JPH11109392A - 反射型液晶表示素子と反射型液晶表示パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視野角の拡大を維持するとともに反射率とコ
ントラストおよび色純度が向上した反射型液晶表示素子
を提供することを目的とする。 【解決手段】 対向基板３から液晶層７を通過して入射
した外光を反射電極を設けた反射電極基板１０で対向基
板３の方向に反射させて表示を行う各画素である反射型
液晶表示素子であって、反射電極には、入射した外光に
対して散乱性を有する部分８ｂと鏡面性を有する部分８
ａとを設けて反射光の方向分布を形成する反射型液晶表
示素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶ディス
プレイの反射型液晶表示パネルおよび前記パネルの各画
素である反射型液晶表示素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイの表示方式は、大別す
ると透過型と反射型がある。透過型液晶ディスプレイ
（以下、透過型ＬＣＤと呼ぶ。）は、内部に光源として
のバックライトを発光させて表示するのに対し、反射型
液晶ディスプレイ（以下、反射型ＬＣＤと呼ぶ。）は、
周囲の外光が表示パネル前面を通過して入射し、前記パ
ネルの方向に反射板で反射させることによって表示する
ものである。

【０００３】反射型ＬＣＤは、周囲の外光を利用するこ
とにより、透過型ＬＣＤで用いているバックライトが不
要で消費電力の低減が可能である。このため反射型ＬＣ
Ｄは、携帯用情報端末や携帯用機器に使用するディスプ
レイとして最適である。

【０００４】しかし、入射した外光を反射させて表示を
行う反射ＬＣＤは、入射光を調節する機能がない。この
ため外光の照度が弱い場合、例えば、屋内や夜間使用す
る場合では、入射する外光が少ないために、表示画面が
非常に暗くなり視認性が劣化する欠点がある。

【０００５】このため、反射型ＬＣＤでは、入射した外
光を効率良く反射させるように反射率を高める必要があ
る。反射率を高める手段としては、液晶セルや光学部材
での光の伝搬ロスを低減することと、反射板で入射光を
全反射させることが挙げられる。

【０００６】液晶セルや光学部材による光の伝搬ロスを
低減する方式としては、偏光板での光の透過損失が最も
大きいことに着目して、偏光板を用いないゲストホスト
型表示方式（特許公開公報：平７−１４６４６９）や偏
光板を１枚にした１枚偏光板方式（特許公開公報：平７
−８４２５２）などが知られている。

【０００７】ゲストホスト方式では、偏光板を用いない
ので反射率を大きくできるが、原理的に色素の２色比に
よって表示を行うためにコントラスト比が低い。また、
液晶の配向方式によりヒステリシスが発生しやすく多階
調表示が難しい。

【０００８】１枚偏光板方式では、入射する外光が偏光
板を２回通過するので、ゲストホスト方式に比べて、反
射率は低いが高コントラストを実現できる。入射光を全
反射させる方法として、反射率が高い鏡面性のアルミニ
ウムを反射板兼電極（以下、反射電極と呼ぶ。）として
用いる方式（特許公開公報：平８ー１０１３８４）が知
られている。

【０００９】しかし鏡面性の反射電極を用いた場合に
は、反射率は高くなる反面、光の指向性が強くなる。こ
のため全反射点では反射輝度が極端に高くなり、外光の
映り込みによるギラギラ感やメタリック感が発生し、そ
れ以外の視点では反射輝度が極端に低くなり、視認性が
悪化する欠点がある。

【００１０】このため反射光の指向性を抑制するととも
に視野角を拡大するために、新たに基板の外部に拡散シ
ートを設ける方式（特許公開公報：平８−２０１８０
２）や、反射電極を拡散タイプにする方式（特許公開公
報：平８−３３８９９３）が知られている。

【００１１】従来の反射型ＬＣＤの反射型液晶表示パネ
ルは、図１５に示すように、偏光板３１と高分子フィル
ム３２とガラス基板３３とカラーフィルタ３４と透明電
極３５と液晶３６と反射電極３７とガラス基板３８とで
構成されている。

【００１２】この反射型液晶表示パネルは、偏光板を１
枚にした１枚偏光板方式と反射電極を拡散タイプにする
方式とを併用したものであり、光の伝搬ロスを低減し反
射光の指向性を抑制するとともに視野角を拡大するもの
である。

【００１３】反射電極３７の全表面は、散乱性を有する
ように微細な凹凸を形成して表面処理を行っている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】散乱性を有する反射電
極３７は、光の反射散乱する方向が特定されないのであ
らゆる方向に反射する。

【００１５】通常、光が屈折率の高い媒質から低い媒質
に入射した場合、入射する角度によっては全反射が起こ
る。スネルの式を用いて前記２つの媒質の屈折率から全
反射角を求めることができる。

【００１６】ガラスの屈折率は１．５、酸化インジュウ
ム錫（以下、ＩＴＯと呼ぶ。）からなる透明電極３５の
屈折率は１．９であるので、スネルの式より全反射角は
約５２゜である。

【００１７】散乱性を有する反射電極３７で反射して透
明電極３５を通過した光は、図１６（ａ）に示すよう
に、入射角θ１が５２゜以下のときは出射するが、図１
６（ｂ）に示すように入射角θ１が５２゜のときは表面
に沿って進み、図１６（ｃ）に示すように入射角θ１が
５２゜以上のときは出射せずに全反射する。

