JP4308570B2 - 光反射性構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内面反射方式の光反射性構造体とその製造方法、それを用いた反射型表示装置、および半透過型表示装置、特に反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、反射型表示装置や半透過型表示装置が広く用いられている。この方式は、外光を利用できる時にはバックライトなしで表示を見ることができ、これにより装置全体の使用電力を低減できるため、携帯用機器の表示に適している。それらの表示素子には液晶表示素子が多く用いられており、低消費電力化に寄与している。
【０００３】
このような反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置の機能を決定づける重要な構成要素の一つに反射面がある。特に、少ない外光を表示にうまく利用し、さらに所望の表示品位を得るには優れた反射面を実現することが必要である。
【０００４】
このような観点から、現在、反射面を形成するための光反射層としては、さまざまな構成のものが用いられている。たとえば、シート状アルミニウムの金属反射面を用いる方法がある。また、表示素子内部の反射面に、光を特定の方向に反射させる性質（特定方向反射性）と反射光の散乱状態についての指向性（散乱指向性）とを備えさせることによって、明るい表示が得られることが知られている。
【０００５】
従来、液晶セル内部に特定方向反射性をもつ光反射性構造体をフォトリソを用いて製造する方法としてはいくつかある。例えば、ＳＩＤ２０００においてＣ．Ｊ．Ｗｅｎ等（ＥＲＳＯ／ＩＴＲＩ）がＭＳＲ（ＭｉｃｒｏＳｌａｎｔＲｅｆｌｅｃｔｏｒ）として発表している方法等（たとえば特許文献１参照。）がある。ここでは、基板上に感光性樹脂を塗布し、所定の遮光部と透過部とからなるパターンを設けたフォトマスクを用いて斜めから露光する方法が示されている。斜めから露光する方法は装置が高価になることと、プロキシミティ露光機の場合はコリメーションアングルの影響で光の強度や分布が異なるために大面積で同じ形状を作ることが難しい問題がある。
【０００６】
また、マスクのライン幅を過渡的に変化させることにより露光量の過渡的変化を作る方法（たとえば特許文献２参照。）が開示されている。マスクのライン幅を過渡的に変えて露光量の過渡的変化を作るためには、ライン間の距離に対して露光の拡散性が大きくないと実現できない。また、露光分布の非対称性が小さくなる問題や、露光分布変化率が小さくなるため、所望の傾斜形状を作るためには初期の感光性樹脂の膜厚を厚くしなければいけないなどの問題がある。また、大きな硝子基板に均一に厚く感光性樹脂を塗布する事は非常に難しい。なお、大型ガラス基板に対応できるプロキシミティ露光機を使用する場合には、それに用いる現実的なマスクでは、パターン幅は１μｍ以上であり、露光の拡散性を上げても感光性樹脂の膜厚の制約より現実的な解はない。
【０００７】
なお、最近では、露光量の過渡的変化を作る方法として、マスクの遮光部の透過率を変えた階調マスクが有るが、大型ガラスを露光するマスクとしては適していない。
【０００８】
また、パターンの異なるマスクを用い、２回フォトリソ工程を実施する事により異方性形状を作成し、リフローを用い形状をなだらかにする技術が開示されている（たとえば特許文献３参照。）。しかしながら２回フォトリソ工程を実施する事や、マスクを２枚準備するなどのコストアップの問題がある。
【０００９】
さらに、大きさの異なる柱を作りメルトにより柱の高さを変更し、その上に樹脂を塗布し異方性形状を作れる技術が開示されている（たとえば特許文献４参照。）。本方式では新たに樹脂を塗布する工程が必要となりコストアップとなる問題が有る。
【００１０】
なお、特定方向反射性と散乱指向性とを併せ持った形状としては、ＳＩＤ２０００において、Ｃ．Ｊ．Ｗｅｎ等（ＥＲＳＯ／ＩＴＲＩ）が発表している様に、傾斜面上に拡散凹凸を載せた形状が示されている。これは、効率が高い方法であると考えられるが、２回の露光プロセスを必要とすると言う問題や構造が厚くなる問題がある。
【００１１】
また、楕円球を異方性を持たせて切り取った形状等を利用する技術がが開示されている（たとえば特許文献４，５，６参照。）。しかしながらこの形状は、散乱指向性が特定方向反射性を示す方向の近傍での散乱指向性を持つのではなく、あらゆる方向へ散乱するため、光の利用効率が低いという問題がある。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−１０５３７０号公報（段落番号００１２）
【００１３】
【特許文献２】
特開２０００−３２１４１０号公報（段落番号０００９）
【００１４】
【特許文献３】
特開２０００−１８０６１０号公報（特許請求の範囲）
【００１５】
【特許文献４】
特開２００１−１４１９１５号公報（段落番号００９３〜００９９）
【００１６】
【特許文献５】
特開２０００−１８０６１０号公報（特許請求の範囲）
【００１７】
【特許文献６】
特開２０００−１０５３７０号公報（特許請求の範囲）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
内面反射方式の表示を行う際に、光強度が強く明るい反射特性を得ようとするには、周囲の光を有効に利用できるように、内面で反射した光については特定の方向に反射させること（特定方向反射性）によって、表示装置のディスプレー外面での反射と重複しないようにして、ディスプレーを目視する場合に表示装置のディスプレー外面での反射によるまばゆさ（グレア）を回避できること（グレア回避効果）と、その内面反射光の散乱状態に指向性（散乱指向性）を与えて、表示装置の使用者がディスプレーを見る場合に、この特定の方向に視線を合わせ易いようにすること（視認容易性）とが重要である。
【００１９】
本発明は、上記の観点から、上述したような従来技術の説明で示したような問題点に鑑みなされたものであって、明るく表示性能に優れた反射型表示装置および半透過型表示装置、特に反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００２０】
なお、本発明に係る光反射性構造体とは、内面反射方式の表示装置の要素であって、利用される外光を反射するための反射面を有する光反射層とその担体として機能する硬化樹脂層とを必須の構成要素とする積層構造体を意味する。
【００２１】
たとえば内面反射方式の表示装置が半透過型液晶表示装置の場合には、半透過光反射層とその下にあって半透過光反射層の担体として機能する硬化樹脂層とを含む積層構造体を意味する。この構造体は、図１について後述するように、基板、位相差板、偏光板等の他の層を含んでいてもよい。
【００２２】
ここで、光反射層には完全反射タイプのものと半透過タイプのものとがある。また、半透過タイプには、たとえば金属の薄膜を使用して一部の光を透過させるハーフミラータイプや全反射ミラーとスリットとを組み合わせて使用するタイプ等がある。半透過タイプを使用すると、後述する図３ｂにおけるＹ側の斜面に対応する光反射層の部位は光の透過率を上げることができ、これにより、バックライトの透過光の利用効率を上げることができるため、有利である場合がある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の態様１は、熱硬化性を有する感光性樹脂を用いて感光性樹脂層を形成し、ライン状の遮光部と透過部とを有し、遮光部の幅と透過部の幅との少なくともいずれか一方が単調に変化するようになした少なくとも一種のパターンを設けたフォトマスクを使用し、感光性樹脂層を、フォトマスクを介して、プロキシミティ方式により露光し、感光性樹脂層を現像して不溶化樹脂層を形成し、ついで、不溶化樹脂層を加熱処理して、表面の平滑度を向上させるとともに硬化を促進する工程を含む光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２４】
態様２は、プロキシミティ方式におけるコリメーションアングルが１〜４゜である上記態様１に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２５】
態様３は、熱硬化性を有する感光性樹脂としてポジ型感光性樹脂を使用し、加熱処理の処理温度が１５０〜２６０℃、処理時間が１分以上である上記態様１または２に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２６】
態様４は、加熱処理が、接触熱伝導加熱方式による加熱処理を含む上記態様１，２または３に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２７】
態様５は、フォトマスクの遮光部と透過部とのそれぞれの幅を１〜１５μｍの間にあるようになし、パターンの周期を２０〜６０μｍとする上記態様１，２，３または４に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２８】
態様６は、光反射領域を含む光反射層を有する光反射性構造体において、光反射領域が所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯の一部または全部を含み、凸状帯および／または凹状帯の幅が２０〜６０μｍの間にあり、凸状帯および／または凹状帯の表面が平滑である光反射性構造体を提供する。
【００２９】
態様７は、凸状帯の高さおよび／または凹状帯の深さが１〜５μｍの間にある上記態様６に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３０】
態様８は、ディスプレー外面に平行な面をｘｙ平面とした場合に、所定方向がｙ軸方向であり、凸状帯および／または凹状帯が、ｘ軸方向に関し、規則的または不規則的な振幅と規則的または不規則的な周期とで連なる波状形状として構成されている上記態様６または７に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３１】
態様９は、ｘ軸方向の周期の大きさが１０〜１００μｍの間にある上記態様８に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３２】
態様１０は、ｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が０．０５〜１の間にある上記態様８または９に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３３】
態様１１は、光反射領域中に、周期に対する振幅の比率が異なるｘ軸方向の周期と振幅との組み合わせが二種以上存在する上記態様８，９または１０に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３４】
態様１２は、フォトマスクの遮光部と透過部との形状を、遮光部の幅と透過部の幅とのいずれか一方を単調増加的に変化し、他の一方を一定幅に固定して、または単調減少的に変化するようにして形成する態様１〜５に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００３５】
態様１３は、フォトマスクの遮光部と透過部との少なくとも一方を曲線または直線で形成する態様１〜５，１２のいずれかに記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００３６】
態様１４は、複数の帯の波状形状について、そのｘ軸方向の周期の位相がｙ軸方向に関しそれぞれずれている態様８，９，１０または１１に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３７】
態様１５は、ｘ軸方向の周期が一定であり、ｙ軸方向に関するｘ軸方向の周期の位相のずれがｘ軸方向の周期の２分の１である態様１４に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３８】
態様１６は、光反射領域をｘ軸方向について複数のサブ領域に分割した場合、サブ領域のｙ軸方向の位相がｘ軸方向に関しそれぞれずれている態様８〜１１，１４，１５のいずれかに記載の光反射性構造体を提供する。
【００３９】
態様１７は、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内、ｙ軸の＋方向を傾斜面の法線のベクトル成分として有する傾斜面部分の占有率が５５％以上９０％以下である態様８〜１１，１４，１５，１６のいずれかに記載の光反射性構造体を提供する。
【００４０】
態様１８は、ｘｙ平面の法線方向と傾斜面の法線方向とがなす角度を傾斜角度と定義した場合、
ｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲における傾斜角度分布の存在率が、傾斜角度２〜１０°の範囲に極値を少なくとも１個有する態様８〜１１，１４〜１７のいずれかに記載の光反射性構造体を提供する。
【００４１】
態様１９は、極値がｙ軸の＋方向にある態様１８に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４２】
態様２０は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域が設けられた、上記態様６〜１１，１４〜１９のいずれか１項に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４３】
態様２１は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部に光透過領域が設けらた、上記態様６〜１１，１４〜２０のいずれか１項に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４４】
態様２２は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、光透過領域上のカラーフィルタの膜厚が光反射領域上のカラーフィルタの膜厚より厚い、上記態様２０または２１に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４５】
態様２３は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、上部にカラーフィルタ層を有さない光反射領域を設ける、上記態様６〜１１，１４〜２２のいずれか１項に記載の光反射性構造体を提供する。凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部にもうけることがより好ましい態様である。
【００４６】
態様２４は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、光反射領域がスリットのない全反射ミラーよりなる、上記態様６〜１１，１４〜２３のいずれか１項に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４７】
態様２５は、態様６〜１１，１４〜２４のいずれかに記載の光反射性構造体が備えられた半透過型または反射型の表示装置を提供する。
【００４８】
態様２６は、光反射性構造体が液晶表示のピクセルサイズごとに同一のパターンとなっている態様２５に記載の半透過型または反射型の表示装置を提供する。
【００４９】
態様２７は、さらに透過性の拡散層を有する態様２５または２６に記載の表示装置を提供する。特に液晶表示装置が好ましい。
【００５０】
態様２８は、前記感光性樹脂が、露光強度に応じて中間的な反応を示す請求項１〜５，１２，１３いずれかに記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００５１】
態様２９は、熱硬化性を有し、露光強度に応じて中間的な反応を示す感光性樹脂層に、面積階調法を用いて光を照射し、感光性樹脂を現像して不溶化樹脂層を形成し、不溶化樹脂層を加熱処理して熱だれを生じさせ、表面の平滑度を向上させるとともに硬化を促進させ、硬化した樹脂の表面に、面積階調の周期に対応した凹凸形状を形成し、樹脂の表面に光反射性の物質を設ける光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００５２】
態様３０は、複数のピクセル領域が設けられ、一つのピクセル領域に複数のブロック単位が含まれ、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、ｘ軸方向における一つのブロック単位にはｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有するマスクパターン単位がｘ軸方向に連続して並び、ｙ軸方向で隣接する二つのブロック単位の前記弧状の境界が、ｘ軸方向について所定の距離ずれていることを特徴とするフォトマスクを提供する。
【００５３】
態様３１は、複数のピクセル領域が設けられ、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、一つのピクセル領域には、ｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有する複数のマスクパターン単位がｘ軸方向およびｙ軸方向に連続して並び、隣接するマスクパターン単位の遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が異なる、フォトマスクを提供する。
【００５４】
態様３２は、矩形状の透過部要素と矩形状の遮光部要素で構成されており、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、ｙ軸方向の透過部要素の幅と遮光部要素の幅とが段階的に単調変化している短冊状階調領域がｘ軸方向に連続して並んでおり、矩形の集合である遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期が一定である、態様３０または３１に記載のフォトマスクを提供する。
【００５５】
態様３３は、短冊状階調領域がｙ軸方向に所定の距離ずれてｘ軸方向に１周期分連続して並んだマスクパターン単位であって、ｙ軸方向にプラスの距離ずれた組とマイナスの距離ずれた組とを組み合わせることにより、ｘ軸方向における透過部と遮光部とが、弧状の境界をなすようにしたマスクパターン単位が、ｘ軸方向に連続して並び、ｘ軸方向における透過部と遮光部とが波状の境界を有する、態様３０，３１または３２に記載のフォトマスクを提供する。
【００５６】
態様３４は、遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が０．０５〜１である、態様３０，３１または３２に記載のフォトマスクを提供する。
【００５７】
態様３５は、遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が、ｘ軸方向に所定の規則性をもって繰り返し変化する、態様３４に記載のフォトマスクを提供する。
【００５８】
態様３６は、マスクパターン単位のｘ軸方向における一つのブロック単位が、ｘ軸方向に所定の距離ずれて、ｙ軸方向に連続して並んだ、態様３３，３４または３５に記載のフォトマスクを提供する。
【００５９】
態様３７は、マスクパターン単位のｘ軸方向における一つのブロック単位が、ｘ軸方向に所定の距離ずれて、ｙ軸方向に連続して並んでいるマスクパターン単位の組合せから、１ピクセル分のマスクパターンを選択し、このマスクパターンをｘ軸方向およびｙ軸方向に連続して並べて形成した、態様３０〜３６のいずれかに記載のフォトマスクを提供する。
【００６０】
態様３８は、所定の距離が遮光部と透過部とのｘ軸方向の１周期または１／２周期である、態様３６または３７に記載のフォトマスクを提供する。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を実施例、図等を使用して説明する。なお、これらの実施例、図等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。なお、これらの図において、同一の要素については同一の符号を付すものとする。また、本発明に係る要素は、必ずしも同一の縮尺によるものではない。
【００６２】
図１に、本発明に係る半透過型液晶表示装置の構成例の断面を模式的に示す。この表示装置は、表示に使用する光として、図１の上側に当たる、半透過型液晶表示装置の表側から入射される外光と、バックライト側の光との両方を利用している。なお、図１の下側に当たる背面側に設置されるバックライトは図示されていない。
