(57)【要約】      （修正有）【課題】反射型液晶表示素子において、フォトリソ法により透明導電膜をパターニングする際、透明導電膜の下方に形成された反射層により光が反射集光して断線等のパターニング不良が発生することを防止する。【解決手段】非表示領域における感光性樹脂層５の凹凸ピッチを、表示領域における感光性樹脂層５の凹凸ピッチよりも小さく形成し、かつ反視認側の基板３に形成された最小の引き回し電極９ｂの幅寸法よりも小さく形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示用電極を有する一対の基板間にシール材を介して液晶が封入され、両表示用電極が対向して画素を形成する領域を表示領域とし、少なくとも反視認側の基板に形成された表示用電極に連接している引き回し電極が形成された領域を非表示領域とし、前記反視認側の基板の視認側に、凹凸形状が形成された樹脂層が配設され、前記樹脂層上に反射層が配設されている反射型液晶表示素子において、
前記非表示領域における樹脂層の凹凸ピッチが、前記表示領域における樹脂層の凹凸ピッチよりも小さく形成されているとともに、前記反視認側の基板に形成された最小の引き回し電極の幅寸法よりも小さく形成されていることを特徴とする反射型液晶表示素子。
【請求項２】
前記非表示領域における樹脂の凹凸の平均傾斜角と前記表示領域における樹脂の凹凸の平均傾斜角とがほぼ同じである請求項１に記載の反射型液晶表示素子。
【請求項３】
一方の基板の一主面に、凹凸形状を有する樹脂層を形成し、前記樹脂層上に反射層を形成し、前記反射層の上に形成された透明導電膜を、レジストを用いたパターニングを行って表示用電極と該表示用電極に連接する引き回し電極とを形成する工程を含む反射型液晶表示素子の製造方法において、
前記引き回し電極を形成する非表示領域における樹脂層の凹凸ピッチを、前記表示用電極を形成する表示領域における樹脂層の凹凸ピッチよりも小さく形成するとともに、前記引き回し電極をパターニングするためのフォトマスクに形成された遮光パターンの幅寸法よりも小さく形成することを特徴とする反射型液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂層を感光性樹脂材料により形成し、感光性樹脂材料に光を照射して凹凸を形成するとき、前記非表示領域の光照射量を前記表示領域の光照射量より相対的に少なくする請求項３に記載の反射型液晶表示素子の製造方法。
【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表示素子およびその製造方法に係り、特に、反射層に形成される凹凸の構成を改良した反射型液晶表示素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の反射型液晶表示素子は、例えば、一対の透明基板のうちの反視認側の透明基板の視認側に透光性を有する感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層をフォトリソ法により部分的に除去し、所定の間隔ならびに大きさに形成し、さらに、加熱処理などを行うことにより凹凸形状を全面に形成した後、アルミニウム膜等の反射層を形成する（例えば、特許文献１参照。）。そして、前記反射層の上にカラーフィルタ層を形成した後、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる透明導電膜を積層してフォトリソ法によりパターニングして透明電極を形成し、前記透明電極の端子部および基板間導電接続部を除いてポリイミドを積層し、このポリイミドに対しラビングにより配向処理を行って配向膜を形成する。
【０００３】
また、視認側の透明基板の反視認側にＩＴＯからなる透明電極を配設し、この透明電極の端子部および基板間導電接続部を除いてポリイミドを積層し、このポリイミドに対しラビングにより配向処理を行って配向膜を形成する。
【０００４】
つぎに、前記両透明電極を対向させ、導電ビーズと導電性の充填材を混入した導電性接続材を混合したシール材を介して両透明基板を圧着する。そして、両透明基板とシール材とからなる空間に液晶を封入して反射型液晶表示素子が形成される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１４２０６号公報  （第２頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の一般的な反射型液晶表示装置においては、図３に示すように、透光性を有する感光性樹脂層３０に形成された凹凸ピッチ（凸部から凸部まで、あるいは凹部から凹部までの距離）として１５〜２５μｍのものが混在しており、平均凹凸ピッチは２０μｍ程度である。