【００１８】散乱性を有する反射電極３７で反射して透
明電極３５を通過した光が、ガラス基板３３の法線に対
して約５２゜以下の角度でガラス基板３３に入射すると
全反射が起こり、この反射光は液晶セル外に出射しな
い。

【００１９】反射光が散乱することにより視野角は拡大
し指向性は抑制されたが、全反射して出射しない反射光
によって反射率が低下し、画面が暗くなる問題がある。
また、散乱性を有する反射電極３７の表面の微細な凹凸
により反射光の偏光解消が発生し、鏡面性を有する反射
電極に比べてコントラスト低下する問題がある。また、
混色が発生して色純度が低下する問題がある。

【００２０】本発明は、視野角の拡大を維持するととも
に反射率とコントラストおよび色純度が向上した反射型
液晶表示素子を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶表示
素子は、対向基板から液晶層を通過して入射した外光を
反射電極を設けた反射電極基板で前記対向基板の方向に
反射させて表示を行う各画素である反射型液晶表示素子
であって、反射電極には、入射した外光に対して散乱性
を有する部分と鏡面性を有する部分とを設けて反射光の
方向分布を形成したことを特徴とするものである。

【００２２】本発明によると、視野角の拡大を維持する
とともに反射率とコントラストおよび色純度が向上した
反射型液晶表示素子を得ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、対向基板から液晶層を通過して入射した外光を反射
電極を設けた反射電極基板で前記対向基板の方向に反射
させて表示を行う各画素である反射型液晶表示素子であ
って、反射電極には、入射した外光に対して散乱性を有
する部分と鏡面性を有する部分とを設けて反射光の方向
分布を形成した反射型液晶表示素子としたものであり、
視野角の拡大を維持するとともに反射率とコントラスト
および色純度を向上することができる。

【００２４】本発明の請求項２に記載の発明は、散乱性
を有する部分の面積に比べて鏡面性を有する部分の面積
の方を大きくした請求項１に記載の反射型液晶表示素子
としたものであり、正反射成分を強くすることができ
る。

【００２５】本発明の請求項３に記載の発明は、鏡面性
を有する部分の面積と散乱性を有する部分の面積との比
率が６：４以上８：２以下とした請求項２に記載の反射
型液晶表示素子としたものである。

【００２６】本発明の請求項４に記載の発明は、鏡面性
を有する部分を散乱性を有する部分で挟んで配置した請
求項１から請求項３のいずれかに記載の反射型液晶表示
素子としたものであり、視野角の拡大を維持するととも
に反射率とコントラストおよび色純度を向上することが
できる。

【００２７】本発明の請求項５に記載の発明は、鏡面性
を有する部分の周囲に散乱性を有する部分を配置した請
求項１から請求項３のいずれかに記載の反射型液晶表示
素子としたものであり、視野角の拡大を維持するととも
に反射率とコントラストおよび色純度を向上することが
できる。

【００２８】本発明の請求項６に記載の発明は、反射電
極の鏡面性を有する部分と散乱性を有する部分とでは、
表面の荒さが異なることを特徴とする請求項１から請求
項５のいずれかに記載の反射型液晶表示素子としたもの
であり、表面荒さを変えることにより反射電極の散乱度
を変えることができる。

【００２９】本発明の請求項７に記載の発明は、対向基
板から液晶層を通過して入射した外光を反射電極を設け
た反射電極基板で前記対向基板の方向に反射させて表示
を行う各画素である反射型液晶表示素子であって、反射
電極には、入射した外光に対して鏡面性を有する部分に
平坦部と凹部とを設けて反射光の方向分布を形成した反
射型液晶表示素子としたものであり、視野角の拡大を維
持するとともに反射率とコントラストおよび色純度を向
上することができる。

【００３０】本発明の請求項８に記載の発明は、凹部を
複数設けた請求項７に記載の反射型液晶表示素子とした
ものである。本発明の請求項９に記載の発明は、凹部の
面積に比べて平坦部の面積の方を大きくした請求項７ま
たは請求項８に記載の反射型液晶表示素子としたもので
あり、正反射成分を強くすることができる。

【００３１】本発明の請求項１０に記載の発明は、平坦
部と凹部の底とを結ぶ面に傾斜面または曲面を有する請
求項７から請求項９のいずれかに記載の反射型液晶表示
素子としたものであり、凹部の傾斜面または曲面により
反射光を散乱させて視野角を拡大することができる。

【００３２】本発明の請求項１１に記載の発明は、反射
電極に形成された凹部の傾斜面の傾斜角度は反射電極基
板面に対して１０度以上３０度以下とした請求項１０に
記載の反射型液晶表示素子としたものであり、凹部の傾
斜面で反射した光は散乱し、かつ対向基板面で全反射す
ることなく液晶セル外に出射させることができる。

【００３３】本発明の請求項１２に記載の発明は、対向
基板から液晶層を通過して入射した外光を反射電極を設
けた反射電極基板で前記対向基板の方向に反射させて表
示を行う多数の画素を配設した反射型液晶表示パネルで
あって、反射電極には、前記の各画素ごとに入射した外
光に対して散乱性を有する部分と鏡面性を有する部分と
を反射電極の各画素ごとの位置に設けた反射型液晶表示
パネルとしたものであり、入射した外光に対して散乱性
を有する部分と鏡面性を有する部分とを設けて反射光の
方向分布を形成したことにより、視野角の拡大を維持す
るとともに反射率とコントラストおよび色純度を向上す
ることができ、表示品位の向上した反射型液晶表示パネ
ルを得ることができる。