【００６３】
図１において、ガラスやプラスチックよりなる第１の透明基板１および第２の透明基板２のセル内側には、透明電極３，４がそれぞれ形成されている。さらにその内側には液晶層５が挟持される。
【００６４】
また、第１の透明基板の外側には、２枚の位相差板６，７、拡散層９および偏光板８がこの順に配置されている。さらに、第２の透明基板２の外側には、２枚の位相差板６，７および偏光板８がこの順に配置されている。
【００６５】
第１の透明基板１のセル内側にはカラーフィルタ（ＣＦ）１０が配置されており、このＣＦ１０を覆って平坦化層１１が設けられている。また、第２の透明基板２のセル内側には凹凸層１２が形成されており、凹凸層１２の上、液晶表示部に相当する部分には半透過光反射層１３が形成されている。
【００６６】
この半透過光反射層１３の上にも平坦化層１１が設けられる。この平坦化層１１は、液晶の配向性を向上させることを主目的として設けられている。各平坦化層１１のセル内側には、透明電極３，４があり、さらにその内側には、１層の絶縁層１４と２層の配向層１５とがそれぞれ形成されている。２つの配向層１５の内側にスペーサ１６が適宜配置され、スペーサ１６によって液晶層５の厚みが保持されている。
【００６７】
このように、第１の透明基板１および第２の透明基板２によって挟持されたセル内側に液晶層５が形成される。なお、この液晶セルの側面側にはシール１７が設けられている。
【００６８】
液晶層５の液晶は、第１の透明基板１から第２の透明基板２に向かって０〜３００°のねじれ角を有する。液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層５の厚さｄとの積によって与えられる液晶層５のリタデーション値Δｎ・ｄは０．３０〜２．００μｍである。
【００６９】
本発明に従って、グレアの影響が少なく、明るく表示性能に優れた光反射性構造体を形成するには、たとえば、図１，２，３ａ，３ｂを参照して以下のようにして行うことができる。
【００７０】
まず、表面が平滑な透明基板の一方（図１では下側の透明基板２）の面上に、図２に示すように、熱硬化性を有する感光性樹脂を用いて感光性樹脂層３１ａを所定の厚さで塗布形成し、所定の光透過パターンを有するフォトマスク３２を介して、プロキシミティ方式により露光した後、感光性樹脂層３１ａを現像する。これにより、図３ａのように、露光の回折と干渉とによる透過光の強度分布の差に起因する小刻みな凹凸を傾斜面に有する複数の凸状帯および／または凹状帯を持つ不溶化樹脂層３１ｂが形成される。光源としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯等を使用できる。
【００７１】
ついで、所定温度で加熱処理することにより、不溶化樹脂層３１ｂの硬化を促進するとともに、小刻みな凹凸を溶融消滅させて表面の平滑度を向上させることにより、図３ｂに示すように硬化樹脂層３１ｃが形成される。この硬化樹脂層３１ｃは上記凹凸層１２に該当し、所定方向に関し非対称な断面形状を持ち、表面の平滑な複数の凸状帯および／または凹状帯よりなる光反射面である光反射領域を形成するための凹凸を与える層である。
【００７２】
なお、本発明において非対称な断面形状とは、図３ｂのように、凸部の最高点を通って基板面に垂線Ｌを立てた場合に、その両側の長さＸとＹとが異なることを意味する。凹部の場合は最低点を通って基板面に垂線を立てた場合に、その両側の長さＸとＹとが異なることを意味する。
【００７３】
また、表面が平滑であるとは、図３ｂを図３ａと比較した場合に分かるように、小刻みな凹凸が減少または消滅したことを意味する。
【００７４】
上記のフォトマスク３２に設けるパターンは、ライン状の遮光部と透過部とを有し、遮光部の幅と透過部の幅との少なくともいずれか一方が単調に変化するようになしたものを使用することができる。これにより、光透過量に濃淡が生じ、所定方向に非対称な断面形状を有する凸状帯および／または凹状帯を形成することができる。遮光部はグレースケール像を与えるものでもよい。このようなパターンは、プロキシミティタイプの露光機に適した大型サイズのフォトマスクにおいて容易に作製できるサイズである。なお、凸状帯および／または凹状帯は必ずしも光反射領域の全面をカバーする必要はなく、部分的に平坦な箇所があってもよい。
【００７５】
このパターンの一例を図４に模式的に示す。なお、図４以降のパターンまたは光反射領域の模式図においては、その左下にｘ軸の＋方向を紙面に向かって右方向とし、ｙ軸の＋方向を紙面の上方向として示してある。ｙ軸の＋方向を紙面の上方向として示したのは、実際に表示装置を使用するときには、紙面をディスプレー外面と考えた場合に、紙面の上方向をｙ軸の＋方向としてディスプレーを眺める場合に、本発明の効果が最もよく発揮される場合が多いからである。なお、上記態様１７等における「ｙ軸の＋方向」は、そのｘｙ平面上で自由に定めることができ、必ずしもここでいう紙面の上方向を意味すると限らない。ただし、通常の表示装置の使用態様からすれば、ここでいう紙面の上方向と一致する場合が好ましいことが多い。
【００７６】
図４において、パターン１０１は、幅Ｗ１０２を有する斜線部で示されるライン状の遮光部１０２と、その間にある幅Ｗ１０３を有する白抜き部で示されるライン状の透過部１０３とよりなる。遮光部１０２はその幅Ｗ１０２が下から上に向けて単調に減少している。一方、透過部１０３の幅Ｗ１０３は逆に下から上に向けて単調に増加している。
【００７７】
なお、本明細書では、パターンやその他の箇所について、個々を区別して表す場合には１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄと言うように表し、代表的に纏めて表す場合には１０１と言うように表す場合がある。
【００７８】
遮光部の幅と透過部の幅との少なくともいずれか一方が単調に変化する組み合わせとしては、上記のように単調減少と単調増加との組み合わせの他に、単調減少または単調増加と一定幅との組み合わせでもよい。ただし、単調減少同士または単調増加同士の組み合わせはよい結果が得られない場合が多い。
【００７９】
図４のパターンを使用して得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図を図５に示す。図５において、光反射領域５１は、本発明に係る、所定方向に関し非対称な断面形状を持ち、表面が平滑な複数の凸状帯および／または凹状帯よりなる光反射領域の一例である。このような形状の光反射領域は、光の特定方向反射性を有する。図５の場合の所定方向はｙ軸方向である。また、凸状帯の幅２０１は図４のパターン１０１に対応するものである。
【００８０】
フォトマスクの遮光部と透過部とのそれぞれの幅を１〜１５μｍの間にあるようになし、パターンの周期を２０〜６０μｍとすることが好ましいことが判明した。図４の例でいえば、幅Ｗ１０２や幅Ｗ１０３を１〜１５μｍの間の値にし、パターン１０１ａ〜１０１ｄの周期を２０〜６０μｍとし、その数値範囲で幅Ｗ１０２や幅Ｗ１０３を単調に増加または減少させることを意味する。
【００８１】
これにより、図４の場合にはｙ方向における内面反射光の散乱指向性が得られる。すなわち、このようなパターンを設けたフォトマスクを使用して得た硬化樹脂層上に形成した反射層の表面が硬化樹脂層表面の形状を反映することにより、反射層で反射した光が特定の方向に反射されるとともに、傾斜面の幅や傾きが一定範囲でばらつくことによりその反射光の散乱性が生じるのである。
【００８２】
遮光部と透過部とが持つライン状の形状は、その少なくとも一方を曲線または直線で形成することが好ましい。この形状は、図４のごとく直線状であっても、図６のごとく曲線のつながりであっても、図７，８のごとく、直線の折れ曲がりのつながりにより曲線を模したものであってもよい。
【００８３】
図６〜８のパターンは、曲線形状の一つである波状のパターン形状の幅を段階的に変化させて光透過量の濃淡を図のｙ軸方向に形成させるようにしたものである。波状におけるｘ軸方向の周期１０４は、１０〜１００μｍであることが好ましい。この周期のばらつきと波状のパターン形状とによって、図６〜８に示すように設けたフォトマスクを使用して得た反射層で反射した光はｙ軸方向とともにｘ軸方向についても内面反射光の散乱指向性を生じる。
【００８４】
図８では、パターンの波の向きが１０１ｃで変化している。このような変化も好ましい場合がある。
【００８５】
また、ｘ軸方向の周期１０４に対する振幅１０５または１０６の比率は０．０５〜１であることが好ましい。内面反射光の散乱指向性を得やすいからである。
【００８６】
図９のパターンでは、ｙ軸方向の幅Ｗ１０２とＷ１０３とを段階的に単調変化させることにより、光透過量の階調の濃淡を生じさせることのできる短冊状階調領域１０７を形成し、これをｘ軸方向に連ねることにより、矩形の集合である遮光部１０２と透過部１０３とのｘ軸方向の周期１０４を一定に揃えた所定のパターンを得ている。これも波状の形状の一種である。なお、パターン１０１ｄ，ｅのｘ軸方向の周期の位相は、パターン１０１ａ，ｂのｘ軸方向の周期の位相に対し、周期１０４の１／２だけずれている。
【００８７】
図１０のパターンでも、上記図９と同様、短冊状階調領域１０７（たとえば１０７ａ〜１０７ｃ）を、ｘ軸方向に波状に連ねて形成してある。ただし、図９と異なり、ｘ軸方向の周期１０４は一定ではなく、ｘ軸方向の周期の位相は、ｙ軸方向に関しずれていない。
【００８８】
矩形の集合である遮光部１０２と透過部１０３とのそれぞれの幅は１〜１５μｍの範囲であり、パターンの周期１０１は２０〜６０μｍの範囲内の一定の値で形成されている。波状におけるｘ軸方向の周期１０４は、１０〜１００μｍであることが好ましい。また、ｘ軸方向の周期１０４に対する振幅１０６の比率が０．０５〜１であることが好ましい。
【００８９】
パターンは、液晶表示部に相当する反射層部分に凹凸が生じるように作成されるが、必ずしもこの「液晶表示部に相当する反射層部分」の全面をカバーする必要はない。たとえば、図１１，１２のように、本発明に係るパターンとは異なる任意のパターン５５を設けてもよい。この任意のパターン５５を設ける箇所や形状は、本発明の効果が確保される限り、用途によって自由に選択することができる。
【００９０】
なお、図１１には透過部の幅が大幅に広い部分がある。このように部分的に透過部の幅が大幅に広いと、凹凸の傾斜が大幅に緩やかになったり、部分的に平坦になったりすることもある。
【００９１】
また、図１２は、ｙ軸方向やｘ軸方向に見た場合、異なった三種類の波状のパターンが混合して存在するフォトマスクの例でもある。
【００９２】
本発明に係る感光性樹脂層は、このようなフォトマスクを介して、プロキシミティ方式により露光し、現像する。プロキシミティ方式とはフォトマスクを感光樹脂とは接触させず、その近傍（プロキシミティ）に設置する方式である。感光樹脂層表面とフォトマスクとの間隔（プロキシミティギャップ）は、通常４０〜３００μｍが好ましい。コリメーションアングルは１〜４゜が好ましい。
【００９３】
コリメーションアングルを１〜４゜にするのは、小刻みな凹凸を傾斜面に有しつつも全体としては一つのまとまりとしての非対称な断面を有する凸状帯や凹状帯を造り出し、これによって光の特定方向反射性と内面反射光の散乱指向性とを反射面に付与しやすいからである。なお、あるコリメーションアングル値とあるプロキシミティギャップとの組み合わせで得られるのと同様の効果は、より大きなコリメーションアングル値とより小さいプロキシミティギャップとの組み合わせで得られる傾向がある。
【００９４】
ここで、上記所定の方向はディスプレー外面と平行な面上にあって、光の特定方向反射性を実現したい方向を意味し、目的に応じて任意に定めることができる。これを図１３を用いて説明する。
【００９５】
図１３は携帯電話１３１の側断面の模式図である。図１３は、操作面１３３の上にあるディスプレー１３２を目１３４が見ている状態を表す。この場合、紙面に沿う方向の入射光１３５のうち、ディスプレー１３２の外面１３８で反射する光はディスプレー外面１３８に垂直な線Ｚ−Ｚについて線対称の反射光１３６となるが、本発明に係る所定方向に非対称な断面形状を持つ光反射領域をデフォルメして示す凹凸層（または硬化樹脂層）１２上の反射面（または反射領域）で反射する光は光反射領域の斜面に垂直な線Ｚ’−Ｚ’について線対称の反射光１３７となる。
【００９６】
このため、反射光１３７を目視する場合には、ディスプレー外面１３８での反射光１３６は邪魔にならず、グレア回避効果が得られる。本発明に係る光反射領域は、このグレア回避効果を実現するための領域である。なお、反射光１３７は、ディスプレー１３２の外面１３８に直交することが好ましい。
【００９７】
熱硬化性を有する感光性樹脂を使用する理由は、上記のように加熱処理する場合に、その前の感光現像処理である程度硬化した不溶化樹脂層を充分に硬化させるとともに、樹脂を軟化させ、熱ダレにより非対称な断面形状の凸状帯および／または凹状帯の表面上にある小刻みな凹凸を溶融消滅させ、平滑にするためである。このような樹脂としては、ポジ型感光性樹脂やネガ型感光性樹脂を使用することができる。
【００９８】
ポジ型感光性樹脂は通常溶媒揮散型（溶媒可溶型）であり、たとえばＪＳＲ社製ＰＣ４１１Ｂ，ＰＣ４０３，ＰＣ４０９、東京応化社のＯＥＢＲ−１０００などが例示される。ネガ型感光性樹脂としては新日鐵化学社のＶ２５９ＰＲシリーズなどが例示される。その塗布厚は０．５〜１０μｍが現実的な範囲であるが、塗り易さおよびガラス基板との熱膨張差などを考慮すると、１〜５μｍの範囲が好適である。感光性樹脂はスピンナーなどにより均一の厚さに塗布することができる。なお、感光性樹脂は、露光強度に応じて中間的な反応を示すようにすることができるため、露光強度分布に応じた形状を造ることができる。たとえばＰＣ４１１Ｂは１００ｍＪ／ｃｍ2まで、ほぼ直線的に反応率が変化する。
【００９９】
加熱処理に際し、所望の熱硬化性と表面を平滑にする機能とを有するか否かは、上記のような凹凸部を実際に形成し、感光現像加熱処理を行って決定することができる。硬化樹脂層の表面が平滑になったかどうかや平滑度が向上したかどうかは、表面の目視観察、表面粗度の評価、特定方向反射性の評価、グレア回避効果の把握等様々な方法で確認することができる。なお、感光処理するに先立ってプリベークして溶媒を揮散させる前処理を行うことが多い。
【０１００】
加熱処理としては、公知のどのような方式を採用することもできる。検討の結果、所定の断面形状を得るには、感光性樹脂としてポジ型感光性樹脂を使用し、加熱処理の処理温度が１５０〜２６０℃、処理時間が１分以上であることが好ましいことが判明した。たとえば１５０〜２６０℃に保温されたクリーンオーブンで６０分間加熱する方式が考えられる。
【０１０１】
なお、加熱の初期は、軟化が起こりやすいように不溶化樹脂層の全体を急速に加熱することが好ましい。たとえば、不溶化樹脂層の表面温度が室温から１５０℃以上の温度になる時間は３０秒以下であることが好ましい。そのためには接触熱伝導加熱方式等の熱容量の大きい方式を採用することが好ましい。その後は他の方式、たとえば対流方式等で加熱してもよい。具体的には、１５０〜２００℃のホットプレートで１〜５分、その後焼成硬化のために２００〜２６０℃のクリーンオーブンで６０分間加熱するように、加熱処理工程を分離する方式や枚葉投入方式のクリーンオーブンが考えられる。
【０１０２】
透明基板２上に上記のようにして形成された、硬化樹脂層３１ｃに相当する凹凸層１２上に、金属膜よりなる半透過光反射層１３が形成される。
【０１０３】
なお、図１に示すように、感光性樹脂を透明基板２の一方の全面に塗布し、樹脂層のほぼ全面を露光して現像し、その後加熱処理して、透明基板２の表面のほぼ全面に渡って所定の凹凸面を有する硬化樹脂層３１ｃを形成してもよく、シール１７の内側のみに塗布し、露光現像加熱処理して、透明基板２の表面のうち、シール１７の内側にのみ所定の凹凸面を有する硬化樹脂層を形成してもよい。
【０１０４】
後者の場合は、感光性樹脂を塗布する部分と塗布しない部分との間に段差が生じ、その上に各種の層を形成する場合に不利な場合がある。前者の場合、半透過光反射層１３は液晶表示部に相当する部分のみに形成されるが、この層は薄いので、上記のような段差を生じる原因とはならない。
【０１０５】
前者の例に従って説明すると、半透過光反射層１３および半透過光反射層１３が形成されていない凹凸層１２を覆って、表面を平坦化するための平坦化層１１が形成される。そして、この平坦化層１１の上に透明電極４が形成される。
【０１０６】
なお、以上は、本発明の製造方法について主に説明したが、本発明の検討の結果、方法の如何を問わず、光反射性構造体が次の特性を有していることが重要であり、これにより、グレアの影響が少なく、明るく表示性能に優れた光反射性構造体および反射型液晶表示装置／半透過型液晶表示装置が実現できることが判明した。
【０１０７】
すなわち、光反射領域を含む光反射層を有する光反射性構造体において、光反射領域が所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯を含み、凸状帯および／または凹状帯の幅が２０〜６０μｍの間にあり、凸状帯および／または凹状帯の表面が平滑である光反射性構造体である。
【０１０８】
図５の光反射領域５１は上記光反射領域の一例であり、凸状帯５３は、幅が２０〜６０μｍの間にある上記凸状帯および／または凹状帯の一例である。表面５２は平滑であり、凸状帯および／または凹状帯の表面が平滑であることの一例となっている。また、高さ５４を示す部分が、この場合の所定方向であるｙ軸方向における非対称な断面形状を表している。
【０１０９】
また、図１９は、図７のパターンを使用した場合に生じる光反射領域と凸状帯および／または凹状帯の他の一例である。また、図２０は、図８のパターンを使用した場合に生じる光反射領域と凸状帯および／または凹状帯の他の一例である。
【０１１０】
上記の凸状帯の高さおよび／または凹状帯の深さが１〜５μｍの間にあることが好ましい。たとえば図５の高さ５４がこの凸状帯の高さおよび／または凹状帯の深さの一例である。
【０１１１】
このような光反射性構造体としては、ディスプレー外面に平行な面をｘｙ平面とした場合に、上記所定方向がｙ軸方向であり、凸状帯および／または凹状帯が、ｘ軸方向に関し、規則的または不規則的な振幅２０５，２０６と規則的または不規則的な周期２０４とで連なる波状形状として構成されていることが好ましい。図２０はその一例であり、凸状帯が、ｘ軸方向に関し、図８のフォトマスクパターンのｘ軸方向の周期１０４に対応して規則的なｘ軸方向の周期２０４と規則的な振幅２０６とで連なる波状形状として構成されている。このようなｘ軸方向の周期と振幅とは散乱指向性を与えるのに寄与する。
【０１１２】
上記ｘ軸方向の周期としては、１０〜１００μｍの間にあることが好ましい。このような周期は、上記のようにフォトマスクパターンのｘ軸方向の周期を規定することによって実現することができる。
【０１１３】
また、上記ｘ軸方向の周期に対する振幅の比率としては０．０５〜１の間にあることが好ましい。具体的には、たとえば先述のごとく、フォトマスクパターンのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率を規定することによって実現することができる。
【０１１４】
内面反射光の散乱指向性に寄与する効果をより大きくするためには、光反射領域中に、周期に対する振幅の比率が異なるｘ軸方向の周期と振幅との組み合わせが二種以上存在することが好ましい。具体的には、たとえば先述のごとく、図７のようなフォトマスクパターンによりそのような光反射領域を実現することができる。
【０１１５】
さらに、複数の帯の波状形状について、そのｘ軸方向の周期の位相がｙ軸方向に関しそれぞれずれていることが好ましい場合がある。具体的には、たとえば先述のごとく、図９，１１のようなフォトマスクパターンによりそのような光反射領域を実現することができる。たとえば、図１１の周期１０１ａと１０１ｂとのｘ軸方向の位相を比較するとｙ軸方向に関しそれぞれずれていることが理解される。
【０１１６】
なお、ｘ軸方向の周期が一定であり、ｙ軸方向に関するｘ軸方向の周期の位相のずれが周期の２分の１であるようにすると規則的な構成要素を使用して不規則な構成の光反射領域を容易に得られるため、有用である。具体的にはたとえば、図２３に示すように、図９のようなフォトマスクパターンを使用して得られる反射層の光反射領域である。
【０１１７】