【０００７】
なお、前記平均凹凸ピッチとは単位面積当たりに存在する凹凸のピッチの平均であり、これ以降、平均凹凸ピッチを凹凸ピッチと記す。また、凹凸の形状が異方性、例えば長円形状のものの場合、その長手方向の凸部から凸部（凹部から凹部）までの距離を長円形状のピッチとする。
【０００８】
このような感光性樹脂層３０上にアルミニウム膜３１を形成した後、このアルミニウム膜３１上にカラーフィルタ３２、平坦化膜３３、透明導電膜３４を順に積層する。この透明導電膜３４上にフォトレジスト３５を塗布してフォトリソ法によりパターニングする際、フォトマスク３６に形成された遮光パターン（透明導電膜に形成される電極配線）の最小幅が１０μｍ程度となることがある。
【０００９】
フォトマスク３６の開口部を介して照射された光（紫外線）がフォトレジスト３５、透明導電膜３４を透過し、感光性樹脂の凹凸形状によって凹面鏡のようになったアルミニウム膜３１により反射、集光され、フォトレジスト３５のパターン形成部分に位置する部位に照射されることがある。
【００１０】
本来電極配線を形成する部位に光が照射されると、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、その部分が感光し、現像時にフォトレジストが除去され、透明導電膜３４のエッチング時にピンホールや断線が生じることがあった。特に、表示用電極に連なる引き回し電極はその幅寸法が小さいため、引き回し電極の下方に一つの凹面鏡が存在するような構成となりやすく、集光され、断線しやすかった。約１％の断線が発生することがあった。
【００１１】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、フォトリソ法により透明導電膜をパターニングする際、光が反射層により反射して集光し、引き回し電極の位置に対応するにフォトレジストが感光され、引き回し電極にピンホールや断線が生じることを防止することのできる反射型液晶表示素子およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、請求項１に記載の反射型液晶表示素子の特徴は、表示用電極を有する一対の基板間にシール材を介して液晶が封入され、両表示用電極が対向して画素を形成する領域を表示領域とし、少なくとも反視認側の基板に形成された表示用電極に連接している引き回し電極が形成された領域を非表示領域とし、前記反視認側の基板の視認側に、凹凸形状が形成された樹脂層が配設され、前記樹脂層上に反射層が配設されている反射型液晶表示素子において、前記非表示領域における樹脂層の凹凸ピッチが、前記表示領域における樹脂層の凹凸ピッチよりも小さく形成されているとともに、前記反視認側の基板に形成された最小の引き回し電極の幅寸法よりも小さく形成されている点にある。
【００１３】
このような構成によれば、引き回し電極をパターニングする際においても、その下に形成された反射層によって反射された光が拡散されて、１点に集中せず、引き回し電極の断線を効果的に防ぐことができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の反射型液晶表示素子の特徴は、前記非表示領域における樹脂の凹凸の平均傾斜角と前記表示領域における樹脂の凹凸の平均傾斜角とがほぼ同じである点にある。
【００１５】
このような構成によれば、反射層を介して反射される反射光の反射特性が表示領域と非表示領域でほぼ同等となるので、優れた美粧性の液晶表示素子を提供することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の反射型液晶表示素子の製造方法の特徴は、一方の基板の一主面に、凹凸形状を有する樹脂層を形成し、前記樹脂層上に反射層を形成し、前記反射層の上に形成された透明導電膜を、レジストを用いたパターニングを行って表示用電極と該表示用電極に連接する引き回し電極とを形成する工程を含む反射型液晶表示素子の製造方法において、前記引き回し電極を形成する非表示領域における樹脂層の凹凸ピッチを、前記表示用電極を形成する表示領域における樹脂層の凹凸ピッチよりも小さく形成するとともに、前記引き回し電極をパターニングするためのフォトマスクに形成された遮光パターンの幅寸法よりも小さく形成する点にある。
