する（図１０（ｄ））。更に、反射膜２２０を保護マスクとし、ガラス基板２２１に拡散材料を微小孔２２４から拡散させる。拡散は、例えば、銀イオンを含む溶液中にガラス基板２２１を実験的に決定された時間だけ浸漬することにより行う。溶液は、例えば、ＡｇＮＯ_３が４０％，ＫＮＯ_３が６０％の重量比の３５０℃の混合溶液である。それにより、反射膜２２０及びレジスト２３１に開口した多数の微小孔２２４の底部のガラス基板２２１表面から銀イオンがアルカリガラス内部に浸透（拡散）し、ガラス基板２２１中のアルカリイオンを銀イオンに置換する。
【００６１】
図１０（ｅ）に示すように、銀イオンのガラス基板２２１中への拡散によって、ガラス基板表面から内部に向かって半球状に拡散濃度が分布する領域が形成され、ガラスと拡散材料との屈折率の相違によってマイクロレンズ２２３が形成される。なお、拡散濃度は連続的に変化している。
【００６２】
この実施例においても、表示パネル２の一画素内に複数個（例えば、１０個以上）が存在するようになされ、微小孔２２４の口径は小さい。形成されるべきマイクロレンズ２２３も小さいので相対的に短い拡散時間で済む。また、反射膜２２０をマスクとし、各微小孔から基板内に分布型のマイクロレンズを自己整合的に形成するので、反射膜の微小孔群にマイクロレンズアレイを別途組み合わせる場合に比べて、各微小孔と各マイクロレンズとの位置合わせが不要となる利点がある。また、各画素内に略同数の多数の微小孔を配置するので従来のように各画素と微小孔との位置合わせも不要である。
【００６３】
図１１は、反射膜２２０に形成される微小孔２２４の配置パターンの例を示している。カラー画像の一画素を形成するＲ、Ｇ、Ｂのフィルタ２１９の各領域（色画素）には、１０個以上の多数の微小孔２２４が存在する。従って、一画素（カラーの場合には、一色画素）につき一微小孔とした従来の場合のように、画素及び反射膜の微小孔相互間の位置合わせは必要ない。
【００６４】
図示の例では、例えば、微小孔２２４のピッチは約２０μｍ、微小孔２２４の直径は６〜８μｍである。微小孔２２４の直径を８μｍとした場合、微小孔の反射面に占める面積比率は約１２．６％である。この反射板を用いた表示パネル２は、完全反射型とした場合の８７．４％となるが、実用上問題がない反射効率である。外部が暗い場合には、表示パネル２に密着した平面光源（バックライト）３を使用する。この場合、平面光の反射膜２２０の通過（あいるは透過）率は１２．６％となるが、マイクロレンズ２２３によって集光されるため反射膜２２０のバックライト光の通過率を約５０％程度にまで高めることができる。従って、外部光源で明るい画像が得られ、内部光源でも明るい画像が得られる。
【００６５】
図１１に示す一画素の大きさを１８０×１８０μｍとすると、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ストライプの大きさは６０×１８０μｍである。２０μｍピッチで微小孔を正三角形状に並べると、各色画素に平均３１個の微小孔が配置される。
【００６６】
このように、一画素（あるいは色画素）に多くの微小孔を配置することによって、モアレの影響を軽減すると共に、画素（あるいは色フィルタ）と反射基板との位置合わせが不要となり、製造工程が簡略化される。また、微小孔２２４の口径を小さくし、微小孔２２４のピッチも小さくして一画素内の微小孔２２４の数を増やすようにすると、各微小孔についての所要のマイクロレンズ径も小さくなる。それにより、所要のイオン拡散範囲が狭くなるため、溶液への浸漬時間が少なくて済み、製造時間が短縮される。図１１の例では、モアレの影響を少なくするために微小孔の配置を傾斜している。
【００６７】
図１２は、反射膜２２０に形成される微小孔２２４の配置パターンの他の例を示している。この例では、微小孔２２４の配列のピッチを２０±２μｍとしてランダムに変位させている。それにより、更にモアレの影響が軽減され、均一ピッチが原因となって発生する回折光による虹色をも減少することが可能となる。
【００６８】
なお、微小孔２２４のピッチは、一画素あるいは一色画素に対して十分に多く、例えば、１０個以上の微小孔が配置されるようなピッチであり、表示光の波長に対して十分に大きいピッチ、例えば、５μｍ以上が望ましい。それ以下のピッチとすると、回折による影響が増大し、色むらと透過効率低下が発生し易くなる。
【００６９】
次に、本発明の表示装置を備えた電子機器の例について以下に説明するが、例示のものに限定されるものではない。
【００７０】
〈モバイル型コンピュータ〉
まず、上述した実施形態に係る表示装置をモバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図１３は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、上述した表示装置１１０６を備えた表示装置ユニットとから構成されている。