さらに、ｘ軸方向の位相がｙ軸方向に関しずれている場合とは対照的に、光反射領域をｘ軸方向について複数のサブ領域に分割した場合、サブ領域のｙ軸方向の位相がｘ軸方向に関しそれぞれずれていることも好ましい場合がある。具体的には、たとえば、図２１のようなフォトマスクパターンから得られる図２２のような光反射領域である。なお、図２１は、ずれの状態をわかりやすくするため、サブ領域に対応するパターン部分を二つ部分的に示してある。
【０１１８】
本発明に係る所定方向に非対称な断面形状を持つ凸状帯および／または凹状帯は、所定方向を向く傾斜面とその逆方向を向く傾斜面とに分けて考えた場合に、所定方向を向く傾斜面の面積の方が多いことを意味すると考えることができる。
【０１１９】
具体的には、この所定方向をｙ軸の＋方向とした場合、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内、ｙ軸の＋方向を傾斜面の法線のベクトル成分として有する傾斜面部分の占有率が５５％以上９０％以下であることが好ましいことが判明した。これにより、上記の「所定方向に非対称な断面」の非対称性や、特定方向反射性やグレア回避効果を客観的に把握することが可能となる。
【０１２０】
このような傾斜面部分の占有率は、たとえば凸状帯および／または凹状帯の傾斜面を三角形の集合であるポリゴンとしてとらえ、ポリゴンを形成する全三角形の総面積に対する垂直線のベクトル成分としてｙ軸の＋方向を有する三角形の合計面積の比率として求めることができる。
【０１２１】
上記は主に、光を特定の方向へ反射させる光の特定方向反射性の観点から傾斜面を規定したものであるが、反射光について散乱指向性を与える意味からは、ｘｙ平面の法線方向と傾斜面の法線方向とがなす角度を傾斜角度と定義した場合、ｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲における傾斜角度分布の存在率が、傾斜角度２〜１０°の範囲に極値を少なくとも１個有することが好ましく、特に極値がｙ軸の＋方向にあることがより好ましい。これにより、上記の内面反射光の散乱指向性や視認容易性を客観的に把握することが可能となる。なお、ｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲とは、図２４に示すβの角度の範囲を意味する。また図１３の角度αはこの傾斜角度を表している。
【０１２２】
ここでも、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面を三角形の集合であるポリゴンとしてとらえ、「傾斜面の法線方向」を個々の三角形の垂直線の方向として傾斜角度を求め、その分布をｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲について求めることで、上記の極値を把握することが可能である。極値がｙ軸の＋方向にあることが好ましいのは、反射光についてｙ軸方向の散乱指向性を得やすいからである。
【０１２３】
上記構造の光反射性構造体に関し、これまでは、主に所定方向に非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯の全部が光反射領域である場合について説明した。しかしながら、本発明はこのような場合にのみ限定されるものではなく、所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯の一部が光反射領域である場合も含まれる。この場合、所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯の一部が光反射領域であるとは、光反射領域でない凸状帯および／または凹状帯が存在することも、個々の凸状帯および／または凹状帯についてその一部が光反射領域となっていることも意味し得る。このような場合には、光反射領域にハーフミラーや全反射ミラーとスリットとを組み合わせて使用するタイプのミラーを使用せず、スリット無しの全反射ミラーを使用して、外部からの入射光を光反射領域で全反射させるようにし、凸状帯および／または凹状帯のうち光反射領域に使用されない部分については光が透過する領域（光透過領域）とすれば、バックライト不使用時にも充分な明るさが実現でき、またバックライト使用時には光透過領域を介して充分なバックライトを利用できるようになる。
【０１２４】
なお、本発明に関する説明では、「凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について」という前提が使用される場合が多いが、この場合の「凸状帯および／または凹状帯の一部」も上記と同様の意味合いを有する。
【０１２５】
上記の構造の光反射性構造体については、所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯がある場合、たとえば凸状帯がある場合には、両側の傾斜面の内図３ｂの両側の長さＸとＹとのうちより短い方の傾斜長（図３ｂではＹ）を有する傾斜面については、図１３についての説明から理解されるように反射光として利用されないという点やより長い方の傾斜長（図３ｂではＸ）を有する傾斜面においては、その裾野部分（図１３では番号１３９で示してある）で反射する光がその頂部（図１３では番号１４０で示してある）で反射する光よりも液晶表示装置内での光路長が長くなる結果、裾野部分１３９での反射光の利用効率が頂部１４０での反射光の利用効率より小さくなるという点が、さらに改良を施すことができる点として考えられる。この事情は、凸状帯の代わりに凹状帯がある場合でも同様である。ただし、凹状帯においては、凸状帯の裾野部分に該当するのは底部である。ここで本発明において「裾野部分」とは、凸状帯の頂部を含まない光反射層部位を意味する。傾斜面の内どの程度までを裾野部分と呼ぶか、凹状帯の底部と呼ぶかは任意に定めることができる。
【０１２６】
上記のような点を改良した光反射性構造体として、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面には光反射領域を設けず、光透過領域を設けることが好ましい。この様子を図２５に模式的に示す。
【０１２７】
このようにすると、光透過領域２５２を介してバックライトの光を利用することができるので、バックライトを利用する場合に、より明るく表示性能に優れた光反射性構造体となるからである。
【０１２８】
この場合、光反射領域２５１がハーフミラーや全反射ミラーとスリットとを組み合わせて使用するタイプのミラーから成り立っていてもよいが、スリット無しの全反射ミラーから成り立っていると、バックライトを利用しない場合には光反射領域で全反射でき、バックライトを利用する場合には光透過領域２５２を介してバックライトの光を利用できるのでより好ましい。このような構造の反射層の模式的斜視図を図２６，２７に示す。
【０１２９】
また、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部に光反射領域を設けず、光透過領域を設けることも有用である。この様子を図２８に模式的に示す。図中２５２−１の部分が凸状帯の裾野部分に設けられた光透過領域である。こうすることにより、液晶表示装置内での光路長が長くなる光反射層部位を光透過領域２５２−１に変え、この光透過領域２５２−１を介してバックライトの光を利用できる。この場合にも光反射領域がスリット無しの全反射ミラーから成り立っていることが好ましい。このような構造の反射層の模式的斜視図を図２９，３０に示す。
【０１３０】
さらに、図３１に模式的に示すように、このようにして裾野部分や底部に設けた光透過領域上のＣＦ３１１については、その膜厚が光反射領域上のＣＦ３１２の膜厚より厚くすることが好ましい。光透過領域を介するバックライトの光はＣＦを一回通過するだけであるが、光反射領域で反射する光はＣＦを二回通過するため、両者の間で光の色純度と明るさのバランスを取るにはこのようにＣＦに厚薄を設けることが有用であるからである。この場合の膜厚の厚薄は、客観的には、図３１に示すように、領域Ｓ1に含まれるＣＦ部分の断面積を領域Ｓ1の長さＬ1で除した値と、領域Ｓ2に含まれるＣＦ部分の断面積を領域Ｓ2の長さＬ2で除した値との比較で決めることが可能である。なお、図３１ではＣＦが凸状帯の直上にある等、図１とは断面構造が異なっているが、これは説明の便宜のためのものであり、図１のように配置しても良いことはいうまでもない。
【０１３１】
これに対し、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部に、上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けることも明るく表示性能に優れた光反射性構造体を実現する上で有用である。この場合は、裾野部分や底部をバックライトの光を通すために利用するのではなく、光反射領域として利用し、その部分を介する光の光路長が長い点に鑑み、ＣＦ層を排除するのである。この部分では色純度が若干犠牲になるものの、明るさを大きく改善することが可能となる。この様子を図３２に模式的に示す。この場合は、ＣＦ層なしの部分３２１を設けた構造と、より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域２５２を設けた構造とを組み合わせてある。
【０１３２】
なお、このようなＣＦ層なしの部分３２１は、配置の精度によっては、隣接する光透過領域２５２にまでおよぶことも考えられる。その場合には、バックライトがＣＦを通過しないことになるので一般的には好ましくない。そのような場合を防止するには、図３３に模式的に示すように光反射領域２５１をより短い方の傾斜長を有する傾斜面まで延ばし、ＣＦ層なしの部分３２１と光透過領域２５２とが隣接しない構造とすることが好ましい。
【０１３３】
上記の構造は、複数の凸状帯および／または凹状帯の一部のみであってもよい。たとえば、凸状帯の頂部に、上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けた構造が共存していてもよい。凸状帯の頂部にこのような構造を設けることは比較的容易であり、明るく表示性能に優れた光反射性構造体を作製する上で効果がある場合がある。
【０１３４】
図３４，３５は、このような構造の反射層とＣＦとの関係を示す模式的斜視図である。図３４は反射層の構造を表し、図３５はＣＦ層とＣＦ層なしの部分とを示している。図３４中、斜線部が光反射領域２５１、横線部が光透過領域２５２を表し、図３５中、斜線部がＣＦ層部分１０、白抜き部がＣＦ層なしの部分３２１を表す。図３５では、左の方に記載されているように、赤色と緑色と青色とよりなる三種類のＣＦが使用されている。図３４の６個の凸状帯は、上から順に、二つずつが図３５の赤色と緑色と青色のＣＦに対応する。この場合、Ａ−Ａ断面図は図２５の模式図のようになり、Ｂ−Ｂ断面図は図２８の模式図のようになる。
【０１３５】
なお、図３４に代えて、図４４のように、光反射領域を部分的に短い方の傾斜長を有する傾斜面まで延ばした構造とし、また、図３５に代えて、図３６のように、ＣＦ層なしの部分３２１を縦長の形状にする方が好ましい場合がある。
【０１３６】
この形状の場合は、凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部以外の場所である頂部にも、上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けることになるが、ＣＦ層なしの部分３２１の配置（アライメント）が容易になり、前者の場合のように、配置（アライメント）の精度によっては、ＣＦ層なしの部分３２１が隣接する光透過領域２５２にまでおよんでしまい、バックライトがＣＦを通過しないという問題を防止することが容易になるからである。この場合、Ｂ−Ｂ断面図は、前者の場合と同様図２８の模式図のようになるが、Ｃ−Ｃ断面図は図４５の模式図のようになる。
【０１３７】
なお、このようにＣＦ層なしの部分を設ける場合にも、光透過領域を併設する場合には光反射領域がスリット無しの全反射ミラーよりなる方が好ましい場合が多い。
【０１３８】
図４０〜４３は、このようにして作製された光反射性構造体をディスプレー外面１３８に垂直な方向から見た模式図である。図４０，４１，４３は光反射領域２５１と光透過領域２５２の分布パターンを、図４２はＣＦのある部分３２２とない部分３２１との分布パターンを示している。なお、符号４５１はブラックマスク（ＢＭ）を表している。図４０または図４１のパターンと図４２のパターンとを組み合わせ、また、図４３のパターンと図４２のパターンとを組み合わせて、光反射性構造体を構成することができる。ＣＦのない部分は図４２のようにもっとも効率の良さそうな場所に設けるようにしてよい。また、バックライトを使用する場合と使用しない場合とのバランスを取るため、図４３に見られるように、凸状帯の頂部に光透過領域が存在していてもよい。
【０１３９】
なお、光透過領域やＣＦのない部分を設けるには、公知のフォトリソグラフィの技術を利用することができる。また、ＣＦに厚薄を持たせるには、凹凸の段差を利用し、ＣＦの一回塗布で厚薄に仕上げる方法、またはＣＦを複数回塗布する方法等を利用することができる。
【０１４０】
これらの光反射性構造体は、表示のコントラスト比も高く、従来よりも見栄えのよい半透過型または反射型の表示装置を実現できる。特に、液晶表示素子のために使用すると、低消費電力性と見やすい表示とを同時に達成できるので、たとえば携帯電話に用いた場合、そのディスプレーが飛躍的に明るくなり、従来にない良好な表示機能を達成できる。
【０１４１】
しかしながら本発明に係る光反射性構造体は、上記のみに適用を限定されるわけではなく、本発明の趣旨に反しない限り、ＴＦＴなどの他の液晶モードを含め、公知の表示装置にも適用できることは言うまでもない。
【０１４２】
半透過型や反射型の液晶表示装置の要素として使用する場合には、本発明に係る光反射性構造体が液晶表示のピクセルサイズ毎に同一のパターンとなっていることが好ましい。このようになっていると、ピクセル毎の特定方向反射性や反射光の散乱指向性の間にバラツキが無くなるからである。
【０１４３】
また、半透過型や反射型の液晶表示装置の要素として使用する場合には、さらに透過性の拡散層を有することが好ましい。凹凸の周期性に伴うモアレ等の好ましくない現象を抑制し、また光の散乱性を向上でき、より見栄えのよい表示を達成できるからである。
【０１４４】
【実施例】
次に本発明の実施例を詳述する。
【０１４５】
［例１］
表示部のサイズが３．７８ｃｍ×５．０４ｃｍで、１２０×１６０×ＲＧＢピクセル数の半透過型液晶表示装置を以下のようにして形成した。これは、基本的に図１と同様の構成を備えた液晶表示装置である。以下、図１，２，１４〜１７を用いて説明する。
【０１４６】
図１を参照して、０．５ｍｍ厚のガラス製透明基板２を用い、液晶層５には２４０°ツイストのスーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶を用い、液晶の屈折率異方性Δｎは０．１３、セルギャップは５μｍとした。Δｎ・ｄは０．６５μｍであった。また、位相差板６のΔｎ・ｄは０．１３８μｍ、位相差板７のΔｎ・ｄは０．３８５μｍとした。半透過光反射層１３と凹凸層１２とを、図１のように配置した。
【０１４７】
図１４は、３５０ｍｍ×４８０ｍｍサイズの大型基板から液晶表示素子を多数個取りで製造する場合の平面レイアウトを示す模式図である。液晶表示部の最小単位は３０５μｍ×９５μｍであり、線間は１０μｍとした。よって、ｘ軸方向の配列周期は１０５μｍピッチ、ｙ軸方向の配列周期は３１５μｍピッチに設定した。
【０１４８】
凹凸層１２の形成は以下のようにして行った。スピンナーを使用して、ＪＳＲ社製のポジ型感光性樹脂ＰＣ４１１Ｂを、透明基板２上に厚さ５μｍに塗布した後、８０℃で１０分間プリベークを行った。次に、図２に示したように、そのポジ型感光性樹脂膜３１ａ上にフォトマスク３２を置き、日立電子エンジニアリング社製のプロキシミティタイプの一括露光機ＬＥ４０００Ａにて、高圧水銀灯を使用し、波長３６５ｎｍ、露光量１００ｍＪ／ｃｍ2、プロキシミティギャップ１５０μｍ、露光機のコリメーションアングル２．０°の条件で露光した。露光は１回で行った。なお、場合によっては複数回露光を行ってもよい。
【０１４９】
フォトマスク３２には、図１５に示すようなサイズで、ｙ軸方向のパターンの周期が３５μｍ、ｘ軸方向の波状形状の周期が３５μｍのパターンを、図１６に示すように配置した。
【０１５０】
上記のフォトリソ工程の後、液温２３℃の条件下、０．５重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液にて６０秒間現像し、２４０℃に温度調節された枚葉投入式のクリーンオーブンで６０分間加熱処理した。本条件では、ポジ型感光性樹脂において溶融作用が起きるのは投入から約２分以内であり、その後は主に硬化作用が進行した。
【０１５１】
これにより、レーザ顕微鏡で測定した実測図である図１７に示すように、滑らかな傾斜面を有する所定方向に非対称な断面形状の凹凸が形成され、この凹凸が多数集合した凹凸層１２がガラス基板上に形成された。この凹凸の幅はフォトマスクパターンとほぼ一致している。この場合、図１４に示したように、透明基板２の周囲約１０ｍｍは製造に必要な周辺枠である。
【０１５２】
また、一般に凸状帯の高さおよび凹状帯の深さを増加させるには、露光量を増やすことが行われるが、露光量以外に、ポジ型感光性樹脂のプリベーク温度の降温、プリベーク時間の短縮、現像温度の上昇、現像液濃度の上昇、現像時間の延長等によっても、凸状帯の高さおよび凹状帯の深さは増加する。また、その逆の操作を行えば、凸状帯の高さおよび凹状帯の深さは減少する。このため、一定の凸状帯および凹状帯を形成するには、露光量、プリベーク温度、プリベーク時間、現像温度、現像液濃度、現像時間等を一定にする必要がある。
【０１５３】
つぎに、図１８に示すように、この基板の一面に形成された凹凸層１２上のうち、液晶表示部に相当する部分に、アルミニウムを蒸着法によって成膜し、半透過光反射層１３を設け、本例の光反射性構造体を形成した。なお、半透過光反射層１３上部には、ＳｉＯ2もしくはＳｉＯ2／ＴｉＯ2／ＳｉＯ2のような積層構造をさらに設けることにより、反射色の調整や、反射強度を制御することも可能である。
【０１５４】
次に、半透過型液晶表示装置を組み立て、表示装置としての性能を評価した。ＳＴＮ液晶の駆動は複数行を同時選択する複数ライン同時選択法（ＭＬＡ法）を採用し、４行同時選択を行った。ＭＬＡ法については、特開平第６−２７９０７号公報、特開平第８−６３１３１号公報、特開平第８−２３４１６４号公報、特開平第８−４３５７１号公報などに記載されている。なお、ＲＧＢマイクロカラーフィルタを設けて６５Ｋの発色を可能とした。
【０１５５】
このようにして、バックライトと外光との両方を使用できる半透過・反射型の機能を有し、表示コントラスト比の最大値が４０、視角の広さが±３０°以上の結果が得られた。また、消費電力は２ｍＷ以下で、表示輝度は５０ｃｄ／ｍ2が得られた。実際の目視でも、グレアの影響を回避して明るい表示を見ることができることが判明した。
【０１５６】
この方法で作製した光反射性構造体はプロキシミティタイプの一括露光機を使用して容易に充分な凹凸精度を得ることができ、製造が容易で、品質再現性がよいことが示された。
【０１５７】
［例２］
ＣＦ１０が凹凸層１２と反射層１３上とに形成され、絶縁層１４が凹凸層の対向基板側に形成され、一方の平坦化層１１が省略された以外は図１とほぼ同様の構成を備えた液晶表示装置（図３７）において、アルミニウム蒸着法によって成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングとによって、液晶表示部に相当する部分の各ピクセルに、図３８に示すような凹凸層の上に図３９に示すパターンの反射層１３を設けた。
【０１５８】
また、ＢＭ（ブラックマスク）とＣＦとについては、図４２に示すパターンを設けた。ＣＦは、赤色、緑色、青色とも同じパターンと同じ膜厚とを採用した。
【０１５９】
上記のＢＭのパターニングでは、フォトリソグラフィーの方法におけるＢＭ材に、新日鐵化学製のネガ型感光性樹脂の色材Ｖ２５０１ＢＫを用い、焼成後の最も厚い部分の膜厚を１μｍとした。
【０１６０】
上記のＣＦのパターニングでは、フォトリソグラフィーの方法における各ＣＦ材に、三菱化学製のネガ型感光性樹脂の色材ＲＥＲ０４０４（赤）、ＲＥＧ０４０４（緑）、ＲＥＢ０４０４（青）を用い、焼成後の最も厚い部分の膜厚を２．５μｍとした。
【０１６１】
上記の条件下、凸状帯の短い方の傾斜長を有する傾斜面および裾野部分に全反射膜を設けない透過部分を形成し、凹凸形状の段差とＣＦ材の一層塗布により、光透過領域２５２上におけるＣＦの最大の膜厚が２．５μｍ、２次元単純断面の平均膜厚が２．０μｍ、光反射領域２５１上におけるＣＦの最小の膜厚が０．８μｍ、２次元単純断面の平均膜厚が１．３μｍの、図４６、４７に示すような断面構造が得られた。
