JPH04212931A

JPH04212931A - 電気光学装置

Info

Publication number: JPH04212931A
Application number: JP32826190A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Obara; 浩志小原; Chiyoaki Iijima; 千代明飯島; Hitoshi Nishizawa; 均西澤; Shuichi Imai; 秀一今井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1992-08-04
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: JP3167716B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は液晶表示装置等の電気光学装置およびその製造
方法に関する。

〔従来の技術〕

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

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

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

〔発明が解決しようとする課題〕

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

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

本発明は上記の問題点を解消することのできる電気光学
装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明による電気光学装置
およびその製造方法は以下の構成としたものである。

即ち、本発明による電気光学装置は、対向する一対の基
板間に液晶層を挟持してなる液晶セルの一方の基板の液
晶層側の面に、反射層を有する電気光学装置において、
上記反射層を有する基板の液晶層側に微細な凹凸を有し
、その凹凸の表面に上記反射層としての金属膜を有する
ことを特徴とする。

また本発明による電気光学装置の製造方法は、対向する
一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶セルの一方の
基板の液晶層側の面に、反射層を形成した電気光学装置
を製造するに当たり、上記反射層を形成する基板の液晶
層側の面に微細な凹凸を形成し、必要に応じてその凹凸
表面を補修処理した後、その凹凸表面に上記反射層とし
ての金属膜を形成することを特徴とする。

〔作用〕

上記のように本発明による電気光学装置は、反射層を有
する基板の液晶層側に微細な凹凸を有し、その凹凸の表
面に上記反射層としての金属膜を有する構成であり、基
板側の凹凸は金属膜表面にも波及して液晶層側の面に微
細な凹凸を有する反射層が形成され、その反射層で光が
良好に散乱されて表示が見やすく、しかも視角が広い電
気光学装置を提供することが可能となる。

また本発明による電気光学装置の製造方法は、反射層を
形成する基板の液晶層側の面に微細な凹凸を形成した後
、その凹凸表面に上記反射層としての金属膜を形成する
ようにしたので、反射層にピンホール等が生じることな
く、光散乱効果の優れた電気光学装置を容易に製造する
ことが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明による電気光学装置およびその製造方法を
、液晶表示装置を例にして具体的に説明する。

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

図において、１は液晶セルであり、上下一対の基板２・
３間に液晶層４を挟持してなる。上側の基板２の液晶層
４側の面には、ＩＴＯ等の透明電極５が設けられ、他方
の基板３の内面には、反射層としての薄い金属膜６が設
けられている。７はスペーサ、８は偏光板を示す。

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

なお、液晶層の層厚が均一になるように金属膜６の表面
上にＳｉＯ２等の無機膜や有機膜を塗布することもある
。また液晶分子が均一に配向するようにポリイミド、ポ
リビニルアルコール等の高分子有機薄膜をラビング処理
することもある。

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

上記のように有機膜を有するガラス基板を用いる場合に
は、そのガラス基板に前記の凹凸を形成してもよく、あ
るいは有機膜に形成してもよい。

特にガラス基板に凹凸を形成したのち有機膜を形成する
場合、その有機膜の厚さは、好ましくは２μｍ以下、よ
り好ましくは０．５μｍ以下にするのが望ましい。

また反射層を構成する金属膜の材質は、アルミニウムそ
の他任意であり、特に制限はない。又その金属膜の膜厚
は、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは３００Å以
下にするのが望ましい。

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

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

なおその場合、第３図（ｂ）に示すように観察者側に反
射光が多くなるように制御するのが望ましく、例えば凹
凸のピッチを均一に形成すると、反射光に指向性を生じ
、全方向に対して均一に効果が生じないため、凹凸のピ
ッチは第２図のように不均一にランダムに形成するのが
望ましい。又その場合の凹凸の平均ピッチｐは、８０μ
ｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下とするのが望まし
く、また凹凸の高さｈは、挟持する液晶の配向安定性と
、反射する光の観察者側への集中を考慮して０．６μｍ
以下、より好ましくは０．３μｍ以下とするのが望まし
い。

次に、上記のような液晶表示装置等の電気光学装置の製
造方法を具体的に説明する。

即ち、本発明による製造方法は、対向する一対の基板間
に液晶層を挟持してなる液晶セルの一方の基板の液晶層
側の面に反射層を有する液晶表示装置等を製造するに当
たり、上記反射層を形成する基板の液晶層側の面に微細
な凹凸を形成し、必要に応じてその凹凸表面を補修処理
した後、その凹凸表面に上記反射層としての金属膜を形
成するものである。