【００７１】
〈携帯電話〉
次に、上述した実施形態に係る表示装置を、携帯電話の表示部に適用した例について説明する。図１４は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。同図において、携帯電話１２００は、複数の操作ボタン１２０２の他、受話口１０２４、送話口１２０６と共に上述した表示装置１２０８を備えるものである。
【００７２】
〈ディジタルスチルカメラ〉
上述した実施形態に係る表示装置をファインダに用いたディジタルスチルカメラについて説明する。図１５は、このディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図であるが、外部機器との接続についても簡易に示すものである。
【００７３】
通常のカメラは、被写体の光像によってフィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ(Charge Coupled Device)等の撮像素子により光電変換して撮像信号を生成する。ディジタルスチルカメラ１３００のケース１３０２の背面には、上述した表示装置１３０４が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成となっている。このため、表示装置１３０４は、被写体を表示するファインダとして機能する。また、ケース１３０２の観察側（図においては裏面側）には、光学レンズやＣＣＤ等を含んだ受光ユニットが設けられている。
【００７４】
撮影者が表示装置１３０４に表示された被写体を像を確認して、シャッタボタン１３０８を押すと、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、回路基板１３１０のメモリに転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００は、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とを備えている。そして、同図に示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニタ１４３０が、また、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピュータ１４３０が、それぞれ必要に応じて接続され、更に、所定の操作によって、回路基板１３０８のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ１３３０や、コンピュータ１３４０に出力される構成となっている。
【００７５】
〈電子ブック〉
図１６は、本発明の電子機器の一例としての電子ブックの構成を示す斜視図である。同図において、符号１４００は、電子ブックを示している。電子ブック１４００は、ブック型のフレーム１４０２と、このフレーム１４０２に開閉可能なカバー１４０３とを有する。フレーム１４０２には、その表面に表示面を露出させた状態で表示装置１４０４が設けられ、更に、操作部１４０５が設けられている。フレーム１４０２の内部には、コントローラ、カウンタ、メモリなどが内蔵されている。表示装置１４０４は、本実施形態では、電子インクを薄膜素子に充填して形成した画素部と、この画素部と一体に備えられ且つ集積化された周辺回路とを備える。周辺回路には、デコーダ方式のスキャンドライバ及びデータドライバを備える。
【００７６】
なお、電子機器としては、図１３のパーソナルコンピュータ、図１４の携帯電話機、図１５のディジタルスチルカメラ、図１６の電子ブックの他にも、電子ペーパ、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などが挙げられる。そして、これ等の各種電子機器の表示部には、上述した表示装置が適用可能である。
【００７７】
このように、上述した本発明の実施の形態によれば、表示装置は、反射光量を可及的に減らさずに透過（通過）光量を増やした半透過反射板を備えるので、反射モード（外光利用）及び透過モード（平面光源利用）の両方で明るく表示することが可能となる。
【００７８】
また、平面光源（バックライト）の使用時の透過モードでの明るさが飛躍的に明るくなるために、平面光源の消費電力を小さくすることも可能となる。
【００７９】
また、一画素に多数の微小孔が配置されるので、微小孔と各画素間の位置決めが必要なくなって半透過反射膜と画素アレイ（色フィルタ、画素電極など）間のアライメント調整が不要となり、製造工程が簡略化される。
【００８０】
また、反射膜をマスクとして各微小孔にマイクロレンズを形成するので、各微小孔と各マイクロレンズ間のアライメント調整も不要となる。
【００８１】
また、微小孔のピッチを不均一にすることにより、モアレと回折光の影響を低減することが可能となる。
【００８２】
