JPH04243226A - 反射型液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
反射型液晶表示装置及びその製造方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ない反射型液晶表示装置及びその製造方法に関する。
パソコン、ポケットテレビ等への液晶表示装置の応用が
急速に進展している。特に、外部から入射した光を反射
させて表示を行う反射型表示装置は、バックライトが不
要であるため消費電力が少なく、薄型、軽量化が可能で
ある点で注目されている。
テッドネマティック方式(以下、TN方式と略称する。 )並びに、スーパーツイステッドネマティック方式(以
下、STN方式と略称する。)が採用されているが、こ
れら両方式では、直線偏光子により必然的に入射する自
然光の約1/2が表示に利用されないことになり、表示
が暗くなってしまう。このような問題点に対して、自然
光の全ての光線を有効に利用しようとする表示モードが
提案されている。このような表示モードの例として、相
転移型ゲスト・ホスト方式(D.L.White a
nd G.N.Taylor:J.Appl.Phy
s.45 p.4718 1974)が挙げられる
。この表示モードでは、電界によるコレステリック・ネ
マティック相転移現象が利用されている。この方式に、
更にマイクロカラーフィルタを組み合わせた反射型マル
チカラーディスプレイ(Proceedingsof
the SID Vol.29 p.157
1988)も提案されている。
ドで更に明るい表示を得るためには、あらゆる角度から
の入射光に対して、表示画面に垂直な方向へ散乱する光
の強度を増加させる必要がある。そのためには、反射板
上の反射膜を、最適な反射特性を有するように、その形
成を制御して製造することが必要になる。上記の文献に
は、ガラス製の基板の表面を研磨材で粗面化し、フッ化
水素酸でエッチングする時間を変えることにより表面の
凹凸を制御し、その凹凸上に銀Agの薄膜を形成した反
射板が開示されている。
献に記載されている反射板には、ガラス基板に研磨剤に
よって傷をつけることにより凹凸が形成されるので、均
一な形状の凹凸部を形成することが不可能である。また
、該凹凸部の形状の再現性が悪いという問題点がある。 そのため、均一な形状の凹凸部を有し、良好な反射特性
を有する反射型液晶表示装置を再現性よく得ることがで
きない。
であり、本発明の目的は、良好で再現性の良い反射特性
を有する反射板を備えた反射型液晶表示装置及びその製
造方法を提供することである。
装置は、透明電極が形成された絶縁性基板と、一方の面
に塗布された光感光性樹脂を所定の形状にホトマスクを
用いてパターン化することにより形成された多数の微細
な凸部を有する基板上に、反射膜が形成された反射板と
、該絶縁性基板と該反射板との間に封入された液晶層と
、を備えており、そのことによって上記目的が達成され
る。
た面が、前記液晶層側に面している構成とすることもで
きる。
基板の前記透明電極に対向する対向電極としての機能を
兼ねている構成とすることもできる。
ピッチが、100μm以下、該凸部の高さが10μm以
下に設定されている構成とすることもできる。
、多数の微細な凸部が形成された基板上に反射膜を形成
した反射板を有する反射型液晶表示装置の製造方法であ
って、該反射板を構成する基板の一方の面に光感光性樹
脂を塗布し、該光感光性樹脂をホトマスクを用いてパタ
ーニングすることにより、多数の微細な凸部を形成する
凸部形成工程と、該凸部を形成した基板に熱処理を施す
熱処理工程と、該凸部上に反射膜を形成する反射膜工程
と、を包含しており、そのことによって上記目的が達成
される。
やピッチ、凸部の高さ等を最適に設定することにより、
反射板の反射特性を自由に制御することができる。しか
も、反射特性の再現性も向上する。
層に対面させれば、反射膜と液晶層との距離を短縮する
ことができ、視差を小さくすることができる。しかもこ
の場合には、上記反射板の反射膜を、絶縁性基板上の透
明電極に対向する対向電極として用いることができる。
凸部の高さを10μm以下に設定することにより、反射
板の反射特性が良好に制御される。
方法では、熱処理工程により、凸部の角が丸められ、そ
のことにより、反射膜が均一に形成される。
1に本発明の反射型液晶表示装置の一実施例に用いられ
る反射板17の断面図を示す。図2(a)〜(d)は反
射板17の製造工程を示す図である。本実施例を製造工
程に従って説明する。まず、図2(a)に示すように、