【００１７】
このような構成によれば、引き回し電極をパターニングする際において、その下に形成された反射層によって反射された光が引き回し電極の幅より小さな凹凸によって拡散されて、反射光が１点に集中することがなく、引き回し電極の断線を効果的に防ぐことができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の反射型液晶表示素子の製造方法の特徴は、前記樹脂層を感光性樹脂材料により形成し、感光性樹脂材料に光を照射して凹凸を形成するとき、前記非表示領域の光照射量を前記表示領域の光照射量より相対的に少なくする点にある。
【００１９】
このような構成によれば、表示領域と非表示領域に形成される樹脂層の凹凸を効率よく制御することができ、表示領域と非表示領域の反射特性を揃えることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る反射型液晶表示素子１は、図１に示すように、視認側の基板２と反視認側の基板３とを有しており、これらの両基板２，３は、散布されたスペーサ２６と、図示しない導電ビーズと導電性の充填材を混入した導電性接続材を混合したシール材２７を介して対向配置され、シール材２７と両基板２、３とからなる空間に液晶２８が封入されている。
【００２１】
特に、反視認側の基板３の一主面である視認側の面には、透光性を有する感光性樹脂材料を配設し、この感光性樹脂材料をフォトリソ法により部分的に除去し、所定の間隔ならびに大きさに形成し、さらに、加熱処理などを行うことにより所定の凹凸形状からなる感光性樹脂層５を形成した後、アルミニウム膜、銀膜または銀等の合金膜等からなる反射層６を形成する。
【００２２】
その後、前記反射層６の上に赤、緑、青等の着色ピクセルを配列したカラーフィルタ層１８を形成し、透明な平坦化層８をカラーフィルタ層１８を被覆するように形成し、その上にＩＴＯからなる透明導電膜を積層してフォトリソ法によりパターニングして透明電極を形成する。また、前記透明電極の端子部および基板間導電接続部を除いてポリイミドを積層し、このポリイミドに対しラビングにより配向処理を行って配向膜を形成する。
【００２３】
前記反視認側の基板３は、ガラス製の透明基板からなるが、プラスチック製であってもよいし、不透明な基板であってもよい。また、透明導電膜からなる透明電極は、画素を形成する表示用電極９ａと、それに連接する引き回し電極９ｂと、引き回し電極９ｂに延在して図示しない外部駆動回路と接続するための端子電極９ｃとを有している。
【００２４】
後述する視認側の基板２に形成される視認側の表示用電極と反視認側の基板の表示用電極９ａとを対向させて画素を形成しており、前記画素を配列して表示を行う領域を表示領域としている。なお、表示領域の周縁には、駆動電圧が印加されないダミー画素が配設されていることもある。また、表示領域の外側である引き回し電極が形成されている領域が非表示領域とされ、この非表示領域には前記端子電極が形成される領域も含まれている。
【００２５】
なお、前記感光性樹脂層５の凹凸形状は、前記表示領域に対応する位置と前記非表示領域に対応する位置とにおいて、その凹凸ピッチを変えている。すなわち、前記非表示領域における感光性樹脂層５の凹凸ピッチＢは、前記表示領域における凹凸ピッチＡよりも小さく形成され（Ｂ＜Ａ）、かつ、非表示領域に形成される引き回し電極９ｂの最小幅寸法Ｃよりも小さく形成されている（Ｂ＜Ｃ）。また、表示領域と非表示領域の反射特性を変えず、反射型液晶表示素子の美粧性を低下させないためには、表示領域と非表示領域の各凹凸形状の平均傾斜角をほぼ同等とすることが好ましい。
【００２６】
また、本発明に適用可能な樹脂層は熱硬化性の樹脂層であってもよい。表示領域と非表示領域の凹凸形状を変えるには、金属遮蔽マスクを用いて所定の領域を遮蔽し、サンドブラストの時間、噴射粒径を領域毎に変えることで作成可能である。しかし、この方法では表示領域と非表示領域とを別々の工程で行う必要があり、工数が多くなるとともに、各凹凸形状の平均傾斜角を同じにするという精密制御が難しい。
