JPH04308816A

JPH04308816A - 反射型液晶表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04308816A
Application number: JP7329391A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Mitsui; 三ッ井　精一; Tadashi Kimura; 直史木村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-04-05
Filing date: 1991-04-05
Publication date: 1992-10-30

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バックライトを使用し
ない反射型液晶表示装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワードプロセッサ、ラップトップ
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。

【０００３】従来から反射型液晶表示装置には、ツイス
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、直線偏光子により入射する自然光の約
１／２が必然的に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　ａｎ
ｄＧ．Ｎ．Ｔａｙｌｏｒ：　Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
４５　　ｐ．４７１８１９７４）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（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆｔｈｅ　
ＳＩＤ　Ｖｏｌ．２９　ｐ．１５７　１９８８）も提案
されている。

【０００４】このような偏光板を必要としない表示モー
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
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。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、本発明の目的は、均一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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶表示
装置は、透明電極が形成された絶縁性基板と、微粒子を
添加した有機絶縁性樹脂を塗布することにより形成され
た多数の微細な凹凸上に反射膜を形成した反射板と、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。

【０００８】また、前記反射板の前記反射膜が形成され
た面が、前記液晶層側に隣接している構成とすることも
できる。

【０００９】また、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
兼ね備えている構成とすることもできる。

【００１０】また、本発明の反射型液晶表示装置は、透
明電極が形成された絶縁性基板と、微粒子を添加した有
機絶縁性樹脂を塗布することにより形成された多数の微
細な凹凸上に、反射膜からなる絵素電極を形成したアク
ティブマトリクス基板と、該絶縁性基板と該アクティブ
マトリクス基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。

【００１１】本発明の反射型液晶表示装置の製造方法は
、多数の微細な凹凸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、微粒子を
添加した有機絶縁性樹脂を塗布・焼成して、多数の微細
な凹凸を形成する凹凸形成工程と、該凹凸上に反射膜を
形成する反射膜形成工程と、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。

【００１２】また、本発明の反射型液晶表示装置の製造
方法は、多数の微細な凹凸が形成された基板上に反射膜
からなる絵素電極を形成したアクティブマトリクス基板
を有する反射型液晶表示装置の製造方法であって、該ア
クティブマトリクス基板を構成する基板の一方の面に微
粒子を添加した有機絶縁性樹脂を塗布・焼成し、多数の
微細な凹凸を形成する凹凸形成工程と、該凹凸上に反射
膜からなる絵素電極を形成する反射膜形成工程と、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。

【００１３】更に、凹凸のピッチ間隔を１００ｍ以下、
凹凸の高さを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。

【００１４】

【作用】本発明の反射型液晶表示装置では、有機絶縁性
樹脂に添加される微粒子の粒径を適切に設定することに
より、凹凸のピッチ及び高さを最適に設定することがで
き、従って、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良好である。

【００１５】上記反射板の反射膜、又はアクティブマト
リクス基板上の反射膜からなる絵素電極を形成した面が
液晶層に隣接している構成とすれば、反射膜と液晶層と
の距離を短縮することができ、表示装置の視差を小さく
することができる。しかも、反射板上に反射膜を形成し
た構成では、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。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例について以下に説明する。

【００１７】図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に示すように、ガラス
基板１１の一方の面に、微粒子１０を添加した有機絶縁
性樹脂１５を塗布する。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。微粒子１０として、例えば、粒
径０．５μｍのＳｉＯ２粒子を挙げることができる。有
機絶縁性樹脂１５として、例えば、ＯＣＤ　ｔｙｐｅ７
（東京応化社製）を挙げることができる。微粒子１０の
添加量は例えば１０％である。微粒子を添加した有機絶
縁性樹脂は、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、基板１１上に
塗布される。本実施例では、１０００ｒ．ｐ．ｍで３０
秒間スピンコートし、更に、９０℃３分、２５０℃６０
分の熱処理を行って硬化させた。なお、この膜厚は１μ
ｍであった。以上により、基板１１の表面に多数の微細
な凹凸１４が形成される。

【００１８】次に、図１に示すように、凹凸１４を有す
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が、誘電体ミラーやコレステリ
ック液晶を用いたノッチ型フィルターの絶縁性薄膜を用
いることもできる。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、Ａｇ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
、ピッチが０．１〜１．０μｍ、高さが０．１〜０．５
μｍの凹凸１４を有する反射板１７が得られる。