【００３４】以下、本発明の反射型液晶表示素子を具体
的な実施の形態に基づいて説明する。 （実施の形態１）対向基板と反射電極基板との間に液晶
を充填した反射型液晶表示パネルには、図２に示すよう
に、各画素として反射型液晶表示素子２０が形成されて
おり、前記対向基板から液晶層を通過して入射した外光
を前記反射電極を設けた反射電極基板で対向基板の方向
に反射させて表示を行っている。

【００３５】この１つの反射型液晶表示素子２０を図示
すると図１に示すようになる。この反射型液晶表示パネ
ルの製造工程に従って具体的に説明する。図１に示す対
向基板３にはアルカリソーダガラスを用い、この対向基
板３の上に顔料分散レジストからなる赤、緑、青のスト
ライプ状のカラーフィルタ４が各画素ごとに形成されて
いる。

【００３６】その後、カラーフィルタ４上にＩＴＯ膜を
成膜し、フォトリソグラフィによりストライプ状の透明
電極５を形成した。次に、アルカリソーダガラスを用い
た反射電極基板１０の上にポリマーからなる絶縁膜９を
形成した。ポリマーとして熱硬化型アクリル樹脂（例え
ば、ＦＯＣ：富士薬品工業（株）製）を用い、スピンコ
ートにより塗布し、２００℃で熱処理した。

【００３７】次に、フォトリソグラフィを用いて、図３
（ａ）に示すように、絶縁膜９上にフォトレジスト膜２
１を形成した。フォトレジスト膜２１の部分とフォトレ
ジスト膜のない部分２２の面積比率を７：３とした。

【００３８】その後、反射電極基板１０を反応性イオン
エッチング装置を用いて酸素プラズマ中に２分間暴露
し、フォトレジスト膜のない部分２２の表面を僅かにエ
ッチングした。

【００３９】次に、フォトレジスト膜２１を除去した
後、絶縁膜９上にチタンとアルミニウムをそれぞれ約８
０ｎｍと約２００ｎｍの膜厚で成膜した。成膜後の表面
を観察すると、図３（ｂ）に示すように、入射した外光
をそのまま反射させる鏡面部分８ｃと、入射した外光を
散乱させて反射する白濁した散乱部分８ｄとが形成され
ていることを確認した。

【００４０】鏡面部分８ｃと散乱部分８ｄでの表面状態
を電子顕微鏡で比較したところ、表面状態に違いが見ら
れ、下地である絶縁膜９の表面状態に起因して散乱部分
８ｄでは明らかにアルミニウムの粒子径が大きくなって
いた。

【００４１】成膜した表面の荒れ具合は、酸素プラズマ
処理の依存性があり、酸素プラズマ処理を強くすれば、
散乱性が大きくなる。その後、フォトリソグラフィを用
いて、図３（ｃ）に示すように、鏡面部分８ｃとその周
囲の散乱部分８ｄにフォトレジスト膜２１を形成した
後、チタンとアルミニウムをエッチングする。

【００４２】フォトレジスト膜２１を除去することによ
って、図３（ｄ）に示すように、反射型液晶表示素子２
０ごとに鏡面性を有する反射電極８ａと散乱性を有する
反射電極８ｂとをそれぞれ形成した。

【００４３】図１に示す透明電極５および反射電極８
ａ，８ｂ上には固形分濃度５重量％のポリアミック酸溶
液（例えば、ＳＥ−１５０：日産化学工業（株）製）を
印刷し、２２０℃で硬化した後、ツイスト角が２５０°
になるようにレーヨン布を用いて回転ラビングして配向
処理を行い、ポリイミドからなる配向膜６ａ，６ｂを形
成した。

【００４４】次に対向基板３の周辺部に熱硬化型のシー
ル材（例えばストラクトボンド：三井東圧化学（株）
製）を液晶注入口を設けて印刷形成し、反射電極基板１
０上には直径６μｍのプラスチックからなる球状のスペ
ーサを１５０〜２００個／ｍｍ ² 分散して、対向基板３
と反射電極基板１０を互いに貼り合わせ、１５０℃でシ
ール材を硬化した。

【００４５】次に屈折率異方性が０．１３であるエステ
ル系ネマチック液晶組成物にカイラル組成物（例えばＳ
−８１１：メルクジャパン（株））を添加した液晶７を
真空注入して、紫外線硬化樹脂により注入口を封口し
て、液晶セルを作製した。

【００４６】上記により形成した液晶セルの対向基板に
高分子フィルム２ａ、２ｂとして所定の大きさの複屈折
性を持つポリカーボネートフィルムを所定の角度で貼り
付け、更にニュートラルグレーの偏光フィルムを吸収軸
が所定の方向になるように貼り付け、反射型液晶表示パ
ネルを作製した。

【００４７】次に１／２４０の単純マトリクス駆動で電
圧を印加して、反射型液晶表示パネルを用いた反射型Ｌ
ＣＤの正面の反射率特性を測定した。印加電圧に対する
反射率特性は、ＬＣＤ評価装置（ＬＣＤ−７０００：大
塚電子（株）製）を用い、入射光を垂直方向に対して１
０°の角度で入射させ、受光器は０°（垂直方向）に設
置した条件下で測定した。