【０１６２】
なお、図４６には図４２におけるＢＭ４５１の断面形状も示されている。また、図４６には、上部にＣＦ層を有さない光反射領域が中央部分にあるが、その前後では、上記のように、凸状帯の短い方の傾斜長を有する傾斜面および裾野部分に全反射膜を設けない透過部分を形成することをやめ、ＣＦ層なしの部分と光透過領域とが隣接しないように光反射領域を延長してある。これは、バックライトがＣＦ層なしの部分を通過することを防止するためである。
【０１６３】
上記以外は、例１と同様にして、半透過型液晶表示装置を組み立てた。この結果、ＴＯＰＣＯＮ社の輝度色彩計ＢＭ−７を使用して、ＣＩＥ（国際照明委員会：Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）１９３１表色系（ＣＩＥ １９３１ ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｏｒｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）に基づく色面積を測定したところ、５０の結果が得られた。これに対し、色材の粘度とレベリング性とを変え、光透過領域２５２上におけるＣＦの２次元単純断面の平均膜厚が１．６μｍ、光反射領域２５１上におけるＣＦの２次元単純断面の平均膜厚が１．３μｍとなるようにしたところ、色面積が３７の結果が得られた。この比較より、光透過領域上のカラーフィルタの膜厚を光反射領域上のカラーフィルタの膜厚に比べより厚くすると、反射表示と透過表示とがともに高い色表示性能を達成できることが明らかにされた。
【０１６４】
なお、上記色面積とは、ＣＩＥ１９３１表色系に基づく、ＣＩＥ ｘｙ色度図において、ＲＧＢ各色（赤、緑、青の各全面表示）の色度座標（ｘR，ｙR），（ｘG，ｙG），（ｘB，ｙB）の測定値３点がなす色三角形の面積である。各ｘ，ｙは、ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ），ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）で記述される値である。
【０１６５】
［例３］
フォトマスク３２のパターンと、ｘ軸方向の配列周期と、ｙ軸方向の配列周期以外は例１と同じ条件で半透過液晶表示装置を組み立て目視評価を行った。以下、図４８〜５１を使用して説明する。図中の単位はμｍである。
【０１６６】
ｘ軸方向の配列周期が７９μｍ、ｙ軸方向の配列周期が２３７μｍである。
【０１６７】
フォトマスク３２のパターンは以下のように作成したものを用いた。図４８に示す基本パターンをｘ、ｙ軸方向に繰り返すパターンを作り、図４９の切取線４９１で示すように、原点からピクセルサイズの大きさまでの部分を切り出したものを用いた。なお、ピクセルサイズの大きさにパターンを切り出す際、透過部または遮光部が繋がり、大きくなる部分は、面積を調整した。たとえば、透過部が大きくなりすぎる部分がある場合には、遮光部を設けてその透過部部分の面積を減少させた。
【０１６８】
複数のブロック単位を含む、このような切り取り部分から得たピクセル領域を複数配列して作製したフォトマスクは、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、ｘ軸方向における一つのブロック単位にはｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有するマスクパターン単位がｘ軸方向に連続して並ぶようになる。
【０１６９】
なお、透過部と遮光部とが弧状の境界を有するようになっているとは、図６に見られるように滑らかな弧状の境界だけではなく、この例に見られるように矩形の透過部と遮光部とが弧状の境界の形成する場合も含まれる。ｙ軸方向で隣接する二つのブロック単位の前記弧状の境界が、ｘ軸方向について所定の距離ずれていることが好ましい。光学特性にある程度のランダム性をもたせ、製造時のバラツキが直接反射特性に影響しないようにするためである。
【０１７０】
また、ブロック単位によらず、複数のマスクパターン単位を含む切り取り部分から得たピクセル領域を複数配列して作製したフォトマスクを作製することもできる。たとえば、上記ブロック単位は、ｘ軸方向に三つのマスクパターン単位からなっているが、図４９の切取線４９１で示すようにブロック単位で切り出すのではなく、図４９の切取線４９２示すように、その内の二つのマスクパターン単位で切り出す場合である。このような場合には、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、一つのピクセル領域には、ｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有するマスクパターン単位がｘ軸方向およびｙ軸方向に連続して並び、フォトマスク内で隣接するマスクパターン単位の遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が異なるものとすることが好ましい。
【０１７１】
また、切り取り線４９２のようにマスクパターン単位で切り取る場合に限らず、マスクパターン単位とマスクパターン単位の間の任意の位置で切り取りしてもよい。例えば、ｘ方向に１．５個分のマスクパターン単位で切り取すことも可能である。切り取り線４９１も４９２もｙ軸方向の長さがｘ軸方向の長さの３倍になっており、Ｒ，Ｇ，Ｂの３ピクセル分をｘ軸方向に並べると正方形になるように設計されている。
【０１７２】
上記のブロック単位で切り出す場合の基本パターンを以下のように作成した。まず、図５０に記した▲１▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分を、ｙ方向について、図４８の左下に示した３．０μｍ，２．０μｍ，１．０μｍのずれを与えて配置する。具体的には図５１の▲１▼のように配置する。このようにすると、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ間のずらしピッチｄ１は２μｍとなる。
【０１７３】
ついで、▲１▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分の上に、そのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分とは、寸法の若干異なる、図５０の▲２▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分を、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分のそれぞれについて、上下が接するようにして配置する。すなわち、図５１の▲２▼に示すように配置する。図５１中、太線Ｌ１はこの上下の接する境界線を示している。なお、太線Ｌ１は、矩形の透過部と遮光部とがなす弧状の境界の一例でもある。このようにすると、図５０の寸法の場合には、▲２▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ間のずらしピッチｄ２は、図５１に示すように、１．５μｍとなる。
【０１７４】
ついで、▲２▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分の上に、そのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分と寸法が同一の、図５０の▲３▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分を、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分のそれぞれについて、上下が接するようにして配置する。図５１中、太線Ｌ２はこの上下の接する境界線を示している。このようにすると、図５０の寸法の場合には、▲３▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ間のずらしピッチｄ３は、図５１に示すように、１．０μｍとなる。このようにして、図４８で言えば、Ｇ１の列部分が作製される。図４８中の▲１▼，▲２▼，▲３▼は上記の▲１▼，▲２▼，▲３▼と対応する。
【０１７５】
ついで、このようにしてできた、図４８のＧ１部分を、ｙ軸のプラス方向（図４８の紙面上方）に８４μｍ移動させ、Ｇ２部分として、Ｇ１部分に隣接して配置する。更に、図４８のＧ１部分を、ｙ軸のプラス方向（図４８の紙面上方）に４２μｍ移動させ、Ｇ３部分として、Ｇ２部分に隣接して配置する。
【０１７６】
このようにすると、図４８は、▲１▼，▲２▼，▲３▼の三種類の、ずらしピッチの相異なるマスクパターンから構成されるようになる。本明細書では、これら基本パターンの中に存在する異なるマスクパターン▲１▼，▲２▼，▲３▼のそれぞれをマスクパターン単位と呼び、異なるマスクパターン単位がｘ軸方向に配列した最小単位をブロック単位と呼ぶ。本例の場合、異なる三つのマスクパターン単位のｘ軸方向の配列▲１▼，▲２▼，▲３▼や▲２▼，▲３▼，▲１▼や▲３▼，▲１▼，▲２▼をブロック単位と呼ぶことができる。この例では、ｙ軸方向で隣接する二つのブロック単位の前記弧状の境界が、ｘ軸方向について、Ｇ１の距離だけずれていることになる。
【０１７７】
なお、図５０では、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａのそれぞれについてのｘ軸方向の長さは、同一としてあるが、実際には、図４８に示すように、それぞれ適宜な値を選択することができる。また、そのとき、マスクパターン単位やブロック単位のｘ軸方向の長さまたはその倍数が、ピクセルのｘ軸方向の長さと一致しない場合もあり得るが、そのような場合には、上記Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａのｘ軸方向の長さを適宜修正してもよい。図４８はＤについて、図中真ん中の値を６．０μｍ、両端の値を６．５μｍとした例である。
【０１７８】
このようにｘ軸方向、ｙ軸方向に異なるマスクパターン単位を配置した理由は、ピクセル内の光学特性にある程度のランダム性をもたせ、製造時のバラツキが直接反射特性に影響しないようにするためである。ｘ軸方向、ｙ軸方向に配置するマスクパターンの種類は３種類に限定されず、２種類、あるいは４種類以上でもよい。
【０１７９】
本例は、矩形状の透過部要素と矩形状の遮光部要素とで構成されており、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、ｙ軸方向の透過部要素の幅と遮光部要素の幅とが段階的に単調変化している短冊状階調領域がｘ軸方向に連続して並んでおり、矩形の集合である遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期が一定であるフォトマスクの一例でもある。なおここで、遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期が一定であるとは、上記に示すように、ピクセルのｘ軸方向の長さと一致させるための、周期性に若干の相違がある場合も含む概念である。
【０１８０】
本例では、より具体的に言えば、短冊状階調領域がｙ軸方向に所定の距離ずれてｘ軸方向に１周期分連続して並んだマスクパターン単位であって、ｙ軸方向にプラスの距離ずれた組とマイナスの距離ずれた組とを組み合わせることにより、ｘ軸方向における透過部と遮光部とが、弧状の境界をなすようにしたマスクパターン単位が、ｘ軸方向に連続して並び、ｘ軸方向における透過部と遮光部とが波状の境界を有するようになっている。この例では、ｙ軸方向にずれた距離は、図５１におけるｄ１，ｄ２，ｄ３でであり、このｄ１，ｄ２，ｄ３が、ｘ軸方向に繰り返されることにより、フォトマスクパターンのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率、すなわち、遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が、ｘ軸方向に所定の規則性をもって繰り返し変化している。こうすると、光学特性にある程度のランダム性が生じ、製造時のバラツキが直接反射特性に影響しないようにすることができる。
【０１８１】
本例は、上記で説明した、マスクパターン単位のｘ軸方向における一つのブロック単位が、ｘ軸方向に所定の距離ずれて、ｙ軸方向に連続して並んだフォトマスクでもある。また、マスクパターン単位のｘ軸方向における一つのブロック単位が、ｘ軸方向に所定の距離ずれて、ｙ軸方向に連続して並んでいるマスクパターン単位の組合せから、１ピクセル分のマスクパターンを選択し、このマスクパターンをｘ軸方向およびｙ軸方向に連続して並べて形成したフォトマスクということもできる。
【０１８２】
この所定の距離は実情に応じて任意に定めることができるが、マスクパターン単位における遮光部と透過部とのｘ軸方向の１周期または１／２周期であることが好ましい。本例は、所定の距離が遮光部と透過部とのｘ軸方向の１周期に該当する場合である。なおここで、遮光部と透過部とのｘ軸方向の１周期または１／２周期であるという場合の周期は、上記の「遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期」の場合と同様に、ピクセルのｘ軸方向の長さと一致させるための、周期性に若干の相違がある場合も含む概念である。
【０１８３】
以上のフォトマスクを用いて作成した半透過液晶表示装置を目視評価を行った結果、例１と同様グレアの影響を回避して明るい表示を見ることが出来ることが判明した。また、サンプル毎の反射特性の違いも低減出来ることが判明した。
【０１８４】
【発明の効果】
グレアの影響が少なく、明るく表示性能に優れた光反射性構造体および反射型表示装置と半透過型表示装置、特に反射型液晶表示装置と半透過型液晶表示装置を提供できる。また、その製造は容易で、高歩留まりである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半透過型液晶表示装置の構成例の模式的断面図。
【図２】本発明に係る露光工程を説明するための模式図。
【図３】図３ａは、本発明に係る露光，現像工程を説明するための模式図、図３ｂは、本発明に係る硬化樹脂層の凹凸断面形状を示す模式図。
【図４】本発明に係るフォトマスクのパターンの配列を示す平面図。
【図５】図４のパターンを使用して得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図６】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図７】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図８】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図９】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図１０】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図１１】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図１２】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図１３】携帯電話の側断面を示す模式図。
【図１４】大型基板から液晶表示素子を多数個取りで製造する場合の平面レイアウトを示す模式図。
【図１５】例１において使用したフォトマスクのパターンの寸法を示す平面図。
【図１６】例１において使用したフォトマスクのパターンの配列を示す平面図。
【図１７】基板上に形成された凹凸層の斜視図
【図１８】図１７に示す凹凸層の上に反射層を形成した様子を示す模式図。
【図１９】図７のパターンを使用して得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図２０】図８のパターンを使用して得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図２１】サブ領域のｙ軸方向の位相がｘ軸方向に関しずれているフォトマスクのパターンの配列を示す平面図。
【図２２】図２１のパターンから得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図２３】図９のパターンから得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図２４】ｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲を表す模式図。
【図２５】凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域を設けた様子を示す模式的断面図。
【図２６】凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域を設けた様子を示す模式的斜視図。
【図２７】凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域を設けた様子を示す他の模式的斜視図。
【図２８】凸状帯の裾野部分に光透過領域を設けた様子を示す模式的断面図。
【図２９】凸状帯の裾野部分に光透過領域を設けた様子を示す模式的斜視図。
【図３０】凸状帯の裾野部分に光透過領域を設けた様子を示す他の模式的斜視図。
【図３１】ＣＦに厚薄をつけた様子を示す模式的断面図。
【図３２】上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けた様子を示す模式的断面図。
【図３３】上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けた様子を示す他の模式的断面図。
【図３４】反射層の構造を表す模式的斜視図。
【図３５】ＣＦ層とＣＦ層なしの部分とを示す模式的平面図。
【図３６】ＣＦ層とＣＦ層なしの部分とを示す他の模式的平面図。
【図３７】例２に係る半透過型液晶表示装置の構成例の模式的断面図。
【図３８】例２に係る凹凸層の模式的斜視図。
【図３９】反射層１３のパターンを示す模式図。
【図４０】光反射性構造体をディスプレー外面に垂直な方向から見た模式図。
【図４１】光反射性構造体をディスプレー外面に垂直な方向から見た他の模式図。
【図４２】ＢＭとＣＦとのパターンの模式図。
【図４３】光反射性構造体をディスプレー外面に垂直な方向から見た他の模式図。
【図４４】反射層の構造を表す他の模式的斜視図。
【図４５】図４４のＣ−Ｃ断面図。
【図４６】例２に係るＣＦに厚薄をつけた様子を示す模式的断面図。
【図４７】図４６のＣＦの厚薄の詳細な様子を示す模式的断面図。
【図４８】例３に係るフォトマスク基本パターン。
【図４９】例３に係るフォトマスクパターンの切り出し方法の説明図。
【図５０】例３に係るフォトマスク基本パターンの構成要素。
【図５１】マスクパターンの配置方法の説明図。
【符号の説明】
１ 第１の透明基板
２ 第２の透明基板
３，４ 透明電極
５ 液晶層
６，７ 位相差板
８ 偏光板
９ 拡散層
１０ カラーフィルタ
１１ 平坦化層
１２ 凹凸層
１３ 半透過光反射層
１４ 絶縁層
１５ 配向層
１６ スペーサ
１７ シール
３１ａ 感光性樹脂層
３１ｂ 不溶化樹脂層
３１ｃ 硬化樹脂層
３２ フォトマスク
５１ 光反射領域
５２ 表面
５３ 凸状帯
５４ 高さ
５５ 任意のパターン
１０１ パターン
１０２ 遮光部
１０３ 透過部
１０４ ｘ軸方向の周期
１０５ 振幅
１０６ 振幅
１０７ 短冊状階調領域
１３１ 携帯電話
１３２ ディスプレー
１３３ 操作面
１３４ 目
１３５ 入射光
１３６ 反射光
１３７ 反射光
１３８ ディスプレー外面
２０１ 凸状帯および／または凹状帯の幅
２０４ 凸状帯および／または凹状帯のｘ軸方向の周期
２０５ 凸状帯および／または凹状帯の振幅
２０６ 凸状帯および／または凹状帯の振幅
４９１ 切取線
４９２ 切取線
【発明の属する技術分野】
本発明は、内面反射方式の光反射性構造体とその製造方法、それを用いた反射型表示装置、および半透過型表示装置、特に反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、反射型表示装置や半透過型表示装置が広く用いられている。この方式は、外光を利用できる時にはバックライトなしで表示を見ることができ、これにより装置全体の使用電力を低減できるため、携帯用機器の表示に適している。それらの表示素子には液晶表示素子が多く用いられており、低消費電力化に寄与している。