また、反射膜で適宜に散乱させて表示画面が見易くなるように処理する場合が多いが、散乱方向をコントロールするパターニングを行うことによって、更に明るく表示することが可能となる（図８参照）。
【００８３】
なお、下側ガラス基板の反射膜に微細な凹面鏡などを形成する場合には、紫外線硬化樹脂を用いて該当パターンを型で転写することとしても良い。この樹脂は、イオン交換を妨げるが、微小孔をエッチングすると同時に除去し、又は、別工程で微小孔の部分の樹脂を除去した後、イオン交換を行うこととすれば良い。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の表示装置等は、反射光量の減少を少なくし、透過光量を増やした半透過反射板を備えるので、反射モード及び透過モードの両方で明るい画像を表示することが可能となる。
【００８５】
また、一の基板に反射膜と透過孔とマイクロレンズアレイとを自己整合的に形成するので、表示装置の厚みの増加が抑えられて好ましい。
【００８６】
また、１画素について複数の微小孔を使用するので半透過反射膜（微小孔）と画素とのアライメント調整が不要となる。反射膜をマスクとしてマイクロレンズを形成するので、微小孔とマイクロレンズとのアライメント調整も不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置を説明する説明図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に用いられた分布屈折率型のマイクロレンズアレイが形成された半透過反射板（下側ガラス基板）の例を示す説明図である。
【図３】図３は、ガラス基板内の屈折率分布領域による集光作用を説明する説明図である。
【図４】図４は、集光点の位置を調整する位置調整膜を反射膜と基板間に設けた例を説明する説明図である。
【図５】図５は、屈折率分布型のマイクロレンズによる集光を説明する説明図である。
【図６】図６は、第１の実施の形態に用いられる半透過反射板の製造工程を説明する工程図である。
【図７】図７は、第２の実施の形態に用いられる半透過反射板の製造工程を説明する工程図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施の形態を説明する説明図である。
【図９】図９は、第３の実施の形態に用いられた半透過反射板の製造工程（前半）を説明する工程図である。
【図１０】図１０は、第３の実施の形態に用いられた半透過反射板の製造工程（後半）を説明する工程図である。
【図１１】図１１は、半透過反射膜の透過孔の配列例を説明する説明図である。
【図１２】図１２は、半透過反射膜の透過孔の他の配列例を説明する説明図である。
【図１３】図１３は、本発明の表示装置を使用する携帯型パソコン（情報機器）の例を説明する説明図である。
【図１４】図１４は、本発明の表示装置を使用する携帯型電話機（情報機器）の例を説明する説明図である。
【図１５】図１５は、本発明の表示装置を使用するデジタルカメラ（情報機器）の例を説明する説明図である。
【図１６】図１６は、本発明の表示装置を使用する電子ブック（情報機器）の例を説明する説明図である。
【符号の説明】
１電気光学装置
２半透過型液晶パネル（表示パネル）
３平面光源（バックライト）
２１上側基板
２２下側基板
２２０反射膜
２２１透明基板（ガラス基板）
２２３マイクロレンズ
２２４微小孔

Claims

透明基板上に反射膜を形成する過程と、
前記反射膜に前記透明基板を露出する複数の微小孔を形成する過程と、
前記反射膜をマスクとして前記複数の微小孔から前記透明基板内に該基板と屈折率を異にする拡散材料を拡散する過程と、
を含む半透過反射表示パネルの製造方法。
透明基板に樹脂膜を形成する過程と、
前記樹脂膜上に反射膜を形成する過程と、
前記反射膜に前記透明基板を露出する複数の微小孔を形成する過程と、
前記反射膜をマスクとして前記微小孔から前記透明基板内に該基板と屈折率を異にする拡散材料を拡散し、前記透明基板の表面にマイクロレンズを形成する過程と、を含み、
前記樹脂膜の膜厚が前記マイクロレンズの集光点を前記微小孔に位置させるべく設定される、半透過反射表示パネルの製造方法。
透明基板に感光性樹脂を塗布し、この樹脂膜に入射光の反射方向を規制するためのパターンを形成する過程と、
前記樹脂膜に反射膜を形成する過程と、
前記反射膜に前記透明基板を露出する複数の微小孔を形成する過程と、
前記反射膜をマスクとして前記微小孔から前記透明基板内に該基板と屈折率を異にする拡散材料を拡散し、前記透明基板の表面にマイクロレンズを形成する過程と、
を含む半透過反射表示パネルの製造方法。
前記透明基板はアルカリガラス、前記拡散材料は銀イオンであり、
前記拡散は、銀イオンを含む溶液中に前記アルカリガラスを浸漬してガラス中のアルカリイオンを銀イオンに置換することによっておこなわれる、請求項１乃至３のいずれかに記載の半透過反射表示パネルの製造方法。