【００１９】また、上述の実施例において、１μｍの粒
径の微粒子を用いた反射板も作製した。この反射板は、
ピッチが０．５〜２．０μｍ、高さが０．１〜１．０μ
ｍ）の凹凸１４を有することになる。

【００２０】上述のようにして作製した反射板の、反射
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、屈折率が約１．５のガラス製のダミー基板２を反射
板１７に重ね合わせ、屈折率が約１．５で実際の液晶層
と屈折率が略等しい紫外線硬化接着剤３を使用して密着
状態に接着している。

【００２１】このような反射率測定モデル１を用いた反
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
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は実際の液晶表示装置と同様の反射特性を備
えていることが確認されている。

【００２２】上述の粒径０．５μｍと１μｍの微粒子を
有する反射板を用いた反射率測定モデルの反射特性を図
４に示す。図４では、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。図４の実線３１は粒径０．５μｍの微粒子を用いた
場合（黒丸点）を、実線３２は粒径１．０μｍの微粒子
を用いた場合（白丸点）を表している。図４の破線３１
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。

【００２３】図４から分かるように、粒径０．５μｍの
微粒子１０を用いた反射板１７の反射率（実線３１）は
、入射角θが小さい領域では法線方向で小さく、入射角
θの大きい領域では法線方向で大きい。これに対して、
粒径１μｍの微粒子１０を用いた反射板１７の反射率（
実線３２）は、標準白色板の反射率（破線３０）とほぼ
同様であることが分かる。

【００２４】このように、添加する微粒子の粒径を選択
することにより、反射板の反射特性を再現性良く制御す
ることが可能になる。また、添加する微粒子の濃度を変
えることによっても、反射板の反射特性を再現性良く制
御することが可能になる。このように反射特性の制御さ
れた反射板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。

【００２５】次に、粒径０．５μｍの微粒子を用いた反
射板１７を使用して製造された反射型液晶表示装置を図
５に示す。図５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、ガラス基板
等の絶縁性基板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、ＴＦ
Ｔ２２及び絵素電極２３を覆うように基板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。従って、反射板１７の反射膜１６を形成
した面は、液晶層２５に隣接している。また、反射膜１
６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。

【００２６】本実施例に於いては、封止層２６は、７μ
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。

【００２７】以上のような反射型液晶表示装置の電圧Ｖ
−反射率の特性を図６に示す。反射率は、上記した図３
の反射率測定モデル１の位置に図５の反射型液晶表示装
置を配置して測定した。図６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
率は入射角θ＝３０゜で入射する光の反射率である。反
射率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装置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６から
、絵素電極２３と対向電極である反射膜１６との間に電
圧を印加した場合、θ＝３０°で入射する光に対する表
示装置の法線方向への反射率は、約５５％とかなり大き
いことが分かる。また、本実施例の表示装置のコントラ
スト比は５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。

【００２８】尚、反射板１７の凹凸１４のピッチが１０
０μｍ以内、高さが１０μｍ以内の凹凸１４を有する反
射板であれば、上記と同様に液晶表示装置の反射特性を
制御できることが確認された。また、上記した図５の液
晶表示装置のように、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１７の凹
凸１４の高さを、液晶表示装置のセル厚より小さく設定
し、且つ凹凸１４の傾斜部分の角度を液晶層２５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。

【００２９】本実施例の液晶表示装置では、反射板１７
の反射膜１６を形成した面が液晶層２５に隣接している
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、液晶表示装置の構造
が簡単になり、その製造も容易になる。

【００３０】図７に本発明の表示装置の他の実施例の断
面図を示す。本発明の表示装置はカラー表示装置であり
、ガラス基板４１上に配線電極２８が設けられ、更に配
線電極２８上にＴＦＴ２２が形成されている。更にその
上から微粒子１０が添加された有機絶縁性樹脂１５が塗
布・焼成されている。微粒子１０によって凹凸１４が形
成されている。ＴＦＴ２２上の有機絶縁性樹脂１５の部
分にはコンタクトホール２９が形成され、このコンタク
トホール２９を介してＴＦＴ２２に、金属薄膜からなる
絵素電極２３が接続されている。従って、本実施例では
アクティブマトリクス表示を行う絵素電極２３が反射膜
としても機能している。絵素電極２３上には配向膜２４
が基板１上の全面に形成されている。以上がアクティブ
マトリクス基板４５の構成である。