【０００３】
このような反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置の機能を決定づける重要な構成要素の一つに反射面がある。特に、少ない外光を表示にうまく利用し、さらに所望の表示品位を得るには優れた反射面を実現することが必要である。
【０００４】
このような観点から、現在、反射面を形成するための光反射層としては、さまざまな構成のものが用いられている。たとえば、シート状アルミニウムの金属反射面を用いる方法がある。また、表示素子内部の反射面に、光を特定の方向に反射させる性質（特定方向反射性）と反射光の散乱状態についての指向性（散乱指向性）とを備えさせることによって、明るい表示が得られることが知られている。
【０００５】
従来、液晶セル内部に特定方向反射性をもつ光反射性構造体をフォトリソを用いて製造する方法としてはいくつかある。例えば、ＳＩＤ２０００においてＣ．Ｊ．Ｗｅｎ等（ＥＲＳＯ／ＩＴＲＩ）がＭＳＲ（ＭｉｃｒｏＳｌａｎｔＲｅｆｌｅｃｔｏｒ）として発表している方法等（たとえば特許文献１参照。）がある。ここでは、基板上に感光性樹脂を塗布し、所定の遮光部と透過部とからなるパターンを設けたフォトマスクを用いて斜めから露光する方法が示されている。斜めから露光する方法は装置が高価になることと、プロキシミティ露光機の場合はコリメーションアングルの影響で光の強度や分布が異なるために大面積で同じ形状を作ることが難しい問題がある。
【０００６】
また、マスクのライン幅を過渡的に変化させることにより露光量の過渡的変化を作る方法（たとえば特許文献２参照。）が開示されている。マスクのライン幅を過渡的に変えて露光量の過渡的変化を作るためには、ライン間の距離に対して露光の拡散性が大きくないと実現できない。また、露光分布の非対称性が小さくなる問題や、露光分布変化率が小さくなるため、所望の傾斜形状を作るためには初期の感光性樹脂の膜厚を厚くしなければいけないなどの問題がある。また、大きな硝子基板に均一に厚く感光性樹脂を塗布する事は非常に難しい。なお、大型ガラス基板に対応できるプロキシミティ露光機を使用する場合には、それに用いる現実的なマスクでは、パターン幅は１μｍ以上であり、露光の拡散性を上げても感光性樹脂の膜厚の制約より現実的な解はない。
【０００７】
なお、最近では、露光量の過渡的変化を作る方法として、マスクの遮光部の透過率を変えた階調マスクが有るが、大型ガラスを露光するマスクとしては適していない。
【０００８】
また、パターンの異なるマスクを用い、２回フォトリソ工程を実施する事により異方性形状を作成し、リフローを用い形状をなだらかにする技術が開示されている（たとえば特許文献３参照。）。しかしながら２回フォトリソ工程を実施する事や、マスクを２枚準備するなどのコストアップの問題がある。
【０００９】
さらに、大きさの異なる柱を作りメルトにより柱の高さを変更し、その上に樹脂を塗布し異方性形状を作れる技術が開示されている（たとえば特許文献４参照。）。本方式では新たに樹脂を塗布する工程が必要となりコストアップとなる問題が有る。
【００１０】
なお、特定方向反射性と散乱指向性とを併せ持った形状としては、ＳＩＤ２０００において、Ｃ．Ｊ．Ｗｅｎ等（ＥＲＳＯ／ＩＴＲＩ）が発表している様に、傾斜面上に拡散凹凸を載せた形状が示されている。これは、効率が高い方法であると考えられるが、２回の露光プロセスを必要とすると言う問題や構造が厚くなる問題がある。
【００１１】
また、楕円球を異方性を持たせて切り取った形状等を利用する技術がが開示されている（たとえば特許文献４，５，６参照。）。しかしながらこの形状は、散乱指向性が特定方向反射性を示す方向の近傍での散乱指向性を持つのではなく、あらゆる方向へ散乱するため、光の利用効率が低いという問題がある。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−１０５３７０号公報（段落番号００１２）
【００１３】
【特許文献２】
特開２０００−３２１４１０号公報（段落番号０００９）
【００１４】
【特許文献３】
特開２０００−１８０６１０号公報（特許請求の範囲）
【００１５】
【特許文献４】
特開２００１−１４１９１５号公報（段落番号００９３〜００９９）
【００１６】
【特許文献５】
特開２０００−１８０６１０号公報（特許請求の範囲）
【００１７】
【特許文献６】
特開２０００−１０５３７０号公報（特許請求の範囲）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
内面反射方式の表示を行う際に、光強度が強く明るい反射特性を得ようとするには、周囲の光を有効に利用できるように、内面で反射した光については特定の方向に反射させること（特定方向反射性）によって、表示装置のディスプレー外面での反射と重複しないようにして、ディスプレーを目視する場合に表示装置のディスプレー外面での反射によるまばゆさ（グレア）を回避できること（グレア回避効果）と、その内面反射光の散乱状態に指向性（散乱指向性）を与えて、表示装置の使用者がディスプレーを見る場合に、この特定の方向に視線を合わせ易いようにすること（視認容易性）とが重要である。
【００１９】
本発明は、上記の観点から、上述したような従来技術の説明で示したような問題点に鑑みなされたものであって、明るく表示性能に優れた反射型表示装置および半透過型表示装置、特に反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００２０】
なお、本発明に係る光反射性構造体とは、内面反射方式の表示装置の要素であって、利用される外光を反射するための反射面を有する光反射層とその担体として機能する硬化樹脂層とを必須の構成要素とする積層構造体を意味する。
【００２１】
たとえば内面反射方式の表示装置が半透過型液晶表示装置の場合には、半透過光反射層とその下にあって半透過光反射層の担体として機能する硬化樹脂層とを含む積層構造体を意味する。この構造体は、図１について後述するように、基板、位相差板、偏光板等の他の層を含んでいてもよい。
【００２２】
ここで、光反射層には完全反射タイプのものと半透過タイプのものとがある。また、半透過タイプには、たとえば金属の薄膜を使用して一部の光を透過させるハーフミラータイプや全反射ミラーとスリットとを組み合わせて使用するタイプ等がある。半透過タイプを使用すると、後述する図３ｂにおけるＹ側の斜面に対応する光反射層の部位は光の透過率を上げることができ、これにより、バックライトの透過光の利用効率を上げることができるため、有利である場合がある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の態様１は、熱硬化性を有する感光性樹脂を用いて感光性樹脂層を形成し、ライン状の遮光部と透過部とを有し、遮光部の幅と透過部の幅との少なくともいずれか一方が単調に変化するようになした少なくとも一種のパターンを設けたフォトマスクを使用し、感光性樹脂層を、フォトマスクを介して、プロキシミティ方式により露光し、感光性樹脂層を現像して不溶化樹脂層を形成し、ついで、不溶化樹脂層を加熱処理して、表面の平滑度を向上させるとともに硬化を促進する工程を含む光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２４】
態様２は、プロキシミティ方式におけるコリメーションアングルが１〜４゜である上記態様１に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２５】
態様３は、熱硬化性を有する感光性樹脂としてポジ型感光性樹脂を使用し、加熱処理の処理温度が１５０〜２６０℃、処理時間が１分以上である上記態様１または２に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２６】
態様４は、加熱処理が、接触熱伝導加熱方式による加熱処理を含む上記態様１，２または３に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２７】
態様５は、フォトマスクの遮光部と透過部とのそれぞれの幅を１〜１５μｍの間にあるようになし、パターンの周期を２０〜６０μｍとする上記態様１，２，３または４に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００２８】
態様６は、光反射領域を含む光反射層を有する光反射性構造体において、光反射領域が所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯の一部または全部を含み、凸状帯および／または凹状帯の幅が２０〜６０μｍの間にあり、凸状帯および／または凹状帯の表面が平滑である光反射性構造体を提供する。
【００２９】
態様７は、凸状帯の高さおよび／または凹状帯の深さが１〜５μｍの間にある上記態様６に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３０】
態様８は、ディスプレー外面に平行な面をｘｙ平面とした場合に、所定方向がｙ軸方向であり、凸状帯および／または凹状帯が、ｘ軸方向に関し、規則的または不規則的な振幅と規則的または不規則的な周期とで連なる波状形状として構成されている上記態様６または７に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３１】
態様９は、ｘ軸方向の周期の大きさが１０〜１００μｍの間にある上記態様８に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３２】
態様１０は、ｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が０．０５〜１の間にある上記態様８または９に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３３】
態様１１は、光反射領域中に、周期に対する振幅の比率が異なるｘ軸方向の周期と振幅との組み合わせが二種以上存在する上記態様８，９または１０に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３４】
態様１２は、フォトマスクの遮光部と透過部との形状を、遮光部の幅と透過部の幅とのいずれか一方を単調増加的に変化し、他の一方を一定幅に固定して、または単調減少的に変化するようにして形成する態様１〜５に記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００３５】
態様１３は、フォトマスクの遮光部と透過部との少なくとも一方を曲線または直線で形成する態様１〜５，１２のいずれかに記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００３６】
態様１４は、複数の帯の波状形状について、そのｘ軸方向の周期の位相がｙ軸方向に関しそれぞれずれている態様８，９，１０または１１に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３７】
態様１５は、ｘ軸方向の周期が一定であり、ｙ軸方向に関するｘ軸方向の周期の位相のずれがｘ軸方向の周期の２分の１である態様１４に記載の光反射性構造体を提供する。
【００３８】
態様１６は、光反射領域をｘ軸方向について複数のサブ領域に分割した場合、サブ領域のｙ軸方向の位相がｘ軸方向に関しそれぞれずれている態様８〜１１，１４，１５のいずれかに記載の光反射性構造体を提供する。
【００３９】
態様１７は、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内、ｙ軸の＋方向を傾斜面の法線のベクトル成分として有する傾斜面部分の占有率が５５％以上９０％以下である態様８〜１１，１４，１５，１６のいずれかに記載の光反射性構造体を提供する。
【００４０】
態様１８は、ｘｙ平面の法線方向と傾斜面の法線方向とがなす角度を傾斜角度と定義した場合、
ｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲における傾斜角度分布の存在率が、傾斜角度２〜１０°の範囲に極値を少なくとも１個有する態様８〜１１，１４〜１７のいずれかに記載の光反射性構造体を提供する。
【００４１】
態様１９は、極値がｙ軸の＋方向にある態様１８に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４２】
態様２０は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域が設けられた、上記態様６〜１１，１４〜１９のいずれか１項に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４３】
態様２１は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部に光透過領域が設けらた、上記態様６〜１１，１４〜２０のいずれか１項に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４４】
態様２２は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、光透過領域上のカラーフィルタの膜厚が光反射領域上のカラーフィルタの膜厚より厚い、上記態様２０または２１に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４５】
態様２３は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、上部にカラーフィルタ層を有さない光反射領域を設ける、上記態様６〜１１，１４〜２２のいずれか１項に記載の光反射性構造体を提供する。凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部にもうけることがより好ましい態様である。
【００４６】
態様２４は、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、光反射領域がスリットのない全反射ミラーよりなる、上記態様６〜１１，１４〜２３のいずれか１項に記載の光反射性構造体を提供する。
【００４７】
態様２５は、態様６〜１１，１４〜２４のいずれかに記載の光反射性構造体が備えられた半透過型または反射型の表示装置を提供する。
【００４８】
態様２６は、光反射性構造体が液晶表示のピクセルサイズごとに同一のパターンとなっている態様２５に記載の半透過型または反射型の表示装置を提供する。
【００４９】
態様２７は、さらに透過性の拡散層を有する態様２５または２６に記載の表示装置を提供する。特に液晶表示装置が好ましい。
【００５０】
態様２８は、前記感光性樹脂が、露光強度に応じて中間的な反応を示す請求項１〜５，１２，１３いずれかに記載の光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００５１】
態様２９は、熱硬化性を有し、露光強度に応じて中間的な反応を示す感光性樹脂層に、面積階調法を用いて光を照射し、感光性樹脂を現像して不溶化樹脂層を形成し、不溶化樹脂層を加熱処理して熱だれを生じさせ、表面の平滑度を向上させるとともに硬化を促進させ、硬化した樹脂の表面に、面積階調の周期に対応した凹凸形状を形成し、樹脂の表面に光反射性の物質を設ける光反射性構造体の製造方法を提供する。
【００５２】
態様３０は、複数のピクセル領域が設けられ、一つのピクセル領域に複数のブロック単位が含まれ、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、ｘ軸方向における一つのブロック単位にはｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有するマスクパターン単位がｘ軸方向に連続して並び、ｙ軸方向で隣接する二つのブロック単位の前記弧状の境界が、ｘ軸方向について所定の距離ずれていることを特徴とするフォトマスクを提供する。
【００５３】
態様３１は、複数のピクセル領域が設けられ、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、一つのピクセル領域には、ｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有する複数のマスクパターン単位がｘ軸方向およびｙ軸方向に連続して並び、隣接するマスクパターン単位の遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が異なる、フォトマスクを提供する。
【００５４】
態様３２は、矩形状の透過部要素と矩形状の遮光部要素で構成されており、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、ｙ軸方向の透過部要素の幅と遮光部要素の幅とが段階的に単調変化している短冊状階調領域がｘ軸方向に連続して並んでおり、矩形の集合である遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期が一定である、態様３０または３１に記載のフォトマスクを提供する。
【００５５】
態様３３は、短冊状階調領域がｙ軸方向に所定の距離ずれてｘ軸方向に１周期分連続して並んだマスクパターン単位であって、ｙ軸方向にプラスの距離ずれた組とマイナスの距離ずれた組とを組み合わせることにより、ｘ軸方向における透過部と遮光部とが、弧状の境界をなすようにしたマスクパターン単位が、ｘ軸方向に連続して並び、ｘ軸方向における透過部と遮光部とが波状の境界を有する、態様３０，３１または３２に記載のフォトマスクを提供する。
【００５６】
態様３４は、遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が０．０５〜１である、態様３０，３１または３２に記載のフォトマスクを提供する。
【００５７】
態様３５は、遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が、ｘ軸方向に所定の規則性をもって繰り返し変化する、態様３４に記載のフォトマスクを提供する。
【００５８】
態様３６は、マスクパターン単位のｘ軸方向における一つのブロック単位が、ｘ軸方向に所定の距離ずれて、ｙ軸方向に連続して並んだ、態様３３，３４または３５に記載のフォトマスクを提供する。
【００５９】
態様３７は、マスクパターン単位のｘ軸方向における一つのブロック単位が、ｘ軸方向に所定の距離ずれて、ｙ軸方向に連続して並んでいるマスクパターン単位の組合せから、１ピクセル分のマスクパターンを選択し、このマスクパターンをｘ軸方向およびｙ軸方向に連続して並べて形成した、態様３０〜３６のいずれかに記載のフォトマスクを提供する。
【００６０】
態様３８は、所定の距離が遮光部と透過部とのｘ軸方向の１周期または１／２周期である、態様３６または３７に記載のフォトマスクを提供する。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を実施例、図等を使用して説明する。なお、これらの実施例、図等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。なお、これらの図において、同一の要素については同一の符号を付すものとする。また、本発明に係る要素は、必ずしも同一の縮尺によるものではない。
【００６２】
図１に、本発明に係る半透過型液晶表示装置の構成例の断面を模式的に示す。この表示装置は、表示に使用する光として、図１の上側に当たる、半透過型液晶表示装置の表側から入射される外光と、バックライト側の光との両方を利用している。なお、図１の下側に当たる背面側に設置されるバックライトは図示されていない。
【００６３】
図１において、ガラスやプラスチックよりなる第１の透明基板１および第２の透明基板２のセル内側には、透明電極３，４がそれぞれ形成されている。さらにその内側には液晶層５が挟持される。
【００６４】
また、第１の透明基板の外側には、２枚の位相差板６，７、拡散層９および偏光板８がこの順に配置されている。さらに、第２の透明基板２の外側には、２枚の位相差板６，７および偏光板８がこの順に配置されている。
【００６５】
第１の透明基板１のセル内側にはカラーフィルタ（ＣＦ）１０が配置されており、このＣＦ１０を覆って平坦化層１１が設けられている。また、第２の透明基板２のセル内側には凹凸層１２が形成されており、凹凸層１２の上、液晶表示部に相当する部分には半透過光反射層１３が形成されている。