ガラス基板11の一方の面に光感光性樹脂製のレジスト
膜12を形成する。本実施例では、ガラス基板11とし
て、厚さ1.1mmのもの(商品名7059、コーニン
グ社製)を用いた。レジスト膜12は、光感光性樹脂(
東京応化社製、商品名OFPR−800)を、好ましく
は500r.p.m〜3000r.p.mでスピンコー
トすることにより形成される。本実施例では、1000
r.p.mで30秒間スピンコートし、厚さ4μmのレ
ジスト膜12を成膜した。次に、レジスト膜12が成膜
された基板11を90℃の温度で30分間プリベークし
た。次に、図2(b)に示すように、所定のパターンが
形成されたフォトマスク13を配置して露光を行った。 次に、現像剤として例えば東京応化社製、NMD−3(
商品名)の2.38%溶液を使用して現像を行うことに
より、基板11の表面に多数の微細な凸部14が形成さ
れる(図2(c))。
形状であるが、その上に後に形成される反射膜16を均
一に成膜するためには、凸部14の角を丸めることが好
ましい。本発明者らは、熱処理を行うことによって容易
に凸部14の角を丸めることができることを見い出した
。熱処理の温度は、120〜250℃の範囲内であるこ
とが好ましく、約200℃の温度で熱処理することが更
に好ましい。本実施例では200℃で30分間熱処理を
行った。これにより、角が丸められた凸部14が得られ
る(図2(d))。
する基板11に均一な厚さで反射膜16を形成した。反
射膜16の材質としては、Al、Ni、Cr、Ag等の
金属を用いることができる。反射膜16の厚さは、0.
01〜1.0μm程度が好適である。本実施例では、A
gを真空蒸着することにより反射膜16を形成した。以
上により反射板17が完成する。
14の平面形状は、図4(a)に示すように円形である
が、他に例えば図4(b)〜(f)に示すような、楕円
形、正方形、長方形、ストライプ状等の形状でもよい。 図4(a)に示す円形の凸部14の直径D1は例えば3
3μmに設定され、隣接する凸部14間の横方向隙間T
1は20μmに、縦方向隙間T2は5μmに設定されて
いる。そして、隣接する凸部14間の中心間距離、即ち
ピッチはP1=53μm、P2=38μmに設定されて
いる。図4(b)に示すストライプ状の凸部14では、
幅B1=28μm、隙間T3=10μm、ピッチP3=
38μmに設定されている。図4(c)に示すストライ
プ状の凸部14では、幅B2=33μm、隙間T4=5
μm、ピッチP4=38μmに設定されている。図4(
d)に示す楕円形の凸部14では、幅B3=48μm、
幅B4=33μm、隙間T5=T6=5μm、ピッチP
5=53μm、ピッチP6=38μmに設定されている
。図4(e)に示す長方形の凸部14では、幅B5=4
3μm、幅B6=28μm、隙間T7=10μm、隙間
T8=20μm、ピッチP7=53μm、ピッチP8=
48μmに設定されている。図4(f)に示す長方形の
凸部14では、幅B7=48μm、幅B8=33μm、
隙間T9=T10=5μm、ピッチP9=53μm、ピ
ッチP10=38μmに設定されている。
特性の測定方法を図3に示す。図3に於いては、反射板
17を実際の液晶表示装置に使用している状態を想定し
て、反射板17が液晶層に接触している状態を反射率測
定モデル1により再現している。該反射率測定モデル1
は、屈折率が1.5で実際の液晶層と屈折率が略等しい
ガラス製のダミー基板2を反射板17に重ね合わせ、屈
折率が1.5の紫外線硬化接着剤3を使用して密着状態
に接着している。
射率特性は、上記ダミー基板2の上方に固定されたフォ
トマルチメータ4を用いて、該反射率測定モデル1へ入
射する入射光5の散乱光6を検出することによりなされ
る。該入射光5は、反射率測定モデル1の法線に対して
入射角θだけ傾斜し、且つ反射率測定モデル1上の回転
角ψだけ回転した状態で入射している。フォトマルチメ
ータ4は反射板17の反射膜16上に該入射光5が照射
する点を通過する反射板17の法線方向に配置されてい
る。このような図3の状態で、入射光5の入射角θ及び
回転角ψを変えながら反射板17からの散乱光6を測定
することにより、反射板17の反射特性が測定される。 反射率計測モデル1は実際の液晶表示パネルと同様の反
射特性を備えていることが確認されている。
対応した反射特性を、それぞれ図5〜図10に示す。図
5〜図10の各図の(a)は、入射角θで入射した光の
反射強度を、原点Oから入射角θの方向への距離として
表している。白丸点はψ=0゜の場合のデータであり、
黒丸点はψ=90゜の場合のデータである。図5〜図1