【００４８】印加電圧に対する反射率特性の測定結果
は、図４に示すように、正面反射率はＹ値換算でＯＦＦ
電圧で２％、ＯＮ電圧で１４．７％であり、コントラス
ト７．３であった。また中間調電圧では、黒からグレー
を経て白に変化し、着色のない無彩色な変化が得られ
た。

【００４９】次に、反射型ＬＣＤの視角依存性について
測定した。視角依存性の測定は、図５に示すように、反
射型ＬＣＤの上方位置に設けた光源１８から反射型ＬＣ
Ｄに光を照射し反射光を受光器１９で受光するものであ
る。

【００５０】まず入射光を反射型ＬＣＤの垂直方向に対
して−５°の角度から入射させ、受光器の位置θを０°
〜＋５０°まで変化させた。次に入射光を＋５°の角度
から入射し、受光器を０°〜−５０°まで変化させた。

【００５１】また、ＯＮ電圧の場合とＯＦＦ電圧の場合
にについてそれぞれ測定した。ＯＮ電圧での視角依存性
の測定結果は、図６に示すように、本発明の反射型ＬＣ
Ｄの特性は、従来例の反射型ＬＣＤの特性に比べると−
１５°から＋２５°の範囲で反射率が高く、従来例の反
射型ＬＣＤに比べると明るくなっていることが分かる。

【００５２】なお、本発明の反射型ＬＣＤのＯＦＦ電圧
を印加した時の視角依存性については、従来に比べて反
射率が低い結果を得た。これは、散乱性電極での消偏性
が低減されたことによると考えられる。

【００５３】よって、本発明の反射型ＬＣＤではコント
ラストが向上していることが確認できた。更に上面から
蛍光灯を点灯させ、視認性を評価したところ、全面が鏡
面性を有する反射電極において見られる様なギラギラ感
とメタリック感は低減され、良好な表示特性が得られ
た。

【００５４】次に、鏡面性を有する反射電極の面積Ｓ１
と散乱性を有する反射電極の面積Ｓ２との面積比をそれ
ぞれ変化させて同様の方法により反射型ＬＣＤを作製
し、反射率、コントラストの視角特性の比較を行った。
その結果、Ｓ１：Ｓ２が６：４以上８：２以下の範囲で
有れば、反射率とコントラストは高く適切であり、メタ
リック感を低減できることが分かった。Ｓ１：Ｓ２の比
率が９：１以上ではメタリック感が解消できず、また
５：５以下では反射率、コントラストとも低下し、特性
が悪化することが分かった。

【００５５】以上のことにより、従来のように反射電極
の全表面を入射した外光に対して散乱性を有する部分と
するのではなく、散乱性を有する部分と鏡面性を有する
部分とを各画素ごとに反射電極に設けて反射光の方向分
布を形成したものであり、入射した外光は、鏡面性を有
する反射電極８ａの部分では正反射された光は液晶セル
外に全て出射するので、反射率が高く、コントラストを
向上することができ、散乱性を有する反射電極８ｂの部
分で散乱反射された光は、散乱方向に出射して出射角度
が広くなり、視野角の拡大を維持することができる。

【００５６】また、この反射型液晶表示素子を複数配設
することにより、表示品位の向上した反射型液晶表示パ
ネルを得ることができる。（実施の形態２）対向基板と
反射電極基板との間に液晶を充填した反射型液晶表示パ
ネルには、図８に示すように、各画素として反射型液晶
表示素子２０が形成されており、前記対向基板から液晶
層を通過して入射した外光を前記反射電極を設けた反射
電極基板で対向基板の方向に反射させて表示を行ってい
る。

【００５７】この１つの反射型液晶表示素子２０は、図
７に示すように、反射電極基板１０上に薄膜トランジス
タ素子（以下、ＴＦＴと呼ぶ。）１３が形成された反射
型液晶表示パネルの画素である。

【００５８】実施の形態１との相違点は、反射電極基板
１０上にスイッチング素子を持つアクティブマトリクス
型である点である。この反射型液晶表示パネルの製造工
程に従って具体的に説明する。

【００５９】図７に示す対向基板３には無アルカリガラ
ス（例えば１７３７：コーニング社製）を用い、この対
向基板３の上に実施の形態１と同様の方法を用いてカラ
ーフィルタ４を形成し、さらに全面にＩＴＯからなる透
明電極５を形成した。

【００６０】次に無アルカリガラスを用いた反射電極基
板１０の上に所定の方法により、アルミニウムとタンタ
ルからなるゲート電極１１、チタンとアルミニウムから
なるソース電極１２およびドレイン電極１４をマトリク
ス状に配置し、ゲート電極１１とソース電極１２の各交
差部にアモルファスシリコンからなるＴＦＴ素子１３を
形成した。

【００６１】反射電極基板１０の全面にポジ型の感光性
アクリル樹脂（例えば、ＦＶＲ：富士薬品工業（株）
製）を塗布して平坦化膜１５を形成した後、所定のフォ
トマスクを用いて紫外線照射して、ドレイン電極１４上
にコンタクトホール１６を形成した。

【００６２】その後、平坦化膜１５の上にポジ型フォト
レジストを塗布して、長方格子状の透過パターンのフォ
トマスクを用いて露光して、図９（ａ）に示すように、
レジスト膜２１を設けた。レジスト膜２１を設けた部分
とレジスト膜２１を設けていない部分との面積比率は
７：３とした。