【００６６】
この半透過光反射層１３の上にも平坦化層１１が設けられる。この平坦化層１１は、液晶の配向性を向上させることを主目的として設けられている。各平坦化層１１のセル内側には、透明電極３，４があり、さらにその内側には、１層の絶縁層１４と２層の配向層１５とがそれぞれ形成されている。２つの配向層１５の内側にスペーサ１６が適宜配置され、スペーサ１６によって液晶層５の厚みが保持されている。
【００６７】
このように、第１の透明基板１および第２の透明基板２によって挟持されたセル内側に液晶層５が形成される。なお、この液晶セルの側面側にはシール１７が設けられている。
【００６８】
液晶層５の液晶は、第１の透明基板１から第２の透明基板２に向かって０〜３００°のねじれ角を有する。液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層５の厚さｄとの積によって与えられる液晶層５のリタデーション値Δｎ・ｄは０．３０〜２．００μｍである。
【００６９】
本発明に従って、グレアの影響が少なく、明るく表示性能に優れた光反射性構造体を形成するには、たとえば、図１，２，３ａ，３ｂを参照して以下のようにして行うことができる。
【００７０】
まず、表面が平滑な透明基板の一方（図１では下側の透明基板２）の面上に、図２に示すように、熱硬化性を有する感光性樹脂を用いて感光性樹脂層３１ａを所定の厚さで塗布形成し、所定の光透過パターンを有するフォトマスク３２を介して、プロキシミティ方式により露光した後、感光性樹脂層３１ａを現像する。これにより、図３ａのように、露光の回折と干渉とによる透過光の強度分布の差に起因する小刻みな凹凸を傾斜面に有する複数の凸状帯および／または凹状帯を持つ不溶化樹脂層３１ｂが形成される。光源としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯等を使用できる。
【００７１】
ついで、所定温度で加熱処理することにより、不溶化樹脂層３１ｂの硬化を促進するとともに、小刻みな凹凸を溶融消滅させて表面の平滑度を向上させることにより、図３ｂに示すように硬化樹脂層３１ｃが形成される。この硬化樹脂層３１ｃは上記凹凸層１２に該当し、所定方向に関し非対称な断面形状を持ち、表面の平滑な複数の凸状帯および／または凹状帯よりなる光反射面である光反射領域を形成するための凹凸を与える層である。
【００７２】
なお、本発明において非対称な断面形状とは、図３ｂのように、凸部の最高点を通って基板面に垂線Ｌを立てた場合に、その両側の長さＸとＹとが異なることを意味する。凹部の場合は最低点を通って基板面に垂線を立てた場合に、その両側の長さＸとＹとが異なることを意味する。
【００７３】
また、表面が平滑であるとは、図３ｂを図３ａと比較した場合に分かるように、小刻みな凹凸が減少または消滅したことを意味する。
【００７４】
上記のフォトマスク３２に設けるパターンは、ライン状の遮光部と透過部とを有し、遮光部の幅と透過部の幅との少なくともいずれか一方が単調に変化するようになしたものを使用することができる。これにより、光透過量に濃淡が生じ、所定方向に非対称な断面形状を有する凸状帯および／または凹状帯を形成することができる。遮光部はグレースケール像を与えるものでもよい。このようなパターンは、プロキシミティタイプの露光機に適した大型サイズのフォトマスクにおいて容易に作製できるサイズである。なお、凸状帯および／または凹状帯は必ずしも光反射領域の全面をカバーする必要はなく、部分的に平坦な箇所があってもよい。
【００７５】
このパターンの一例を図４に模式的に示す。なお、図４以降のパターンまたは光反射領域の模式図においては、その左下にｘ軸の＋方向を紙面に向かって右方向とし、ｙ軸の＋方向を紙面の上方向として示してある。ｙ軸の＋方向を紙面の上方向として示したのは、実際に表示装置を使用するときには、紙面をディスプレー外面と考えた場合に、紙面の上方向をｙ軸の＋方向としてディスプレーを眺める場合に、本発明の効果が最もよく発揮される場合が多いからである。なお、上記態様１７等における「ｙ軸の＋方向」は、そのｘｙ平面上で自由に定めることができ、必ずしもここでいう紙面の上方向を意味すると限らない。ただし、通常の表示装置の使用態様からすれば、ここでいう紙面の上方向と一致する場合が好ましいことが多い。
【００７６】
図４において、パターン１０１は、幅Ｗ１０２を有する斜線部で示されるライン状の遮光部１０２と、その間にある幅Ｗ１０３を有する白抜き部で示されるライン状の透過部１０３とよりなる。遮光部１０２はその幅Ｗ１０２が下から上に向けて単調に減少している。一方、透過部１０３の幅Ｗ１０３は逆に下から上に向けて単調に増加している。
【００７７】
なお、本明細書では、パターンやその他の箇所について、個々を区別して表す場合には１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄと言うように表し、代表的に纏めて表す場合には１０１と言うように表す場合がある。
【００７８】
遮光部の幅と透過部の幅との少なくともいずれか一方が単調に変化する組み合わせとしては、上記のように単調減少と単調増加との組み合わせの他に、単調減少または単調増加と一定幅との組み合わせでもよい。ただし、単調減少同士または単調増加同士の組み合わせはよい結果が得られない場合が多い。
【００７９】
図４のパターンを使用して得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図を図５に示す。図５において、光反射領域５１は、本発明に係る、所定方向に関し非対称な断面形状を持ち、表面が平滑な複数の凸状帯および／または凹状帯よりなる光反射領域の一例である。このような形状の光反射領域は、光の特定方向反射性を有する。図５の場合の所定方向はｙ軸方向である。また、凸状帯の幅２０１は図４のパターン１０１に対応するものである。
【００８０】
フォトマスクの遮光部と透過部とのそれぞれの幅を１〜１５μｍの間にあるようになし、パターンの周期を２０〜６０μｍとすることが好ましいことが判明した。図４の例でいえば、幅Ｗ１０２や幅Ｗ１０３を１〜１５μｍの間の値にし、パターン１０１ａ〜１０１ｄの周期を２０〜６０μｍとし、その数値範囲で幅Ｗ１０２や幅Ｗ１０３を単調に増加または減少させることを意味する。
【００８１】
これにより、図４の場合にはｙ方向における内面反射光の散乱指向性が得られる。すなわち、このようなパターンを設けたフォトマスクを使用して得た硬化樹脂層上に形成した反射層の表面が硬化樹脂層表面の形状を反映することにより、反射層で反射した光が特定の方向に反射されるとともに、傾斜面の幅や傾きが一定範囲でばらつくことによりその反射光の散乱性が生じるのである。
【００８２】
遮光部と透過部とが持つライン状の形状は、その少なくとも一方を曲線または直線で形成することが好ましい。この形状は、図４のごとく直線状であっても、図６のごとく曲線のつながりであっても、図７，８のごとく、直線の折れ曲がりのつながりにより曲線を模したものであってもよい。
【００８３】
図６〜８のパターンは、曲線形状の一つである波状のパターン形状の幅を段階的に変化させて光透過量の濃淡を図のｙ軸方向に形成させるようにしたものである。波状におけるｘ軸方向の周期１０４は、１０〜１００μｍであることが好ましい。この周期のばらつきと波状のパターン形状とによって、図６〜８に示すように設けたフォトマスクを使用して得た反射層で反射した光はｙ軸方向とともにｘ軸方向についても内面反射光の散乱指向性を生じる。
【００８４】
図８では、パターンの波の向きが１０１ｃで変化している。このような変化も好ましい場合がある。
【００８５】
また、ｘ軸方向の周期１０４に対する振幅１０５または１０６の比率は０．０５〜１であることが好ましい。内面反射光の散乱指向性を得やすいからである。
【００８６】
図９のパターンでは、ｙ軸方向の幅Ｗ１０２とＷ１０３とを段階的に単調変化させることにより、光透過量の階調の濃淡を生じさせることのできる短冊状階調領域１０７を形成し、これをｘ軸方向に連ねることにより、矩形の集合である遮光部１０２と透過部１０３とのｘ軸方向の周期１０４を一定に揃えた所定のパターンを得ている。これも波状の形状の一種である。なお、パターン１０１ｄ，ｅのｘ軸方向の周期の位相は、パターン１０１ａ，ｂのｘ軸方向の周期の位相に対し、周期１０４の１／２だけずれている。
【００８７】
図１０のパターンでも、上記図９と同様、短冊状階調領域１０７（たとえば１０７ａ〜１０７ｃ）を、ｘ軸方向に波状に連ねて形成してある。ただし、図９と異なり、ｘ軸方向の周期１０４は一定ではなく、ｘ軸方向の周期の位相は、ｙ軸方向に関しずれていない。
【００８８】
矩形の集合である遮光部１０２と透過部１０３とのそれぞれの幅は１〜１５μｍの範囲であり、パターンの周期１０１は２０〜６０μｍの範囲内の一定の値で形成されている。波状におけるｘ軸方向の周期１０４は、１０〜１００μｍであることが好ましい。また、ｘ軸方向の周期１０４に対する振幅１０６の比率が０．０５〜１であることが好ましい。
【００８９】
パターンは、液晶表示部に相当する反射層部分に凹凸が生じるように作成されるが、必ずしもこの「液晶表示部に相当する反射層部分」の全面をカバーする必要はない。たとえば、図１１，１２のように、本発明に係るパターンとは異なる任意のパターン５５を設けてもよい。この任意のパターン５５を設ける箇所や形状は、本発明の効果が確保される限り、用途によって自由に選択することができる。
【００９０】
なお、図１１には透過部の幅が大幅に広い部分がある。このように部分的に透過部の幅が大幅に広いと、凹凸の傾斜が大幅に緩やかになったり、部分的に平坦になったりすることもある。
【００９１】
また、図１２は、ｙ軸方向やｘ軸方向に見た場合、異なった三種類の波状のパターンが混合して存在するフォトマスクの例でもある。
【００９２】
本発明に係る感光性樹脂層は、このようなフォトマスクを介して、プロキシミティ方式により露光し、現像する。プロキシミティ方式とはフォトマスクを感光樹脂とは接触させず、その近傍（プロキシミティ）に設置する方式である。感光樹脂層表面とフォトマスクとの間隔（プロキシミティギャップ）は、通常４０〜３００μｍが好ましい。コリメーションアングルは１〜４゜が好ましい。
【００９３】
コリメーションアングルを１〜４゜にするのは、小刻みな凹凸を傾斜面に有しつつも全体としては一つのまとまりとしての非対称な断面を有する凸状帯や凹状帯を造り出し、これによって光の特定方向反射性と内面反射光の散乱指向性とを反射面に付与しやすいからである。なお、あるコリメーションアングル値とあるプロキシミティギャップとの組み合わせで得られるのと同様の効果は、より大きなコリメーションアングル値とより小さいプロキシミティギャップとの組み合わせで得られる傾向がある。
【００９４】
ここで、上記所定の方向はディスプレー外面と平行な面上にあって、光の特定方向反射性を実現したい方向を意味し、目的に応じて任意に定めることができる。これを図１３を用いて説明する。
【００９５】
図１３は携帯電話１３１の側断面の模式図である。図１３は、操作面１３３の上にあるディスプレー１３２を目１３４が見ている状態を表す。この場合、紙面に沿う方向の入射光１３５のうち、ディスプレー１３２の外面１３８で反射する光はディスプレー外面１３８に垂直な線Ｚ−Ｚについて線対称の反射光１３６となるが、本発明に係る所定方向に非対称な断面形状を持つ光反射領域をデフォルメして示す凹凸層（または硬化樹脂層）１２上の反射面（または反射領域）で反射する光は光反射領域の斜面に垂直な線Ｚ’−Ｚ’について線対称の反射光１３７となる。
【００９６】
このため、反射光１３７を目視する場合には、ディスプレー外面１３８での反射光１３６は邪魔にならず、グレア回避効果が得られる。本発明に係る光反射領域は、このグレア回避効果を実現するための領域である。なお、反射光１３７は、ディスプレー１３２の外面１３８に直交することが好ましい。
【００９７】
熱硬化性を有する感光性樹脂を使用する理由は、上記のように加熱処理する場合に、その前の感光現像処理である程度硬化した不溶化樹脂層を充分に硬化させるとともに、樹脂を軟化させ、熱ダレにより非対称な断面形状の凸状帯および／または凹状帯の表面上にある小刻みな凹凸を溶融消滅させ、平滑にするためである。このような樹脂としては、ポジ型感光性樹脂やネガ型感光性樹脂を使用することができる。
【００９８】
ポジ型感光性樹脂は通常溶媒揮散型（溶媒可溶型）であり、たとえばＪＳＲ社製ＰＣ４１１Ｂ，ＰＣ４０３，ＰＣ４０９、東京応化社のＯＥＢＲ−１０００などが例示される。ネガ型感光性樹脂としては新日鐵化学社のＶ２５９ＰＲシリーズなどが例示される。その塗布厚は０．５〜１０μｍが現実的な範囲であるが、塗り易さおよびガラス基板との熱膨張差などを考慮すると、１〜５μｍの範囲が好適である。感光性樹脂はスピンナーなどにより均一の厚さに塗布することができる。なお、感光性樹脂は、露光強度に応じて中間的な反応を示すようにすることができるため、露光強度分布に応じた形状を造ることができる。たとえばＰＣ４１１Ｂは１００ｍＪ／ｃｍ2まで、ほぼ直線的に反応率が変化する。
【００９９】
加熱処理に際し、所望の熱硬化性と表面を平滑にする機能とを有するか否かは、上記のような凹凸部を実際に形成し、感光現像加熱処理を行って決定することができる。硬化樹脂層の表面が平滑になったかどうかや平滑度が向上したかどうかは、表面の目視観察、表面粗度の評価、特定方向反射性の評価、グレア回避効果の把握等様々な方法で確認することができる。なお、感光処理するに先立ってプリベークして溶媒を揮散させる前処理を行うことが多い。
【０１００】
加熱処理としては、公知のどのような方式を採用することもできる。検討の結果、所定の断面形状を得るには、感光性樹脂としてポジ型感光性樹脂を使用し、加熱処理の処理温度が１５０〜２６０℃、処理時間が１分以上であることが好ましいことが判明した。たとえば１５０〜２６０℃に保温されたクリーンオーブンで６０分間加熱する方式が考えられる。
【０１０１】
なお、加熱の初期は、軟化が起こりやすいように不溶化樹脂層の全体を急速に加熱することが好ましい。たとえば、不溶化樹脂層の表面温度が室温から１５０℃以上の温度になる時間は３０秒以下であることが好ましい。そのためには接触熱伝導加熱方式等の熱容量の大きい方式を採用することが好ましい。その後は他の方式、たとえば対流方式等で加熱してもよい。具体的には、１５０〜２００℃のホットプレートで１〜５分、その後焼成硬化のために２００〜２６０℃のクリーンオーブンで６０分間加熱するように、加熱処理工程を分離する方式や枚葉投入方式のクリーンオーブンが考えられる。
【０１０２】
透明基板２上に上記のようにして形成された、硬化樹脂層３１ｃに相当する凹凸層１２上に、金属膜よりなる半透過光反射層１３が形成される。
【０１０３】
なお、図１に示すように、感光性樹脂を透明基板２の一方の全面に塗布し、樹脂層のほぼ全面を露光して現像し、その後加熱処理して、透明基板２の表面のほぼ全面に渡って所定の凹凸面を有する硬化樹脂層３１ｃを形成してもよく、シール１７の内側のみに塗布し、露光現像加熱処理して、透明基板２の表面のうち、シール１７の内側にのみ所定の凹凸面を有する硬化樹脂層を形成してもよい。
【０１０４】
後者の場合は、感光性樹脂を塗布する部分と塗布しない部分との間に段差が生じ、その上に各種の層を形成する場合に不利な場合がある。前者の場合、半透過光反射層１３は液晶表示部に相当する部分のみに形成されるが、この層は薄いので、上記のような段差を生じる原因とはならない。
【０１０５】
前者の例に従って説明すると、半透過光反射層１３および半透過光反射層１３が形成されていない凹凸層１２を覆って、表面を平坦化するための平坦化層１１が形成される。そして、この平坦化層１１の上に透明電極４が形成される。
【０１０６】
なお、以上は、本発明の製造方法について主に説明したが、本発明の検討の結果、方法の如何を問わず、光反射性構造体が次の特性を有していることが重要であり、これにより、グレアの影響が少なく、明るく表示性能に優れた光反射性構造体および反射型液晶表示装置／半透過型液晶表示装置が実現できることが判明した。
【０１０７】
すなわち、光反射領域を含む光反射層を有する光反射性構造体において、光反射領域が所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯を含み、凸状帯および／または凹状帯の幅が２０〜６０μｍの間にあり、凸状帯および／または凹状帯の表面が平滑である光反射性構造体である。
【０１０８】
図５の光反射領域５１は上記光反射領域の一例であり、凸状帯５３は、幅が２０〜６０μｍの間にある上記凸状帯および／または凹状帯の一例である。表面５２は平滑であり、凸状帯および／または凹状帯の表面が平滑であることの一例となっている。また、高さ５４を示す部分が、この場合の所定方向であるｙ軸方向における非対称な断面形状を表している。
【０１０９】
また、図１９は、図７のパターンを使用した場合に生じる光反射領域と凸状帯および／または凹状帯の他の一例である。また、図２０は、図８のパターンを使用した場合に生じる光反射領域と凸状帯および／または凹状帯の他の一例である。
【０１１０】
上記の凸状帯の高さおよび／または凹状帯の深さが１〜５μｍの間にあることが好ましい。たとえば図５の高さ５４がこの凸状帯の高さおよび／または凹状帯の深さの一例である。
【０１１１】
このような光反射性構造体としては、ディスプレー外面に平行な面をｘｙ平面とした場合に、上記所定方向がｙ軸方向であり、凸状帯および／または凹状帯が、ｘ軸方向に関し、規則的または不規則的な振幅２０５，２０６と規則的または不規則的な周期２０４とで連なる波状形状として構成されていることが好ましい。図２０はその一例であり、凸状帯が、ｘ軸方向に関し、図８のフォトマスクパターンのｘ軸方向の周期１０４に対応して規則的なｘ軸方向の周期２０４と規則的な振幅２０６とで連なる波状形状として構成されている。このようなｘ軸方向の周期と振幅とは散乱指向性を与えるのに寄与する。
【０１１２】
上記ｘ軸方向の周期としては、１０〜１００μｍの間にあることが好ましい。このような周期は、上記のようにフォトマスクパターンのｘ軸方向の周期を規定することによって実現することができる。
【０１１３】
また、上記ｘ軸方向の周期に対する振幅の比率としては０．０５〜１の間にあることが好ましい。具体的には、たとえば先述のごとく、フォトマスクパターンのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率を規定することによって実現することができる。
【０１１４】
内面反射光の散乱指向性に寄与する効果をより大きくするためには、光反射領域中に、周期に対する振幅の比率が異なるｘ軸方向の周期と振幅との組み合わせが二種以上存在することが好ましい。具体的には、たとえば先述のごとく、図７のようなフォトマスクパターンによりそのような光反射領域を実現することができる。
【０１１５】
さらに、複数の帯の波状形状について、そのｘ軸方向の周期の位相がｙ軸方向に関しそれぞれずれていることが好ましい場合がある。具体的には、たとえば先述のごとく、図９，１１のようなフォトマスクパターンによりそのような光反射領域を実現することができる。たとえば、図１１の周期１０１ａと１０１ｂとのｘ軸方向の位相を比較するとｙ軸方向に関しそれぞれずれていることが理解される。
【０１１６】
なお、ｘ軸方向の周期が一定であり、ｙ軸方向に関するｘ軸方向の周期の位相のずれが周期の２分の１であるようにすると規則的な構成要素を使用して不規則な構成の光反射領域を容易に得られるため、有用である。具体的にはたとえば、図２３に示すように、図９のようなフォトマスクパターンを使用して得られる反射層の光反射領域である。
【０１１７】
さらに、ｘ軸方向の位相がｙ軸方向に関しずれている場合とは対照的に、光反射領域をｘ軸方向について複数のサブ領域に分割した場合、サブ領域のｙ軸方向の位相がｘ軸方向に関しそれぞれずれていることも好ましい場合がある。具体的には、たとえば、図２１のようなフォトマスクパターンから得られる図２２のような光反射領域である。なお、図２１は、ずれの状態をわかりやすくするため、サブ領域に対応するパターン部分を二つ部分的に示してある。
【０１１８】
本発明に係る所定方向に非対称な断面形状を持つ凸状帯および／または凹状帯は、所定方向を向く傾斜面とその逆方向を向く傾斜面とに分けて考えた場合に、所定方向を向く傾斜面の面積の方が多いことを意味すると考えることができる。
【０１１９】
具体的には、この所定方向をｙ軸の＋方向とした場合、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内、ｙ軸の＋方向を傾斜面の法線のベクトル成分として有する傾斜面部分の占有率が５５％以上９０％以下であることが好ましいことが判明した。これにより、上記の「所定方向に非対称な断面」の非対称性や、特定方向反射性やグレア回避効果を客観的に把握することが可能となる。