【００３１】基板４１に対向してガラス基板４２が設け
られ、基板４２上には赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の
カラーフィルタ３７が形成されている。カラーフィルタ
３７上には透明導電膜からなる対向電極３５が全面に形
成され、この対向電極３５を覆って配向膜２７が、基板
４２上の全面に形成されている。以上が対向基板４６の
構成である。アクティブマトリクス基板４５と対向基板
４６との周縁部を封止層２６で密封し、その内部に相転
移型ゲスト・ホストモードの液晶層２５が封入されてい
る。この表示モードでは、絵素電極２３に対応する部分
以外の部分では黒色色素によって光が吸収されるため、
カラーフィルタ３７の周囲にブラックマスクを設ける必
要はない。本実施例でも、微粒子１０によって均一で再
現性の良い反射特性を有する絵素電極２３が得られる。

【００３２】上記有機絶縁性樹脂１５の材料は上記した
商品名ＯＣＤ　ｔｙｐｅ７に限定されず、熱硬化性樹脂
、光硬化性樹脂等の各種の樹脂を使用することができる
。また、微粒子１０として、ＳｉＯ２以外にガラスファ
イバー、プラスティック、金属等の微粒子を用いること
ができる。また、粒子形状も球形に限らず、例えば不定
形であってもよい。

【００３３】更に、反射板１７の基板１１及びアクティ
ブマトリクス基板４５の基板４１としては透明なガラス
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。

【００３４】上記した各実施例では表示モードとして相
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。

【００３５】

【発明の効果】本発明の反射型液晶表示装置では、反射
膜の下方に微粒子を添加した有機絶縁性樹脂の膜が形成
されているので、均一で再現性の良い反射特性を有する
反射膜が得られている。また、本発明の反射型液晶表示
装置の製造方法によれば、反射膜の反射特性の制御が容
易となる。反射膜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。更に、本発明の反射型液晶表示装置の製造
方法では、有害なフッ化水素酸等の有害な薬品を用いる
ことなく、安全にしかも低コストで、上記の表示装置を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる反射型液晶表示装置
を構成する反射板を示す断面図である。

【図２】図１の反射板の製造工程を示す工程図である。

【図３】反射板の反射特性を測定する状態を示す斜視図
である。

【図４】図３の反射特性の測定結果を示す図である。

【図５】図１の反射板を使用した本発明の反射型液晶表
示装置の断面図である。

【図６】本発明の反射型液晶表示装置の印加電圧−反射
率特性を示す特性図である。

【図７】本発明の反射型液晶表示装置の他の実施例であ
るカラー表示装置の断面図である。

【符号の説明】

１　　反射率計測モデル２　　ダミー基板３　　紫外線硬化接着剤１０　　微粒子１１，２１，４１，４２　　ガラス基板１４　　凹凸１５　　有機絶縁性樹脂１６　　反射膜１７　　反射板２０，４５　　アクティブマトリクス基板２２　　薄膜
トランジスタ２３　　絵素電極２４，２７　　配向膜２５　　液晶層３７　　カラーフィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明電極が形成された絶縁性基板と、微粒
子を添加した有機絶縁性樹脂を塗布することにより形成
された多数の微細な凹凸上に反射膜を形成した反射板と
、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】透明電極が形成された絶縁性基板と、微粒
子を添加した有機絶縁性樹脂を塗布することにより形成
された多数の微細な凹凸上に、反射膜からなる絵素電極
を形成したアクティブマトリクス基板と、該絶縁性基板
と該アクティブマトリクス基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３】多数の微細な凹凸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
、微粒子を添加した有機絶縁性樹脂を塗布・焼成して、
多数の微細な凹凸を形成する凹凸形成工程と、該凹凸上
に反射膜を形成する反射膜形成工程と、を包含する反射
型液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】多数の微細な凹凸が形成された基板上に反
射膜からなる絵素電極を形成したアクティブマトリクス
基板を有する反射型液晶表示装置の製造方法であって、
該アクティブマトリクス基板を構成する基板の一方の面
に微粒子を添加した有機絶縁性樹脂を塗布・焼成し、多
数の微細な凹凸を形成する凹凸形成工程と、該凹凸上に
反射膜からなる絵素電極を形成する反射膜形成工程と、
を包含する反射型液晶表示装置の製造方法。