0の各図中の(a)の破線で示す特性曲線Pは、標準白
色板(酸化マグネシウム)について測定した場合の特性
を示している。一方、図5〜図10の各図の(b)に於
いては、入射角度θ=30゜で入射する光の反射強度R
を、反射板面内の座標軸に対する回転角ψの関数として
示している。
7の反射強度Rは、反射板17の表面に形成された各凸
部14の辺が直線状である場合に大きく、しかも該直線
方向に直角に光が入射する場合に著しく大きい。一方、
各凸部14の辺が曲線状の場合には、反射強度の回転角
ψへの依存性が極めて少なくなる。このような光の反射
特性を利用して、反射板17の凸部14の凹凸形状や各
凸部14の縦横比率や各凸部14間のピッチ間隔を変え
ることにより、反射板17の反射強度Rを再現性よく、
任意に制御することが可能になる。このように反射強度
Rを制御可能な反射板17を使用して反射型液晶表示装
置を構成した場合には、反射光を所望の角度で有効に取
り出すことができる。
樹脂の材質や膜厚や熱処理温度を適当に選択すると、凸
部14の側面の傾斜角度を自由に設定することができ、
この側面の傾斜角度によって反射強度Rの入射角θに対
する依存性をも制御し得ることが確認された。また、凸
部14間の凹部の面積割合を変更することにより、反射
光の正反射成分の大きさをも制御し得る。
射型液晶表示パネルを図11に示す。図11に於いては
、反射板17にアクティブマトリクス基板20を所定の
間隔を隔てて対向させ、反射板17とアクティブマトリ
クス基板20との周縁部を封止層26で密封し、その内
部に液晶層25が封入されている。該アクティブマトリ
クス基板20は、絶縁性基板としての例えばガラス基板
21に薄膜トランジスタ22(以下、「TFT」と称す
る。)を形成し、該TFT22に絵素電極23が接続さ
れている構成を有している。更に、TFT22及び絵素
電極23を覆うように該ガラス基板21の全面に配向膜
24が形成されている。また、反射板17の反射膜16
を覆うように反射板17の全面に配向膜27が被覆され
ている。反射膜16(図示せず)は、対向するアクティ
ブマトリクス基板20側の絵素電極23に液晶層25を
挟んで対向する対向電極としても機能している。
mの大きさのスペーサを混入した接着性シール剤を、反
射板17及びアクティブマトリクス基板20の周縁部に
スクリーン印刷することによって形成されている。この
封止層26の内部には、真空脱気によって液晶層25が
封入されている。本実施例では液晶層25として、黒色
色素を混入したゲスト−ホスト液晶(商品名ZLI23
27、メルク社製)に、光学活性物質(商品名S811
メルク社製)を、4.5%混入したものを用いた。
V−反射率Rfの特性を図12に示す。反射率Rfは、
上記した図3の反射率測定モデル1の位置に図12の反
射型液晶表示パネルを配置して測定した。図12の横軸
の電圧Vは、絵素電極23と反射膜16との間の印加電
圧であり、縦軸の反射率Rfは、入射角θ=30゜で入
射する光の反射率Rfである。反射率Rfは標準白色板
からの法線方向への拡散光に対する、測定対象である反
射型液晶表示パネルの法線方向への拡散光の強度の比率
を求めることにより得られる。図12(a)は図4(d
)の凸部14が形成された反射板17を有する該液晶表
示パネルのデータであり、図12(b)は図4(f)の
凸部14が形成された反射板17を有する液晶表示パネ
ルのデータである。これらの図12(a)及び(b)に
於いて、実線で示す特性30、31は座標回転角ψ=0
゜の場合であり、この特性30、31は破線で示す座標
回転角ψ=90゜の場合の特性32、33より反射率R
fが高く、Rf=50%程度に達している。本実施例の
表示装置のコントラスト比は15〜20であった。この
ように、本実施例の表示装置は、非常に明るい画面を有
している。
ッチが38〜53μm、高さが4μmの凸部14が形成
された反射板17について説明したが、上記ピッチが1
00μm以内、高さが10μm以内の凸部14を有する
反射板であれば、上記と同様に液晶表示パネルの反射特
性を制御できることが確認された。また上記した図11
の液晶表示パネルのように、反射板17の反射膜16が
液晶層25に面して配置されている場合には、反射板1
7の凸部14の高さを、液晶表示パネルのセル厚より小
さく設定し、且つ凸部14の傾斜部分の角度を液晶層2
5の配向を乱さないように緩やかに設定するのが好まし
い。
上記した商品名OPFR−800に限定されない。即ち
、ネガ型、ポジ型に拘らず、少なくとも露光プロセス用
いてパターニングできる感光性樹脂であれば使用可能で