【０１２０】
このような傾斜面部分の占有率は、たとえば凸状帯および／または凹状帯の傾斜面を三角形の集合であるポリゴンとしてとらえ、ポリゴンを形成する全三角形の総面積に対する垂直線のベクトル成分としてｙ軸の＋方向を有する三角形の合計面積の比率として求めることができる。
【０１２１】
上記は主に、光を特定の方向へ反射させる光の特定方向反射性の観点から傾斜面を規定したものであるが、反射光について散乱指向性を与える意味からは、ｘｙ平面の法線方向と傾斜面の法線方向とがなす角度を傾斜角度と定義した場合、ｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲における傾斜角度分布の存在率が、傾斜角度２〜１０°の範囲に極値を少なくとも１個有することが好ましく、特に極値がｙ軸の＋方向にあることがより好ましい。これにより、上記の内面反射光の散乱指向性や視認容易性を客観的に把握することが可能となる。なお、ｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲とは、図２４に示すβの角度の範囲を意味する。また図１３の角度αはこの傾斜角度を表している。
【０１２２】
ここでも、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面を三角形の集合であるポリゴンとしてとらえ、「傾斜面の法線方向」を個々の三角形の垂直線の方向として傾斜角度を求め、その分布をｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲について求めることで、上記の極値を把握することが可能である。極値がｙ軸の＋方向にあることが好ましいのは、反射光についてｙ軸方向の散乱指向性を得やすいからである。
【０１２３】
上記構造の光反射性構造体に関し、これまでは、主に所定方向に非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯の全部が光反射領域である場合について説明した。しかしながら、本発明はこのような場合にのみ限定されるものではなく、所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯の一部が光反射領域である場合も含まれる。この場合、所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯の一部が光反射領域であるとは、光反射領域でない凸状帯および／または凹状帯が存在することも、個々の凸状帯および／または凹状帯についてその一部が光反射領域となっていることも意味し得る。このような場合には、光反射領域にハーフミラーや全反射ミラーとスリットとを組み合わせて使用するタイプのミラーを使用せず、スリット無しの全反射ミラーを使用して、外部からの入射光を光反射領域で全反射させるようにし、凸状帯および／または凹状帯のうち光反射領域に使用されない部分については光が透過する領域（光透過領域）とすれば、バックライト不使用時にも充分な明るさが実現でき、またバックライト使用時には光透過領域を介して充分なバックライトを利用できるようになる。
【０１２４】
なお、本発明に関する説明では、「凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について」という前提が使用される場合が多いが、この場合の「凸状帯および／または凹状帯の一部」も上記と同様の意味合いを有する。
【０１２５】
上記の構造の光反射性構造体については、所定方向に関し非対称な断面形状を持つ複数の凸状帯および／または凹状帯がある場合、たとえば凸状帯がある場合には、両側の傾斜面の内図３ｂの両側の長さＸとＹとのうちより短い方の傾斜長（図３ｂではＹ）を有する傾斜面については、図１３についての説明から理解されるように反射光として利用されないという点やより長い方の傾斜長（図３ｂではＸ）を有する傾斜面においては、その裾野部分（図１３では番号１３９で示してある）で反射する光がその頂部（図１３では番号１４０で示してある）で反射する光よりも液晶表示装置内での光路長が長くなる結果、裾野部分１３９での反射光の利用効率が頂部１４０での反射光の利用効率より小さくなるという点が、さらに改良を施すことができる点として考えられる。この事情は、凸状帯の代わりに凹状帯がある場合でも同様である。ただし、凹状帯においては、凸状帯の裾野部分に該当するのは底部である。ここで本発明において「裾野部分」とは、凸状帯の頂部を含まない光反射層部位を意味する。傾斜面の内どの程度までを裾野部分と呼ぶか、凹状帯の底部と呼ぶかは任意に定めることができる。
【０１２６】
上記のような点を改良した光反射性構造体として、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面には光反射領域を設けず、光透過領域を設けることが好ましい。この様子を図２５に模式的に示す。
【０１２７】
このようにすると、光透過領域２５２を介してバックライトの光を利用することができるので、バックライトを利用する場合に、より明るく表示性能に優れた光反射性構造体となるからである。
【０１２８】
この場合、光反射領域２５１がハーフミラーや全反射ミラーとスリットとを組み合わせて使用するタイプのミラーから成り立っていてもよいが、スリット無しの全反射ミラーから成り立っていると、バックライトを利用しない場合には光反射領域で全反射でき、バックライトを利用する場合には光透過領域２５２を介してバックライトの光を利用できるのでより好ましい。このような構造の反射層の模式的斜視図を図２６，２７に示す。
【０１２９】
また、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部に光反射領域を設けず、光透過領域を設けることも有用である。この様子を図２８に模式的に示す。図中２５２−１の部分が凸状帯の裾野部分に設けられた光透過領域である。こうすることにより、液晶表示装置内での光路長が長くなる光反射層部位を光透過領域２５２−１に変え、この光透過領域２５２−１を介してバックライトの光を利用できる。この場合にも光反射領域がスリット無しの全反射ミラーから成り立っていることが好ましい。このような構造の反射層の模式的斜視図を図２９，３０に示す。
【０１３０】
さらに、図３１に模式的に示すように、このようにして裾野部分や底部に設けた光透過領域上のＣＦ３１１については、その膜厚が光反射領域上のＣＦ３１２の膜厚より厚くすることが好ましい。光透過領域を介するバックライトの光はＣＦを一回通過するだけであるが、光反射領域で反射する光はＣＦを二回通過するため、両者の間で光の色純度と明るさのバランスを取るにはこのようにＣＦに厚薄を設けることが有用であるからである。この場合の膜厚の厚薄は、客観的には、図３１に示すように、領域Ｓ1に含まれるＣＦ部分の断面積を領域Ｓ1の長さＬ1で除した値と、領域Ｓ2に含まれるＣＦ部分の断面積を領域Ｓ2の長さＬ2で除した値との比較で決めることが可能である。なお、図３１ではＣＦが凸状帯の直上にある等、図１とは断面構造が異なっているが、これは説明の便宜のためのものであり、図１のように配置しても良いことはいうまでもない。
【０１３１】
これに対し、凸状帯および／または凹状帯の一部または全部について、凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部に、上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けることも明るく表示性能に優れた光反射性構造体を実現する上で有用である。この場合は、裾野部分や底部をバックライトの光を通すために利用するのではなく、光反射領域として利用し、その部分を介する光の光路長が長い点に鑑み、ＣＦ層を排除するのである。この部分では色純度が若干犠牲になるものの、明るさを大きく改善することが可能となる。この様子を図３２に模式的に示す。この場合は、ＣＦ層なしの部分３２１を設けた構造と、より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域２５２を設けた構造とを組み合わせてある。
【０１３２】
なお、このようなＣＦ層なしの部分３２１は、配置の精度によっては、隣接する光透過領域２５２にまでおよぶことも考えられる。その場合には、バックライトがＣＦを通過しないことになるので一般的には好ましくない。そのような場合を防止するには、図３３に模式的に示すように光反射領域２５１をより短い方の傾斜長を有する傾斜面まで延ばし、ＣＦ層なしの部分３２１と光透過領域２５２とが隣接しない構造とすることが好ましい。
【０１３３】
上記の構造は、複数の凸状帯および／または凹状帯の一部のみであってもよい。たとえば、凸状帯の頂部に、上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けた構造が共存していてもよい。凸状帯の頂部にこのような構造を設けることは比較的容易であり、明るく表示性能に優れた光反射性構造体を作製する上で効果がある場合がある。
【０１３４】
図３４，３５は、このような構造の反射層とＣＦとの関係を示す模式的斜視図である。図３４は反射層の構造を表し、図３５はＣＦ層とＣＦ層なしの部分とを示している。図３４中、斜線部が光反射領域２５１、横線部が光透過領域２５２を表し、図３５中、斜線部がＣＦ層部分１０、白抜き部がＣＦ層なしの部分３２１を表す。図３５では、左の方に記載されているように、赤色と緑色と青色とよりなる三種類のＣＦが使用されている。図３４の６個の凸状帯は、上から順に、二つずつが図３５の赤色と緑色と青色のＣＦに対応する。この場合、Ａ−Ａ断面図は図２５の模式図のようになり、Ｂ−Ｂ断面図は図２８の模式図のようになる。
【０１３５】
なお、図３４に代えて、図４４のように、光反射領域を部分的に短い方の傾斜長を有する傾斜面まで延ばした構造とし、また、図３５に代えて、図３６のように、ＣＦ層なしの部分３２１を縦長の形状にする方が好ましい場合がある。
【０１３６】
この形状の場合は、凸状帯の裾野部分および／または凹状帯の底部以外の場所である頂部にも、上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けることになるが、ＣＦ層なしの部分３２１の配置（アライメント）が容易になり、前者の場合のように、配置（アライメント）の精度によっては、ＣＦ層なしの部分３２１が隣接する光透過領域２５２にまでおよんでしまい、バックライトがＣＦを通過しないという問題を防止することが容易になるからである。この場合、Ｂ−Ｂ断面図は、前者の場合と同様図２８の模式図のようになるが、Ｃ−Ｃ断面図は図４５の模式図のようになる。
【０１３７】
なお、このようにＣＦ層なしの部分を設ける場合にも、光透過領域を併設する場合には光反射領域がスリット無しの全反射ミラーよりなる方が好ましい場合が多い。
【０１３８】
図４０〜４３は、このようにして作製された光反射性構造体をディスプレー外面１３８に垂直な方向から見た模式図である。図４０，４１，４３は光反射領域２５１と光透過領域２５２の分布パターンを、図４２はＣＦのある部分３２２とない部分３２１との分布パターンを示している。なお、符号４５１はブラックマスク（ＢＭ）を表している。図４０または図４１のパターンと図４２のパターンとを組み合わせ、また、図４３のパターンと図４２のパターンとを組み合わせて、光反射性構造体を構成することができる。ＣＦのない部分は図４２のようにもっとも効率の良さそうな場所に設けるようにしてよい。また、バックライトを使用する場合と使用しない場合とのバランスを取るため、図４３に見られるように、凸状帯の頂部に光透過領域が存在していてもよい。
【０１３９】
なお、光透過領域やＣＦのない部分を設けるには、公知のフォトリソグラフィの技術を利用することができる。また、ＣＦに厚薄を持たせるには、凹凸の段差を利用し、ＣＦの一回塗布で厚薄に仕上げる方法、またはＣＦを複数回塗布する方法等を利用することができる。
【０１４０】
これらの光反射性構造体は、表示のコントラスト比も高く、従来よりも見栄えのよい半透過型または反射型の表示装置を実現できる。特に、液晶表示素子のために使用すると、低消費電力性と見やすい表示とを同時に達成できるので、たとえば携帯電話に用いた場合、そのディスプレーが飛躍的に明るくなり、従来にない良好な表示機能を達成できる。
【０１４１】
しかしながら本発明に係る光反射性構造体は、上記のみに適用を限定されるわけではなく、本発明の趣旨に反しない限り、ＴＦＴなどの他の液晶モードを含め、公知の表示装置にも適用できることは言うまでもない。
【０１４２】
半透過型や反射型の液晶表示装置の要素として使用する場合には、本発明に係る光反射性構造体が液晶表示のピクセルサイズ毎に同一のパターンとなっていることが好ましい。このようになっていると、ピクセル毎の特定方向反射性や反射光の散乱指向性の間にバラツキが無くなるからである。
【０１４３】
また、半透過型や反射型の液晶表示装置の要素として使用する場合には、さらに透過性の拡散層を有することが好ましい。凹凸の周期性に伴うモアレ等の好ましくない現象を抑制し、また光の散乱性を向上でき、より見栄えのよい表示を達成できるからである。
【０１４４】
【実施例】
次に本発明の実施例を詳述する。
【０１４５】
［例１］
表示部のサイズが３．７８ｃｍ×５．０４ｃｍで、１２０×１６０×ＲＧＢピクセル数の半透過型液晶表示装置を以下のようにして形成した。これは、基本的に図１と同様の構成を備えた液晶表示装置である。以下、図１，２，１４〜１７を用いて説明する。
【０１４６】
図１を参照して、０．５ｍｍ厚のガラス製透明基板２を用い、液晶層５には２４０°ツイストのスーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶を用い、液晶の屈折率異方性Δｎは０．１３、セルギャップは５μｍとした。Δｎ・ｄは０．６５μｍであった。また、位相差板６のΔｎ・ｄは０．１３８μｍ、位相差板７のΔｎ・ｄは０．３８５μｍとした。半透過光反射層１３と凹凸層１２とを、図１のように配置した。
【０１４７】
図１４は、３５０ｍｍ×４８０ｍｍサイズの大型基板から液晶表示素子を多数個取りで製造する場合の平面レイアウトを示す模式図である。液晶表示部の最小単位は３０５μｍ×９５μｍであり、線間は１０μｍとした。よって、ｘ軸方向の配列周期は１０５μｍピッチ、ｙ軸方向の配列周期は３１５μｍピッチに設定した。
【０１４８】
凹凸層１２の形成は以下のようにして行った。スピンナーを使用して、ＪＳＲ社製のポジ型感光性樹脂ＰＣ４１１Ｂを、透明基板２上に厚さ５μｍに塗布した後、８０℃で１０分間プリベークを行った。次に、図２に示したように、そのポジ型感光性樹脂膜３１ａ上にフォトマスク３２を置き、日立電子エンジニアリング社製のプロキシミティタイプの一括露光機ＬＥ４０００Ａにて、高圧水銀灯を使用し、波長３６５ｎｍ、露光量１００ｍＪ／ｃｍ2、プロキシミティギャップ１５０μｍ、露光機のコリメーションアングル２．０°の条件で露光した。露光は１回で行った。なお、場合によっては複数回露光を行ってもよい。
【０１４９】
フォトマスク３２には、図１５に示すようなサイズで、ｙ軸方向のパターンの周期が３５μｍ、ｘ軸方向の波状形状の周期が３５μｍのパターンを、図１６に示すように配置した。
【０１５０】
上記のフォトリソ工程の後、液温２３℃の条件下、０．５重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液にて６０秒間現像し、２４０℃に温度調節された枚葉投入式のクリーンオーブンで６０分間加熱処理した。本条件では、ポジ型感光性樹脂において溶融作用が起きるのは投入から約２分以内であり、その後は主に硬化作用が進行した。
【０１５１】
これにより、レーザ顕微鏡で測定した実測図である図１７に示すように、滑らかな傾斜面を有する所定方向に非対称な断面形状の凹凸が形成され、この凹凸が多数集合した凹凸層１２がガラス基板上に形成された。この凹凸の幅はフォトマスクパターンとほぼ一致している。この場合、図１４に示したように、透明基板２の周囲約１０ｍｍは製造に必要な周辺枠である。
【０１５２】
また、一般に凸状帯の高さおよび凹状帯の深さを増加させるには、露光量を増やすことが行われるが、露光量以外に、ポジ型感光性樹脂のプリベーク温度の降温、プリベーク時間の短縮、現像温度の上昇、現像液濃度の上昇、現像時間の延長等によっても、凸状帯の高さおよび凹状帯の深さは増加する。また、その逆の操作を行えば、凸状帯の高さおよび凹状帯の深さは減少する。このため、一定の凸状帯および凹状帯を形成するには、露光量、プリベーク温度、プリベーク時間、現像温度、現像液濃度、現像時間等を一定にする必要がある。
【０１５３】
つぎに、図１８に示すように、この基板の一面に形成された凹凸層１２上のうち、液晶表示部に相当する部分に、アルミニウムを蒸着法によって成膜し、半透過光反射層１３を設け、本例の光反射性構造体を形成した。なお、半透過光反射層１３上部には、ＳｉＯ2もしくはＳｉＯ2／ＴｉＯ2／ＳｉＯ2のような積層構造をさらに設けることにより、反射色の調整や、反射強度を制御することも可能である。
【０１５４】
次に、半透過型液晶表示装置を組み立て、表示装置としての性能を評価した。ＳＴＮ液晶の駆動は複数行を同時選択する複数ライン同時選択法（ＭＬＡ法）を採用し、４行同時選択を行った。ＭＬＡ法については、特開平第６−２７９０７号公報、特開平第８−６３１３１号公報、特開平第８−２３４１６４号公報、特開平第８−４３５７１号公報などに記載されている。なお、ＲＧＢマイクロカラーフィルタを設けて６５Ｋの発色を可能とした。
【０１５５】
このようにして、バックライトと外光との両方を使用できる半透過・反射型の機能を有し、表示コントラスト比の最大値が４０、視角の広さが±３０°以上の結果が得られた。また、消費電力は２ｍＷ以下で、表示輝度は５０ｃｄ／ｍ2が得られた。実際の目視でも、グレアの影響を回避して明るい表示を見ることができることが判明した。
【０１５６】
この方法で作製した光反射性構造体はプロキシミティタイプの一括露光機を使用して容易に充分な凹凸精度を得ることができ、製造が容易で、品質再現性がよいことが示された。
【０１５７】
［例２］
ＣＦ１０が凹凸層１２と反射層１３上とに形成され、絶縁層１４が凹凸層の対向基板側に形成され、一方の平坦化層１１が省略された以外は図１とほぼ同様の構成を備えた液晶表示装置（図３７）において、アルミニウム蒸着法によって成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングとによって、液晶表示部に相当する部分の各ピクセルに、図３８に示すような凹凸層の上に図３９に示すパターンの反射層１３を設けた。
【０１５８】
また、ＢＭ（ブラックマスク）とＣＦとについては、図４２に示すパターンを設けた。ＣＦは、赤色、緑色、青色とも同じパターンと同じ膜厚とを採用した。
【０１５９】
上記のＢＭのパターニングでは、フォトリソグラフィーの方法におけるＢＭ材に、新日鐵化学製のネガ型感光性樹脂の色材Ｖ２５０１ＢＫを用い、焼成後の最も厚い部分の膜厚を１μｍとした。
【０１６０】
上記のＣＦのパターニングでは、フォトリソグラフィーの方法における各ＣＦ材に、三菱化学製のネガ型感光性樹脂の色材ＲＥＲ０４０４（赤）、ＲＥＧ０４０４（緑）、ＲＥＢ０４０４（青）を用い、焼成後の最も厚い部分の膜厚を２．５μｍとした。
【０１６１】
上記の条件下、凸状帯の短い方の傾斜長を有する傾斜面および裾野部分に全反射膜を設けない透過部分を形成し、凹凸形状の段差とＣＦ材の一層塗布により、光透過領域２５２上におけるＣＦの最大の膜厚が２．５μｍ、２次元単純断面の平均膜厚が２．０μｍ、光反射領域２５１上におけるＣＦの最小の膜厚が０．８μｍ、２次元単純断面の平均膜厚が１．３μｍの、図４６、４７に示すような断面構造が得られた。
【０１６２】
なお、図４６には図４２におけるＢＭ４５１の断面形状も示されている。また、図４６には、上部にＣＦ層を有さない光反射領域が中央部分にあるが、その前後では、上記のように、凸状帯の短い方の傾斜長を有する傾斜面および裾野部分に全反射膜を設けない透過部分を形成することをやめ、ＣＦ層なしの部分と光透過領域とが隣接しないように光反射領域を延長してある。これは、バックライトがＣＦ層なしの部分を通過することを防止するためである。
【０１６３】