【００６３】その後、反射電極基板１０を反応性イオン
エッチング装置を用いて酸素プラズマ中に２分間暴露
し、平坦化膜１５のフォトレジスト膜２１を設けていな
い部分の表面を僅かにエッチングした。

【００６４】次に、フォトレジスト膜２１を除去した
後、平坦化膜１５上にチタンとアルミニウムをそれぞれ
約８０ｎｍと約２００ｎｍの膜厚で成膜した。成膜後の
表面を観察すると、図９（ｂ）に示すように、入射した
外光をそのまま反射させる鏡面部分８ｃと、入射した外
光を散乱させて反射する散乱部分８ｄとが形成されてい
ることを確認した。

【００６５】その後、フォトリソグラフィを用いて、図
９（ｃ）に示すように、鏡面部分８ｃとその周囲の散乱
部分８ｄにフォトレジスト膜２１を形成した後、チタン
とアルミニウムをエッチングする。

【００６６】フォトレジスト膜２１を除去することによ
って、図９（ｄ）に示すように、反射型液晶表示素子２
０ごとに鏡面性を有する反射電極８ａと散乱性を有する
反射電極８ｂをそれぞれ形成した。

【００６７】図７に示す透明電極５および反射電極８
ａ，８ｂ上には固形分濃度５重量％のポリアミック酸溶
液（ＳＥ−７２１１：日産化学工業（株））を印刷し、
２２０℃で硬化した後、ホモジニアス配向になるように
レーヨン布を用いて回転ラビングして配向処理を行い、
ポリイミドからなる配向膜６ａ，６ｂを形成した。

【００６８】次に対向基板３の周辺部に熱硬化型のシー
ル材（例えばストラクトボンド：三井東圧化学（株）
製）を液晶注入口を設けて印刷形成し、反射電極基板１
０上には直径４．５μｍのプラスチックからなる球状の
スペーサを１５０〜２００個／ｍｍ² 分散して、対向基
板３と反射電極基板１０を互いに貼り合わせ、１５０℃
でシール材を硬化した。

【００６９】次に屈折率異方性が０．０９７であるフッ
素系ネマチック液晶組成物にカイラル組成物を添加した
液晶７を真空注入して、紫外線硬化樹脂により注入口を
封口して、液晶セルを作製した。

【００７０】上記により形成した液晶セルの対向基板３
に高分子フィルム２ａ、２ｂとして所定の大きさの複屈
折性を持つポリカーボネートフィルムを所定の角度で貼
り付け、更にニュートラルグレーの偏光フィルム１を吸
収軸が所定の方向になるように貼り付け、アクティブマ
トリクスタイプの反射型液晶表示パネルを作製した。

【００７１】この反射型液晶表示パネルを用いた反射型
ＬＣＤを駆動して、正面での反射率を測定したところ、
黒状態で反射率が１．５％、白状態で反射率が１６．３
％であり、無彩色な良好な反射特性が実現できた。

【００７２】また、横方向の反射率の視角依存を評価し
たところ、−２０°から＋２５°の範囲で白レベルの反
射率が１０％以上得られ、また黒レベルの反射率は同じ
範囲で２％以下であり、この範囲でコントラストを５．
０以上であった。

【００７３】コンタクトホール１６の傾斜面に入射した
外光は前記傾斜面の傾斜角度に応じて反射され、視野角
を拡大することが確認できた。また視認性を確認したと
ころ、全面反射電極を用いた場合に比べ、メタリック感
が低減され、視野角も拡大していることが確認できた。

【００７４】鏡面性を有する反射電極８ａの面積Ｓ１と
散乱性を有する反射電極８ｂの面積Ｓ２との関係は、実
施の形態１と同様に、Ｓ１＞Ｓ２を満たし、Ｓ１：Ｓ２
が６：４以上８：２以下が最も望ましかった。

【００７５】以上のことにより、従来のように反射電極
の全表面を入射した外光に対して散乱性を有する部分と
するのではなく、散乱性を有する部分と鏡面性を有する
部分とを各画素ごとに反射電極に設けて反射光の方向分
布を形成したものであり、入射した外光は、鏡面性を有
する反射電極８ａの部分では正反射された光は液晶セル
外に全て出射するので、反射率が高く、コントラストを
向上することができ、散乱性を有する反射電極８ｂの部
分で反射された光は、散乱方向に出射して出射角度が広
くなり、視野角の拡大を維持することができる。

【００７６】コンタクトホール１６の傾斜面に入射した
外光は前記傾斜面の傾斜角度に応じて反射され、視野角
を拡大することができる。また、実施の形態１および実
施の形態２では、鏡面性を有する部分の周囲に散乱性を
有する部分を配置したが、鏡面性を有する部分の左右ま
たは上下だけを散乱性を有する部分で挟んで配置した場
合であっても、ほぼ同様の効果を得ることができる。

【００７７】また、実施の形態１および実施の形態２で
は、絶縁膜にアクリル樹脂を用いたが、ポリイミド等の
耐熱性高分子でも同様の効果が得られる。 （実施の形態３）対向基板と反射電極基板との間に液晶
を充填した反射型液晶表示パネルには、図１１に示すよ
うに、各画素として反射型液晶表示素子２０が形成され
ており、前記対向基板から液晶層を通過して入射した外
光を前記反射電極を設けた反射電極基板で対向基板の方
向に反射させて表示を行っている。