【００２７】
したがって、本発明に関わる樹脂層は、感光性樹脂材料を用いることが好ましい。この感光性樹脂材料に樹脂層用フォトマスクを介して光を照射して部分的に感光させ、凹凸を形成する。このとき、表示領域に対応する樹脂層用フォトマスクの開口部の大きさと非表示領域に対応する樹脂層用フォトマスクの開口部の大きさを変えることで、簡単に感光性樹脂層の凹凸ピッチを変えることができる。
【００２８】
また、凹凸形状の平均傾斜角を表示領域と非表示領域で同じにするためには、非表示領域の光照射量を表示領域の光照射量より相対的に少なくすることが好ましい。具体的には、樹脂層用マスクの非表示領域に対応する部分を光透過率調整フィルム（例えば、商品名ニュートラル・デンシティ・フィルム）で被覆して非表示領域の光照射量を少なくしたり、非表示領域における樹脂層用マスクの開口率を表示領域におけるそれよりも小さくして非表示領域の光照射量を少なくするとよい。
【００２９】
凹凸形状を有する反射層の反射特性は、凹凸形状の頂上部や谷部よりも傾斜部に大きく左右されるため、傾斜部の傾斜角が重要なファクタである。この傾斜角を揃えることで反射光の指向性を同等にすることができ、反射型液晶表示素子の表示領域と非表示領域との外観の不一致、見栄えの悪さを解消し、美粧性を確保することができる。なお、前記平均傾斜角とは、凹凸形状の頂上部と谷部との中間部であって、その傾斜面の基板面に対する角度である。また、反射光の拡散性、反射強度等の反射特性の面から前記平均傾斜角は３〜１０°の範囲に設定することが好ましい。
【００３０】
凹凸形状の平均傾斜角を表示領域と非表示領域とで揃えるために、非表示領域における光照射量を少なくし、非表示領域の感光性樹脂材料に照射される光の深度を浅くして凹凸深さを小さくしたり、あるいは、樹脂用フォトマスクの各開口部周囲に局部的に光透過率調整フィルムを配設して、樹脂用フォトマスクの各開口部内で光照射量を調整してもよい。感光性樹脂層を適用することで、それぞれ１回の露光、現像処理で表示領域の凹凸形状の平均傾斜角と非表示領域の凹凸形状の平均傾斜角を同じように形成することができるため、反射型液晶表示素子の製造工程が簡便で、生産性が向上する。
【００３１】
また、凹凸形状を有する感光性樹脂層５の上にアルミニウム膜等の反射層６を配設するが、この反射層６は、１０〜５０ｎｍの厚みを有する半透過反射膜であってもよいし、６０〜５００ｎｍの厚みを有する完全反射膜であってもよい。また、各画素内において、全ての部分を反射層としてもよいし、局部的に反射層のない開口部を有していてもよい。本発明に係る反射型液晶表示素子は、反射型のみに限らず、完全反射膜の開口部を通過する光、あるいは反射層の厚みを調整した半透過反射膜を通過する光を利用する半透過反射型にも適用可能である。
【００３２】
前記反射層６を形成した後、カラーフィルタ層１８、透明アクリル樹脂からなる平坦化層８を順次積層し、ＩＴＯからなる透明導電膜９を全面に成膜する。この透明導電膜９から表示用電極９ａ、引き回し電極９ｂ、端子電極９ｃを形成する場合、図２を参照して、透明導電膜９の上に感光性樹脂からなるポジ型フォトレジスト１５を塗布し、表示用電極、引き回し電極および端子電極に対応する遮光パターンが形成されたフォトマスク１６を前記ポジ型フォトレジスト１５の上方に配設し、３６５ｎｍを主波長とする紫外線光をポジ型フォトレジスト１５に照射する。
【００３３】
前記フォトマスク１６の引き回し電極に対応する最小の遮光パターンの幅寸法を、引き回し電極が形成される非表示領域に位置する前記感光性樹脂層５の凹凸ピッチよりも大きくする。フォトマスク１６の開口部を透過した光が反射層６で反射されても感光性樹脂層の凹凸ピッチが小さいので、集光することなく、拡散されてポジ型フォトレジスト１５にピンホールを生じさせることがない。すなわち、表示用電極９ａより狭幅の引き回し電極９ｂの断線を防ぐことができる。
【００３４】
なお、図１において、端子電極９ｃが形成される端子部にも感光性樹脂層５の凹凸が形成されているが、この構成に限定されず、端子部に感光性樹脂層５を配設する必要はない。非表示領域であって反射層６が形成されている領域に対応する感光性樹脂層５の凹凸ピッチをその領域に形成される引き回し電極の幅寸法より小さくすればよい。
【００３５】