上記以外は、例１と同様にして、半透過型液晶表示装置を組み立てた。この結果、ＴＯＰＣＯＮ社の輝度色彩計ＢＭ−７を使用して、ＣＩＥ（国際照明委員会：Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）１９３１表色系（ＣＩＥ １９３１ ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｏｒｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）に基づく色面積を測定したところ、５０の結果が得られた。これに対し、色材の粘度とレベリング性とを変え、光透過領域２５２上におけるＣＦの２次元単純断面の平均膜厚が１．６μｍ、光反射領域２５１上におけるＣＦの２次元単純断面の平均膜厚が１．３μｍとなるようにしたところ、色面積が３７の結果が得られた。この比較より、光透過領域上のカラーフィルタの膜厚を光反射領域上のカラーフィルタの膜厚に比べより厚くすると、反射表示と透過表示とがともに高い色表示性能を達成できることが明らかにされた。
【０１６４】
なお、上記色面積とは、ＣＩＥ１９３１表色系に基づく、ＣＩＥ ｘｙ色度図において、ＲＧＢ各色（赤、緑、青の各全面表示）の色度座標（ｘR，ｙR），（ｘG，ｙG），（ｘB，ｙB）の測定値３点がなす色三角形の面積である。各ｘ，ｙは、ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ），ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）で記述される値である。
【０１６５】
［例３］
フォトマスク３２のパターンと、ｘ軸方向の配列周期と、ｙ軸方向の配列周期以外は例１と同じ条件で半透過液晶表示装置を組み立て目視評価を行った。以下、図４８〜５１を使用して説明する。図中の単位はμｍである。
【０１６６】
ｘ軸方向の配列周期が７９μｍ、ｙ軸方向の配列周期が２３７μｍである。
【０１６７】
フォトマスク３２のパターンは以下のように作成したものを用いた。図４８に示す基本パターンをｘ、ｙ軸方向に繰り返すパターンを作り、図４９の切取線４９１で示すように、原点からピクセルサイズの大きさまでの部分を切り出したものを用いた。なお、ピクセルサイズの大きさにパターンを切り出す際、透過部または遮光部が繋がり、大きくなる部分は、面積を調整した。たとえば、透過部が大きくなりすぎる部分がある場合には、遮光部を設けてその透過部部分の面積を減少させた。
【０１６８】
複数のブロック単位を含む、このような切り取り部分から得たピクセル領域を複数配列して作製したフォトマスクは、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、ｘ軸方向における一つのブロック単位にはｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有するマスクパターン単位がｘ軸方向に連続して並ぶようになる。
【０１６９】
なお、透過部と遮光部とが弧状の境界を有するようになっているとは、図６に見られるように滑らかな弧状の境界だけではなく、この例に見られるように矩形の透過部と遮光部とが弧状の境界の形成する場合も含まれる。ｙ軸方向で隣接する二つのブロック単位の前記弧状の境界が、ｘ軸方向について所定の距離ずれていることが好ましい。光学特性にある程度のランダム性をもたせ、製造時のバラツキが直接反射特性に影響しないようにするためである。
【０１７０】
また、ブロック単位によらず、複数のマスクパターン単位を含む切り取り部分から得たピクセル領域を複数配列して作製したフォトマスクを作製することもできる。たとえば、上記ブロック単位は、ｘ軸方向に三つのマスクパターン単位からなっているが、図４９の切取線４９１で示すようにブロック単位で切り出すのではなく、図４９の切取線４９２示すように、その内の二つのマスクパターン単位で切り出す場合である。このような場合には、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、一つのピクセル領域には、ｘ軸方向に透過部と遮光部とが弧状の境界を有するマスクパターン単位がｘ軸方向およびｙ軸方向に連続して並び、フォトマスク内で隣接するマスクパターン単位の遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が異なるものとすることが好ましい。
【０１７１】
また、切り取り線４９２のようにマスクパターン単位で切り取る場合に限らず、マスクパターン単位とマスクパターン単位の間の任意の位置で切り取りしてもよい。例えば、ｘ方向に１．５個分のマスクパターン単位で切り取すことも可能である。切り取り線４９１も４９２もｙ軸方向の長さがｘ軸方向の長さの３倍になっており、Ｒ，Ｇ，Ｂの３ピクセル分をｘ軸方向に並べると正方形になるように設計されている。
【０１７２】
上記のブロック単位で切り出す場合の基本パターンを以下のように作成した。まず、図５０に記した▲１▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分を、ｙ方向について、図４８の左下に示した３．０μｍ，２．０μｍ，１．０μｍのずれを与えて配置する。具体的には図５１の▲１▼のように配置する。このようにすると、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ間のずらしピッチｄ１は２μｍとなる。
【０１７３】
ついで、▲１▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分の上に、そのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分とは、寸法の若干異なる、図５０の▲２▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分を、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分のそれぞれについて、上下が接するようにして配置する。すなわち、図５１の▲２▼に示すように配置する。図５１中、太線Ｌ１はこの上下の接する境界線を示している。なお、太線Ｌ１は、矩形の透過部と遮光部とがなす弧状の境界の一例でもある。このようにすると、図５０の寸法の場合には、▲２▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ間のずらしピッチｄ２は、図５１に示すように、１．５μｍとなる。
【０１７４】
ついで、▲２▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分の上に、そのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分と寸法が同一の、図５０の▲３▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分を、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ部分のそれぞれについて、上下が接するようにして配置する。図５１中、太線Ｌ２はこの上下の接する境界線を示している。このようにすると、図５０の寸法の場合には、▲３▼のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ間のずらしピッチｄ３は、図５１に示すように、１．０μｍとなる。このようにして、図４８で言えば、Ｇ１の列部分が作製される。図４８中の▲１▼，▲２▼，▲３▼は上記の▲１▼，▲２▼，▲３▼と対応する。
【０１７５】
ついで、このようにしてできた、図４８のＧ１部分を、ｙ軸のプラス方向（図４８の紙面上方）に８４μｍ移動させ、Ｇ２部分として、Ｇ１部分に隣接して配置する。更に、図４８のＧ１部分を、ｙ軸のプラス方向（図４８の紙面上方）に４２μｍ移動させ、Ｇ３部分として、Ｇ２部分に隣接して配置する。
【０１７６】
このようにすると、図４８は、▲１▼，▲２▼，▲３▼の三種類の、ずらしピッチの相異なるマスクパターンから構成されるようになる。本明細書では、これら基本パターンの中に存在する異なるマスクパターン▲１▼，▲２▼，▲３▼のそれぞれをマスクパターン単位と呼び、異なるマスクパターン単位がｘ軸方向に配列した最小単位をブロック単位と呼ぶ。本例の場合、異なる三つのマスクパターン単位のｘ軸方向の配列▲１▼，▲２▼，▲３▼や▲２▼，▲３▼，▲１▼や▲３▼，▲１▼，▲２▼をブロック単位と呼ぶことができる。この例では、ｙ軸方向で隣接する二つのブロック単位の前記弧状の境界が、ｘ軸方向について、Ｇ１の距離だけずれていることになる。
【０１７７】
なお、図５０では、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａのそれぞれについてのｘ軸方向の長さは、同一としてあるが、実際には、図４８に示すように、それぞれ適宜な値を選択することができる。また、そのとき、マスクパターン単位やブロック単位のｘ軸方向の長さまたはその倍数が、ピクセルのｘ軸方向の長さと一致しない場合もあり得るが、そのような場合には、上記Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａのｘ軸方向の長さを適宜修正してもよい。図４８はＤについて、図中真ん中の値を６．０μｍ、両端の値を６．５μｍとした例である。
【０１７８】
このようにｘ軸方向、ｙ軸方向に異なるマスクパターン単位を配置した理由は、ピクセル内の光学特性にある程度のランダム性をもたせ、製造時のバラツキが直接反射特性に影響しないようにするためである。ｘ軸方向、ｙ軸方向に配置するマスクパターンの種類は３種類に限定されず、２種類、あるいは４種類以上でもよい。
【０１７９】
本例は、矩形状の透過部要素と矩形状の遮光部要素とで構成されており、フォトマスク面をｘｙ平面とした場合に、ｙ軸方向の透過部要素の幅と遮光部要素の幅とが段階的に単調変化している短冊状階調領域がｘ軸方向に連続して並んでおり、矩形の集合である遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期が一定であるフォトマスクの一例でもある。なおここで、遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期が一定であるとは、上記に示すように、ピクセルのｘ軸方向の長さと一致させるための、周期性に若干の相違がある場合も含む概念である。
【０１８０】
本例では、より具体的に言えば、短冊状階調領域がｙ軸方向に所定の距離ずれてｘ軸方向に１周期分連続して並んだマスクパターン単位であって、ｙ軸方向にプラスの距離ずれた組とマイナスの距離ずれた組とを組み合わせることにより、ｘ軸方向における透過部と遮光部とが、弧状の境界をなすようにしたマスクパターン単位が、ｘ軸方向に連続して並び、ｘ軸方向における透過部と遮光部とが波状の境界を有するようになっている。この例では、ｙ軸方向にずれた距離は、図５１におけるｄ１，ｄ２，ｄ３でであり、このｄ１，ｄ２，ｄ３が、ｘ軸方向に繰り返されることにより、フォトマスクパターンのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率、すなわち、遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期に対する振幅の比率が、ｘ軸方向に所定の規則性をもって繰り返し変化している。こうすると、光学特性にある程度のランダム性が生じ、製造時のバラツキが直接反射特性に影響しないようにすることができる。
【０１８１】
本例は、上記で説明した、マスクパターン単位のｘ軸方向における一つのブロック単位が、ｘ軸方向に所定の距離ずれて、ｙ軸方向に連続して並んだフォトマスクでもある。また、マスクパターン単位のｘ軸方向における一つのブロック単位が、ｘ軸方向に所定の距離ずれて、ｙ軸方向に連続して並んでいるマスクパターン単位の組合せから、１ピクセル分のマスクパターンを選択し、このマスクパターンをｘ軸方向およびｙ軸方向に連続して並べて形成したフォトマスクということもできる。
【０１８２】
この所定の距離は実情に応じて任意に定めることができるが、マスクパターン単位における遮光部と透過部とのｘ軸方向の１周期または１／２周期であることが好ましい。本例は、所定の距離が遮光部と透過部とのｘ軸方向の１周期に該当する場合である。なおここで、遮光部と透過部とのｘ軸方向の１周期または１／２周期であるという場合の周期は、上記の「遮光部と透過部とのｘ軸方向の周期」の場合と同様に、ピクセルのｘ軸方向の長さと一致させるための、周期性に若干の相違がある場合も含む概念である。
【０１８３】
以上のフォトマスクを用いて作成した半透過液晶表示装置を目視評価を行った結果、例１と同様グレアの影響を回避して明るい表示を見ることが出来ることが判明した。また、サンプル毎の反射特性の違いも低減出来ることが判明した。
【０１８４】
【発明の効果】
グレアの影響が少なく、明るく表示性能に優れた光反射性構造体および反射型表示装置と半透過型表示装置、特に反射型液晶表示装置と半透過型液晶表示装置を提供できる。また、その製造は容易で、高歩留まりである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半透過型液晶表示装置の構成例の模式的断面図。
【図２】本発明に係る露光工程を説明するための模式図。
【図３】図３ａは、本発明に係る露光，現像工程を説明するための模式図、図３ｂは、本発明に係る硬化樹脂層の凹凸断面形状を示す模式図。
【図４】本発明に係るフォトマスクのパターンの配列を示す平面図。
【図５】図４のパターンを使用して得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図６】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図７】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図８】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図９】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図１０】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図１１】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図１２】本発明に係るフォトマスクの他のパターンの配列を示す平面図。
【図１３】携帯電話の側断面を示す模式図。
【図１４】大型基板から液晶表示素子を多数個取りで製造する場合の平面レイアウトを示す模式図。
【図１５】例１において使用したフォトマスクのパターンの寸法を示す平面図。
【図１６】例１において使用したフォトマスクのパターンの配列を示す平面図。
【図１７】基板上に形成された凹凸層の斜視図
【図１８】図１７に示す凹凸層の上に反射層を形成した様子を示す模式図。
【図１９】図７のパターンを使用して得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図２０】図８のパターンを使用して得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図２１】サブ領域のｙ軸方向の位相がｘ軸方向に関しずれているフォトマスクのパターンの配列を示す平面図。
【図２２】図２１のパターンから得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図２３】図９のパターンから得られる反射層の光反射領域を示す模式的斜視図。
【図２４】ｘｙ平面におけるｙ軸の＋方向の±４５°の範囲を表す模式図。
【図２５】凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域を設けた様子を示す模式的断面図。
【図２６】凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域を設けた様子を示す模式的斜視図。
【図２７】凸状帯および／または凹状帯の傾斜面の内より短い方の傾斜長を有する傾斜面に光透過領域を設けた様子を示す他の模式的斜視図。
【図２８】凸状帯の裾野部分に光透過領域を設けた様子を示す模式的断面図。
【図２９】凸状帯の裾野部分に光透過領域を設けた様子を示す模式的斜視図。
【図３０】凸状帯の裾野部分に光透過領域を設けた様子を示す他の模式的斜視図。
【図３１】ＣＦに厚薄をつけた様子を示す模式的断面図。
【図３２】上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けた様子を示す模式的断面図。
【図３３】上部にＣＦ層を有さない光反射領域を設けた様子を示す他の模式的断面図。
【図３４】反射層の構造を表す模式的斜視図。
【図３５】ＣＦ層とＣＦ層なしの部分とを示す模式的平面図。
【図３６】ＣＦ層とＣＦ層なしの部分とを示す他の模式的平面図。
【図３７】例２に係る半透過型液晶表示装置の構成例の模式的断面図。
【図３８】例２に係る凹凸層の模式的斜視図。
【図３９】反射層１３のパターンを示す模式図。
【図４０】光反射性構造体をディスプレー外面に垂直な方向から見た模式図。
【図４１】光反射性構造体をディスプレー外面に垂直な方向から見た他の模式図。
【図４２】ＢＭとＣＦとのパターンの模式図。
【図４３】光反射性構造体をディスプレー外面に垂直な方向から見た他の模式図。
【図４４】反射層の構造を表す他の模式的斜視図。
【図４５】図４４のＣ−Ｃ断面図。
【図４６】例２に係るＣＦに厚薄をつけた様子を示す模式的断面図。
【図４７】図４６のＣＦの厚薄の詳細な様子を示す模式的断面図。
【図４８】例３に係るフォトマスク基本パターン。
【図４９】例３に係るフォトマスクパターンの切り出し方法の説明図。
【図５０】例３に係るフォトマスク基本パターンの構成要素。
【図５１】マスクパターンの配置方法の説明図。
【符号の説明】
１ 第１の透明基板
２ 第２の透明基板
３，４ 透明電極
５ 液晶層
６，７ 位相差板
８ 偏光板
９ 拡散層
１０ カラーフィルタ
１１ 平坦化層
１２ 凹凸層
１３ 半透過光反射層
１４ 絶縁層
１５ 配向層
１６ スペーサ
１７ シール
３１ａ 感光性樹脂層
３１ｂ 不溶化樹脂層
３１ｃ 硬化樹脂層
３２ フォトマスク
５１ 光反射領域
５２ 表面
５３ 凸状帯
５４ 高さ
５５ 任意のパターン
１０１ パターン
１０２ 遮光部
１０３ 透過部
１０４ ｘ軸方向の周期
１０５ 振幅
１０６ 振幅
１０７ 短冊状階調領域
１３１ 携帯電話
１３２ ディスプレー
１３３ 操作面
１３４ 目
１３５ 入射光
１３６ 反射光
１３７ 反射光
１３８ ディスプレー外面
２０１ 凸状帯および／または凹状帯の幅
２０４ 凸状帯および／または凹状帯のｘ軸方向の周期
２０５ 凸状帯および／または凹状帯の振幅
２０６ 凸状帯および／または凹状帯の振幅
４９１ 切取線
４９２ 切取線
Claims (6)
- 熱硬化性を有する感光性樹脂を用いて感光性樹脂層を形成し、
ライン状の遮光部と透過部とを有し、遮光部の幅と透過部の幅との少なくともいずれか一方が、フォトマスク面を任意的にｘｙ平面とした場合にその一方の軸であるｙ軸の方向に単調に変化するようになした少なくとも一種のパターンを設けたフォトマスクであって、フォトマスクのパターンについて、遮光部の幅と透過部の幅との少なくともいずれか一方が、ｙ軸方向に単調に変化する短冊状階調領域を有し、当該短冊状階調領域が、ｙ軸方向に直交するｘ軸方向に連ねて波状に変化しているフォトマスクを使用し、
感光性樹脂層を、フォトマスクを介して、プロキシミティ方式により露光し、
感光性樹脂層を現像して不溶化樹脂層を形成し、
ついで、不溶化樹脂層を加熱処理して、表面の平滑度を向上させるとともに硬化を促進する
工程を含む光反射性構造体の製造方法。 - ｘ軸方向に連なる波状変化の周期が不規則である、請求項１に記載の光反射性構造体の製造方法。
- 熱硬化性を有する感光性樹脂としてポジ型感光性樹脂を使用し、加熱処理の処理温度が１５０〜２６０℃、処理時間が１分以上である請求項１または２に記載の光反射性構造体の製造方法。
- 加熱処理が、接触熱伝導加熱方式による加熱処理を含む請求項１，２または３に記載の光反射性構造体の製造方法。
- フォトマスクの遮光部と透過部とのそれぞれの幅を１〜１５μｍの間にあるようになし、ｘ軸方向に連ねた波状変化の周期を２０〜６０μｍとする
請求項１，２，３または４に記載の光反射性構造体の製造方法。 - 前記感光性樹脂が、露光強度に応じて中間的な反応を示す請求項１，２，３，４または５に記載の光反射性構造体の製造方法。
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