【００７８】この１つの反射型液晶表示素子２０を図示
すると図１０に示すようになる。この反射型液晶表示パ
ネルの製造工程に従って具体的に説明する。図１０に示
す絶縁層９は熱メルト性と熱硬化性を合わせ持つ感光性
アクリル樹脂を用いて３μｍの膜厚に形成した。

【００７９】その後１０μｍ径の円形パターンを有する
フォトマスクを用いて、紫外線照射し、有機アルカリ水
溶液により現像を経て、２段階の熱処理を行った後、２
個のホール１７を規則的に形成した。

【００８０】１段目の熱処理は、ホットプレート上で５
分間放置し、２段目の熱処理はオーブンを用いて２００
℃で１時間行った。１段目の熱処理温度を１４０℃から
２００℃まで段階的に変化させた。１段目の熱処理温度
を高温に設定するほど、ホールの傾斜はなだらかになっ
た。

【００８１】次に、絶縁膜９上にチタンとアルミニウム
をそれぞれ約８０ｎｍと約２００ｎｍの膜厚で成膜した
後、格子形状に平坦化膜１５をエッチングして、反射型
液晶表示素子２０に対応した鏡面性を有する反射電極８
ａを形成した。

【００８２】鏡面性を有する反射電極８ａに形成された
ホール１７は、図１２に示すように、傾斜面１７ａと底
面１７ｂとで構成されている。底面１７ｂおよび平坦部
１７ｃでは、上方からの入射光が正反射して真上に反射
されるが、傾斜面１７ａでは傾斜角度ψに応じて反射光
の光路が変わる。

【００８３】傾斜面１７ａでは、傾斜角度ψに応じて反
射するので、正反射に対して散乱性を持つとみなすこと
ができ、ホールの数および傾斜角度ψに応じて散乱反射
率が変化する。

【００８４】ホール１７を有する反射電極基板１０と対
向基板３とを実施の形態１と同様の処理を行って、反射
型液晶表示パネルを作製した。この反射型液晶表示パネ
ルを用いた反射型ＬＣＤを駆動して、反射率の視角依存
性を評価したところ、実施の形態１と同様に−１５°か
ら＋１５°の範囲で反射率低下、コントラスト低下が少
なく、かつメタリック感の低減された良好な表示を得る
ことができた。

【００８５】また、ホール１７の数と傾斜角度ψにより
散乱反射率が変わるが、反射型液晶表示素子内の鏡面反
射する平坦部分の面積をＳ３、散乱反射する凹部の面積
をＳ４とすると、Ｓ３＞Ｓ４であれば、対向基板面での
全反射による損失が少なく、反射率の低下が少ないこと
がわかった。

【００８６】また、凹部の傾斜面１７ａの傾斜角度ψは
反射電極基板１０の面に対して、１０°以上３０°以下
で有れば、反射率の低下が少なく、かつメタリック感も
低減できることが分かった。

【００８７】以上のことにより、従来のように反射電極
の全表面を入射した外光に対して散乱性を有する部分と
するのではなく、各画素ごとの鏡面性を有する部分に凹
部を設けて反射光の方向分布を形成したものであり、入
射した外光は、鏡面性を有する反射電極８ａの平坦部１
７ｃまたは凹部の底面１７ｂの部分では正反射された光
は液晶セル外に全て出射するので、反射率が高く、コン
トラストを向上することができ、凹部の傾斜面１７ａで
反射された光は、傾斜角度ψに応じて出射して出射角度
が広くなり、視野角の拡大を維持することができる。

【００８８】散乱反射する凹部の面積に比べて鏡面反射
する平坦部分の面積の方を大きくしたことにより、対向
基板３面での全反射による損失が少なく、反射率の低下
を少なくできる。

【００８９】また、凹部の傾斜面の傾斜角度は反射電極
基板の面に対して、１０°以上３０°以下で有れば、反
射率の低下が少なく、かつメタリック感も低減できる。 （実施の形態４）実施の形態４における反射型液晶表示
素子２０は、図１３に示すように、反射電極基板１０の
上の平坦化膜１５に凹部、例えばコンタクトホール１６
とホール１７を設けた反射型液晶表示パネルの画素であ
る。

【００９０】反射型液晶表示素子２０は、図１４に示す
ように、反射型液晶表示パネルに各画素として複数配設
されている。この反射型液晶表示パネルの製造工程に従
って具体的に説明する。

【００９１】図１３に示す平坦化膜１５は、熱メルト性
と熱硬化性を合わせ持つ感光性アクリル樹脂を用いて３
μｍの膜厚に形成した。その後１０μｍ径の円形パター
ンを有するフォトマスクを用いて、紫外線照射し、有機
アルカリ水溶液により現像を経て、２段階の熱処理を行
った後、ホール１７とドレイン電極１４上のコンタクト
ホール１６とを規則的に形成した。

【００９２】１段目の熱処理は、ホットプレート上で５
分間放置し、２段目の熱処理はオーブンを用いて２００
℃で１時間行った。１段目の熱処理温度を１５０℃のし
た。１段目の熱処理温度により、ホール１７の断面形状
をコントロールすることができ、高温になるほどメルト
性が高くなり、なだらかな傾斜になった。

【００９３】次に、平坦化膜１５上にチタンとアルミニ
ウムをそれぞれ約８０ｎｍと約２００ｎｍの膜厚で成膜
した後、格子形状に平坦化膜１５をエッチングして、反
射型液晶表示素子２０に対応した鏡面性を有する反射電
極８ａを形成した。