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

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

その有機膜の材質はアクリル樹脂その他適宜であり、ま
た膜厚については特に制約条件はない。

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

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

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

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

上記のフッ酸を用いて基板上に形成された凹凸表面を軽
くエッチング処理する場合には、ホーニング処理したガ
ラス基板を、ホーニングした面側にフッ酸もしくはフッ
酸とフッ化アンモニウムとの混合液（混合比４：１〜１
：４、程度により調整）を用いて２０〜４０℃で浸漬し
、エッチングすることにより凹凸の高さや形状を調整す
る。

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

次いで上記のようにして凹凸を形成した基板上に反射層
としての金属膜を形成するもので、例えばスパッタもし
くは蒸着等の真空成膜法により形成する。この場合、成
膜レートは早い方が膜に凹凸ができやすく、例えば８０
〜２５０Å／ｍｉｎ程度が望ましい。また成膜温度は１
００〜３００℃程度が望ましい。

具体的には、例えばスパッタ法の場合は、膜形成レート
が２００Å／ｍｉｎ程度、成膜温度が１８０℃程度で膜
厚５０００Å程度形成すればよく、蒸着法の場合は膜形
成レートが１００Å／ｍｉｎ程度、成膜温度が２００℃
程度で膜厚５０００Å程度形成すればよい。

上記のようにして形成した金属膜は、必要に応じて加熱
処理して凹凸をコントロールすると、微細なピッチの凹
凸とすることができる。例えばガラス基板を用いる場合
は、２００〜４５０℃で空気中で加熱処理すればよい。

また合成樹脂基板もしくはガラス基板上に有機膜を有す
るものでも耐熱性の高いものであれば、上記の加熱処理
が可能であり、例えばポリイミド樹脂の場合には２２０
〜２４０℃で加熱処理できる。

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

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

具体的には、例えば以下の要領で形成する。すなわち、
電極が形成された基板を２０％のＫＯＨ溶液の中に常温
で１０分間浸漬して脱脂を行い、５％のＨＣｌ溶液に常
温で５分間浸漬して中和させる。次いで、その基板表面
上に無電解メッキを開始してパラジウムを付着させる。

これは例えば１５％のＨＣｌ溶液中に増感剤（日立化成
工業株式会社製　商品名ＨＳ−１０１Ｂ）を７％混合し
常温で１０分間浸漬させることにより行う。次いで、ニ
ッケルメッキ液の中にガラス基板を浸漬させ透明電極上
に平均膜厚７０００Å程度のニッケルメッキを行い、そ
の表面をホーニング処理して凹凸を形成すればよい。こ
の場合の研磨剤の粒子径は例えば２０μｍ程度のものを
用い、凹凸の平均ピッチは２μｍ、高さは０．４μｍ程
度に形成する。

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

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

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

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

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による電気光学装置は、対向
する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶セルの一
方の基板の液晶層側の面に、反射層を有するものにおい
て、上記反射層を有する基板の液晶層側に微細な凹凸を
有し、その凹凸の表面に上記反射層としての金属膜を有
するようにしたから、基板側の凹凸は金属膜表面にも波
及して液晶層側の面に微細な凹凸を有する反射層が形成
され、その反射層で光が良好に散乱されて表示が見やす
く、しかも視角が広い電気光学装置を得ることができる
。

また本発明による電気光学装置の製造方法は、反射層を
形成する基板の液晶層側の面に微細な凹凸を形成した後
、その凹凸表面に上記反射層としての金属膜を形成する
ようにしたから、前記従来のように反射層にピンホール
等が生じることなく、光散乱効果の優れた電気光学装置
を容易に製造できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気光学装置の一実施例を示す断
面図、第２図は基板の斜視図、第３図（ａ）（ｂ）は反
射光分布の説明図である。１は液晶セル、２・３は基板、４は液晶層、５は電極、
６は反射層（金属膜）、７はスペーサ、８は偏光板。特許出願人　セイコーエプソン株式会社代理人　弁理士
　菅直人同　高橋隆二