ある。使用可能な材料としては、東京応化社製の、商品
名OMR−83、OMR−85、ONNR−20、OF
PR−2、OFPR−830、OFPR−5000、S
hipley社製の、商品名TF−20、1300−2
7、1400−27、東レ社製の、商品名フォトニース
、積水ファインケミカル社製の商品名RW101、日本
化薬社製の、商品名R101、R633等を挙げること
ができる。
ガラス製の基板を採用したが、Si基板のような不透明
基板でも同様な効果が発揮され、この場合には基板上に
回路を集積できるという利点がある。
7の反射膜16が液晶層25に面しているので、反射膜
16と液晶層25との距離が短縮され、この距離短縮に
よって視差が減少して、良好な表示画像が得られる。ま
た、反射板17の反射膜16がアクティブマトリクス基
板20の絵素電極23に対向する対向電極としての機能
をも兼ねているので、液晶表示パネルの構造が簡単にな
り、その製造も容易になる。
リクス基板20の各絵素電極23に対応してカラーフィ
ルタ37を設け、カラーフィルタ37間にブラックマス
ク38を配置することにより、カラー表示が可能な反射
型カラー液晶表示パネルを形成することができる。この
実施例では配向膜24を有するアクティブマトリクス基
板20に対向して反射板17を配置して良好なカラー画
像が得られているが、凸部上に形成した反射膜を絵素電
極として兼用してもよい。この場合には、反射膜はマト
リクス状に形成され、TFT22に電気的に接続される
。
転移型ゲスト・ホストモードを採用したが、これに限ら
ず、例えば2層式ゲスト・ホストモードのような光吸収
モード、高分子分散型LCDのような光散乱型表示モー
ド、強誘電性LCDで使用される複屈折表示モード等の
表示モードを採用することもできる。
板の基板の一方の面に光感光性樹脂を塗布し、フォトレ
ジスト法により所定の凸部をパターン化することができ
、該反射板に形成される凸部の形状を再現性よく制御す
ることができる。反射板の反射特性が良好に制御される
と、反射板の反射特性が向上し、明るい画面を有する表
示装置が得られる。
を構成する反射板を示す断面図である。
である。
実施例の形状を示す平面図である。
入射角依存性を示す特性図、(b)は該反射板の反射特
性の座標回転角依存性を示す特性図である。
入射角依存性を示す特性図、(b)は該反射板の反射特
性の座標回転角依存性を示す特性図である。
入射角依存性を示す特性図、(b)は該反射板の反射特
性の座標回転角依存性を示す特性図である。
入射角依存性を示す特性図、(b)は該反射板の反射特
性の座標回転角依存性を示す特性図である。
入射角依存性を示す特性図、(b)は該反射板の反射特
性の座標回転角依存性を示す特性図である。
の入射角依存性を示す特性図、(b)は該反射板の反射
特性の座標回転角依存性を示す特性図である。
表示パネルの断面図である。
パネルの印加電圧−反射率特性を示す特性図である
13】本発明をカラー液晶表示装置に適用した他の実施
例を示す断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】透明電極が形成された絶縁性基板と、一方
の面に塗布された光感光性樹脂を所定の形状にホトマス
クを用いてパターン化することにより形成された多数の
微細な凸部を有する基板上に、反射膜が形成された反射
板と、該絶縁性基板と該反射板との間に封入された液晶
層と、を備えた反射型液晶表示装置。 - 【請求項2】前記反射板の前記反射膜が形成された面が
、前記液晶層側に面している、請求項1に記載の反射型
液晶表示装置。 - 【請求項3】前記反射板の反射膜が、前記絶縁性基板の
前記透明電極に対向する対向電極としての機能を兼ね備
えている、請求項2に記載の反射型液晶表示装置。 - 【請求項4】前記反射板に形成された前記凸部のピッチ
が、100μm以下、該凸部の高さが10μm以下に設
定されている、請求項1〜3のいずれかに記載の反射型
液晶表示装置。 - 【請求項5】多数の微細な凸部が形成された基板上に反
射膜を形成した反射板を有する反射型液晶表示装置の製
造方法であって、該反射板を構成する基板の一方の面に
光感光性樹脂を塗布し、該光感光性樹脂をホトマスクを
用いてパターニングすることにより、多数の微細な凸部
を形成する凸部形成工程と、該凸部を形成した基板に熱
処理を施す熱処理工程と、該凸部上に反射膜を形成する
反射膜工程と、を包含する反射型液晶表示装置の製造方
法。
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