【００９４】上方からの入射光はホール１７およびコン
タクトホール１６の底面では正反射して真上に反射され
るが、ホール１７およびコンタクトホール１６の傾斜面
の部分では傾斜角度に応じて反射光の光路が変わるため
に、正反射に対して散乱性を持つとみなすことができ、
ホール１７およびコンタクトホール１６の数、傾斜角度
に応じて散乱反射率が変化する。

【００９５】ホール１７およびコンタクトホール１６を
有する反射電極基板１０と対向基板３を用いて、実施の
形態２と同様の処理を行って、アクティブマトリクスタ
イプの反射型液晶表示パネルを作製した。

【００９６】この反射型液晶表示パネルを用いた反射型
ＬＣＤを駆動して、反射率の視角依存性を評価したとこ
ろ、横方向の視角では、−１５°から＋２０°の範囲で
反射率の低下、コントラストの低下が少なく、かつメタ
リック感の低減された良好な表示を得ることができた。

【００９７】凹部の数と傾斜角度により反射率を変更す
ることができ、鏡面反射する平坦部分の面積をＳ５、散
乱反射する凹部の傾斜面の面積をＳ６とすると、Ｓ５＞
Ｓ６であれば、対向基板３の面での全反射による損失が
少なく、反射率の低下が少ないことがわかった。

【００９８】また、ホール部の傾斜角度は基板面に対し
て、１０°以上３０°以下で有れば、反射率の低下が少
なく、かつメタリック感も低減できることが分かった。
以上のことにより、従来のように反射電極の全表面を入
射した外光に対して散乱性を有する部分とするのではな
く、各画素ごとの鏡面性を有する部分に凹部を設けて反
射光の方向分布を形成したものであり、入射した外光
は、鏡面性を有する反射電極８ａの平坦部１７ｃまたは
凹部の底面１７ｂの部分では正反射された光は液晶セル
外に全て出射するので、反射率が高く、コントラストを
向上することができ、凹部の傾斜面１７ａで反射された
光は、傾斜角度ψに応じて出射して出射角度が広くな
り、視野角の拡大を維持することができる。

【００９９】散乱反射する凹部の面積に比べて鏡面反射
する平坦部分の面積の方を大きくすることにより、対向
基板３の面での全反射による損失が少なく、反射率の低
下を少なくすることができる。

【０１００】凹部の傾斜面の傾斜角度は基板面に対し
て、１０°以上３０°以下で有れば、反射率の低下が少
なく、かつメタリック感も低減できる。また、実施の形
態３および実施の形態４では、凹部の傾斜面を用いた
が、曲面などを用いた場合であっても同様の効果が得ら
れる。

【０１０１】また、実施の形態３および実施の形態４で
は、凹部の数を２つとしたが、単数または複数とした場
合であっても同様の効果が得られる。また、実施の形態
３および実施の形態４では、ホールの形成に熱メルト性
と熱硬化性を持つ感光型アクリル樹脂を用いたが、ホー
ル形状と面積が制御できる他の材料および他の手法を用
いても同様の効果が得られる。

【０１０２】また、各実施の形態では、１枚の偏光板を
用いた複屈折モードとしたが、他のモードであっても同
様の効果を得ることができる。また、各実施の形態で
は、反射電極の構成材料としてチタンとアルミニウムを
用いたが、より反射率の高い銀などの金属を用いても同
様の効果が得られる。

【０１０３】また、各実施の形態では、前方散乱特性の
強い拡散シートを反射型液晶表示パネルの偏向フィルム
の外部に設けなかったが、前記拡散シートを設けた場合
であっても同様の効果を得ることができる。

【０１０４】

【発明の効果】以上のように本発明の反射型液晶表示素
子によれば、従来のように反射電極の全表面を入射した
外光に対して散乱性を有する部分または鏡面性を有する
部分のみとするのではなく、散乱性を有する部分と鏡面
性を有する部分とを各画素ごとの反射電極に設けて反射
光の方向分布を形成したものであり、視野角の拡大を維
持するとともに反射率とコントラストを高くでき、色純
度を向上することができる。

【０１０５】また視認性において、鏡面性を有する部分
に対して適切に散乱性を有する部分とを各画素ごとに反
射電極に設けたことにより、この散乱性を有する部分で
適切に散乱反射されるので、ギラギラ感とメタリック感
は低減され、良好な表示特性を得ることができる。

【０１０６】また、この反射型液晶表示素子を複数配設
することにより、表示品位の向上した反射型液晶表示パ
ネルを得ることができる。具体的には、鏡面性を有する
反射電極の周囲に散乱性を有する反射電極を配置し、鏡
面性を有する反射電極の面積と散乱性を有する反射電極
の面積の比率が６：４以上８：２以下の範囲であれば、
反射率とコントラストは高く適切であり、メタリック感
を低減することできる。

【０１０７】また、鏡面性を有する反射電極に平坦部と
凹部とを設けて反射光の方向分布を形成した場合であっ
ても、視野角の拡大を維持するとともに反射率とコント
ラストおよび色純度が向上した反射型液晶表示素子を同
様に得ることができる。

【０１０８】具体的には、散乱反射する凹部の面積に比
べて鏡面反射する平坦部分の面積の方を大きくすること
により、対向基板３の面での全反射による損失が少な
く、反射率の低下を少なくすることができる。