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する一対の基板間に液晶層を挟持して
なる液晶セルの一方の基板の液晶層側の面に、反射層を
有する電気光学装置において、上記反射層を有する基板
の液晶層側に微細な凹凸を有し、その凹凸の表面に上記
反射層としての金属膜を有することを特徴とする電気光
学装置。
【請求項２】前記一対の基板のうち少なくとも反射層を
有する側の基板は、ガラス基板または合成樹脂基板であ
る請求項（１）記載の電気光学装置。
【請求項３】前記一対の基板のうち少なくとも反射層を
有する側の基板は、ガラス基板上に有機膜を有するもの
であり、そのガラス基板と有機膜のうち少なくとも有機
膜の液晶層側の面に前記凹凸を有する請求項（１）記載
の電気光学装置。
【請求項４】前記の反射層を有する側の基板は、液晶層
側の面に電極を有するものであり、その基板と電極のう
ち少なくとも電極の液晶層側の面に前記の凹凸を有する
請求項（１），（２）または（３）記載の電気光学装置
。
【請求項５】前記凹凸のピッチは不均一であり、その平
均ピッチは８０μｍ以下、凹凸の高さは２μｍ以下であ
る請求項（１），（２）または（３）記載の電気光学装
置。
【請求項６】前記金属膜の膜厚は５μｍ以下である請求
項（１）記載の電気光学装置。
【請求項７】前記金属膜は電極を兼ねる請求項（１）￣
（６）のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項８】前記液晶層がネマチツク液晶またはねじれ
配向したネマチック液晶、もしくはコレステリック液晶
であることを特徴とする請求項（１）〜（７）のいずれ
かに記載の電気光学装置。
【請求項９】前記液晶層に二色性染料を添加したことを
特徴とする請求項（８）記載の電気光学装置。
【請求項１０】前記液晶層が、高分子保持体中に液晶が
分散されて形成されたことを特徴とする請求項（８）ま
たは（９）記載の電気光学装置。
【請求項１１】前記液晶層が電界制御により光散乱を起
こすことを特徴とする請求項（１）￣（７），（１０）
のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項１２】対向する一対の基板間に液晶層を挟持し
てなる液晶セルの一方の基板の液晶層側の面に、反射層
を形成した電気光学装置を製造するに当たり、上記反射
層を形成する基板の液晶層側の面に微細な凹凸を形成し
、必要に応じてその凹凸表面を補修処理した後、その凹
凸表面に上記反射層としての金属膜を形成することを特
徴とする電気光学装置の製造方法。
【請求項１３】前記一対の基板のうち少なくとも反射層
を有する側の基板は、ガラス基板または合成樹脂基板で
あり、そのガラス基板または合成樹脂基板の液晶層側の
面に前記の凹凸をホーニング処理により形成することを
特徴とする請求項（１２）記載の電気光学装置の製造方
法。
【請求項１４】前記一対の基板のうち少なくとも反射層
を有する側の基板は、ガラス基板上に有機膜を有するも
のであり、そのガラス基板の液晶層側の面に有機膜を形
成した後、その有機膜の液晶層側の面に前記の凹凸をホ
ーニング処理により形成することを特徴とする請求項（
１２）記載の電気光学装置の製造方法。
【請求項１５】前記一対の基板のうち少なくとも反射層
を有する側の基板は、ガラス基板上に有機膜を有するも
のであり、そのガラス基板の液晶層側の面に前記の凹凸
をホーニング処理により形成した後、そのガラス基板の
液晶層側の面に有機膜を形成することを特徴とする請求
項（１２）記載の電気光学装置の製造方法。
【請求項１６】前記の補修処理としてガラス基板または
合成樹脂基板の基材自体を腐食させるエッチャントを用
いて上記の凹凸表面を軽くエッチング処理することを特
徴とする請求項（１２）記載の電気光学装置の製造方法
。
【請求項１７】前記の補修処理として前記凹凸の凸部を
研磨して凹凸の高さを調整することを特徴とする請求項
（１２）記載の電気光学装置の製造方法。
【請求項１８】前記金属膜は、スパッタもしくは蒸着等
の真空成膜法により成膜することを特徴とする請求項（
１２）記載の電気光学装置の製造方法。
【請求項１９】前記金属膜は、成膜された後に、２００
〜４５０℃で加熱処理することを特徴とする請求項（１
８）記載の電気光学装置の製造方法。
【請求項２０】前記の金属膜を形成する側の基板は所定
パターンの電極を有し、前記の微細な凹凸を形成した基
板上に上記電極を形成した後に前記の金属膜を形成する
ことを特徴とする請求項（１２）記載の電気光学装置の
製造方法。
【請求項２１】前記の金属膜を形成する側の基板は所定
パターンの電極を有し、平坦な基板上に形成した上記電
極の表面に、前記の微細な凹凸を形成した後に前記の金
属膜を形成することを特徴とする請求項（１２）記載の
電気光学装置の製造方法。
【請求項２２】前記金属膜は、メッキ法により形成する
ことを特徴とする請求項（２０）または（２１）記載の
電気光学装置の製造方法。