【０１０９】また、凹部の傾斜面の傾斜角度は基板面に
対して、１０°以上３０°以下で有れば、反射率の低下
が少なく、かつメタリック感も低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の反射型液晶表示素子の
構造断面図

【図２】本発明の実施の形態１の反射型液晶表示パネル
の上面図

【図３】本発明の実施の形態１の反射型液晶表示パネル
のエッチング工程図

【図４】同実施の形態１の印加電圧に対する反射率の特
性図

【図５】同実施の形態１の反射型ＬＣＤの反射率の視角
依存性の測定状態図

【図６】同実施の形態１のＯＮ電圧印加時における反射
率の視角依存性の特性図

【図７】本発明の実施の形態２の反射型液晶表示素子の
構造断面図

【図８】同実施の形態２の反射型液晶表示パネルの上面
図

【図９】同実施の形態２の反射型液晶表示パネルのエッ
チング工程図

【図１０】本発明の実施の形態３の反射型液晶表示素子
の構造断面図

【図１１】同実施の形態３の反射型液晶表示パネルの上
面図

【図１２】本発明の実施の形態３のホール部分の構造断
面図

【図１３】本発明の実施の形態４の反射型液晶表示素子
の構造断面図

【図１４】同実施の形態４の反射型液晶表示パネルの上
面図

【図１５】従来の反射型液晶表示パネルの構造断面図

【図１６】反射型液晶表示パネルに入射した外光が全反
射する条件を示す図

【符号の説明】

１ 偏光フィルム ２ａ、２ｂ 高分子フィルム ３ 対向基板 ４ カラーフィルタ ５ 透明電極 ６ａ、６ｂ 配向膜 ７ 液晶 ８ａ 鏡面性の反射電極 ８ｂ 散乱性の反射電極 ８ｃ 鏡面部分 ８ｄ 散乱部分 ９ 絶縁膜 １０ 反射電極基板 １１ ゲート線 １２ ソース線 １３ ＴＦＴ素子 １４ ドレイン電極 １５ 平坦化膜 １６ コンタクトホール １７ ホール １７ａ ホールの傾斜面 １７ｂ ホールの底面 １７ｃ 平坦部 １８ 光源 １９ 受光器 ２０ 反射型液晶表示素子 ２１ フォトレジスト膜 ２２ フォトレジスト膜のない部分 ３１ 偏光フィルム ３２ 高分子フィルム ３３ ガラス基板 ３４ カラーフィルタ ３５ 透明電極 ３６ 液晶 ３７ 散乱反射電極 ３８ ガラス基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 鉄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向基板から液晶層を通過して入射した
   外光を反射電極を設けた反射電極基板で前記対向基板の
   方向に反射させて表示を行う各画素である反射型液晶表
   示素子であって、 反射電極には、入射した外光に対して散乱性を有する部
   分と鏡面性を有する部分とを設けて反射光の方向分布を
   形成した反射型液晶表示素子。
2. 【請求項２】 散乱性を有する部分の面積に比べて鏡面
   性を有する部分の面積の方を大きくした請求項１に記載
   の反射型液晶表示素子。
3. 【請求項３】 鏡面性を有する部分の面積と散乱性を有
   する部分の面積との比率が６：４以上８：２以下とした
   請求項２に記載の反射型液晶表示素子。
4. 【請求項４】 鏡面性を有する部分を散乱性を有する部
   分で挟んで配置した請求項１から請求項３のいずれかに
   記載の反射型液晶表示素子。
5. 【請求項５】 鏡面性を有する部分の周囲に散乱性を有
   する部分を配置した請求項１から請求項３のいずれかに
   記載の反射型液晶表示素子。
6. 【請求項６】 反射電極の鏡面性を有する部分と散乱性
   を有する部分とでは、表面の荒さが異なることを特徴と
   する請求項１から請求項５のいずれかに記載の反射型液
   晶表示素子。
7. 【請求項７】 対向基板から液晶層を通過して入射した
   外光を反射電極を設けた反射電極基板で前記対向基板の
   方向に反射させて表示を行う各画素である反射型液晶表
   示素子であって、 反射電極には、入射した外光に対して鏡面性を有する部
   分に平坦部と凹部とを設けて反射光の方向分布を形成し
   た反射型液晶表示素子。
8. 【請求項８】 凹部を複数設けた請求項７に記載の反射
   型液晶表示素子。
9. 【請求項９】 凹部の面積に比べて平坦部の面積の方を
   大きくした請求項７または請求項８に記載の反射型液晶
   表示素子。
10. 【請求項１０】 平坦部と凹部の底とを結ぶ面に傾斜面
    または曲面を有する請求項７から請求項９のいずれかに
    記載の反射型液晶表示素子。
11. 【請求項１１】 反射電極に形成された凹部の傾斜面の
    傾斜角度は反射電極基板面に対して１０度以上３０度以
    下とした請求項１０に記載の反射型液晶表示素子。
12. 【請求項１２】 対向基板から液晶層を通過して入射し
    た外光を反射電極を設けた反射電極基板で前記対向基板
    の方向に反射させて表示を行う多数の画素を配設した反
    射型液晶表示パネルであって、 反射電極には、前記の各画素ごとに入射した外光に対し
    て散乱性を有する部分と鏡面性を有する部分とを反射電
    極の各画素ごとの位置に設けた反射型液晶表示パネル。