一方、視認側の基板２は、反視認側の基板３と同材料のガラス製の透明基板であり、視認側の基板２の一主面である反視認側の面に、ＩＴＯからなる透明導電膜が配設されている。この透明導電膜上に反視認側の基板と同様にポジ型フォトレジスト（図示せず）を配設し、所定の遮光パターンが形成されたフォトマスクを使用してフォトリソ法によりストライプ状にパターニングして反視認側の基板３の表示用電極９ａに直交するように視認側の表示用電極２０、それに連なる引き回し電極（図示せず）を形成する。なお、視認側の表示用電極２０はべた電極であってもよい。
【００３６】
その後、これら電極上に絶縁層２１を積層し、さらに、この絶縁層２１上にポリイミドを積層して、このポリイミドに対しラビングにより所定の配向処理を行なって配向膜２２を形成する。
【００３７】
そして、視認側の基板２の配向膜形成面にスペーサ２６を散布するとともに、反視認側の基板３の配向膜形成面に、樹脂ビーズに金およびニッケルの２層をメッキした導電ビーズと導電性の充填材を混合したシール材２７を形成し、前記両基板２，３を対向させ圧着し、注入孔（図示せず）から液晶２８を注入してから加圧した後、この注入孔を封止樹脂により封止する。
【００３８】
また、両基板２、３の外側面に一対の偏光板１４、２５を配設し、各偏光板と液晶層との間に２枚の位相差板１２、１３および２３、２４をそれぞれ配設して、反射型液晶表示素子１が完成する。
［例１］
反視認側の基板としてガラス製の透明基板を用い、この透明基板の一方の面にアクリル系の感光性樹脂材料を塗布した。この感光性樹脂材料の上方に、表示領域に対応する箇所の開口部と開口部とのピッチが非表示領域に対応する箇所の開口部と開口部とのピッチより大きく形成された樹脂用フォトマスクを配設した。さらに、この樹脂用フォトマスクの非表示領域に対応する箇所の全域に、５０％の光量をカットする光透過率調整フィルタを配設した。
【００３９】
光透過率調整フィルムが配設された樹脂用フォトマスクを介して紫外線を感光性樹脂材料に照射し、現像して凹凸形状を有する感光性樹脂層を形成した。この感光性樹脂層の表示領域における凹凸ピッチＡは１５μｍであり、非表示領域における凹凸ピッチＢは７μｍであった。また、それぞれの領域の平均傾斜角は４．２°、４．５°で、凹凸深さはそれぞれ１．５μｍ、１．０μｍであった。
【００４０】
そして、前記感光性樹脂層の上に銀とパラジウムの合金からなる反射膜を形成し、カラーフィルタ層、平坦化層をその上に積層した。さらに平坦化層の上にＩＴＯを成膜し、その上にポジ型フォトレジストを塗布する。その後、ポジ型フォトレジストの上方に、表示用電極、引き回し電極、端子電極に対応する遮光パターンが形成されたフォトマスクを配設し、３６５ｎｍを主波長とする紫外線をポジ型フォトレジストに照射した。このとき、フォトマスクに形成された表示用電極に対応する遮光パターンの最小幅寸法は７０μｍであり、引き回し電極に対応する遮光パターンの最小幅寸法は１０μｍであり、端子電極に対応する遮光パターンの最小幅寸法は５０μｍであった。
【００４１】
そして、感光されたポジ型フォトレジストをアルカリ溶液で現像した後、露出したＩＴＯを酸溶液でエッチングし、不要のポジ型フォトレジストを除去した。このとき、電極幅寸法は、フォトマスクに形成されたそれぞれの最小遮光パターン寸法と１μｍも変わらないほぼ同等の寸法であった。この後、オープン・ショートチェッカにて断線検査を行ったが、断線の発生はなかった。
【００４２】
その後、反視認側の基板、視認側の基板を定法と同様にして作成し、両基板を貼り合わせ、液晶を封入し、両基板の外側に位相差板、偏光板を配設し、反射型液晶表示素子を作成した。この反射型液晶表示素子の外観を確認すると、表示領域と非表示領域とに違和感がなく、美観に優れたものであった。
【００４３】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態で透明導電膜をパターニングするために用いたレジストはポジ型フォトレジストであったが、ネガ型フォトレジストを用いてもよい。ネガ型フォトレジストの場合、断線不良を防止するのではなく、隣接間電極の短絡を防止することができる。また、カラーフィルタ層、平坦化層を反視認側の基板に形成せず、視認側の基板に形成してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フォトリソ法により透明導電膜をパターニングする際、光が反射層により反射して集光し、ピンホールや断線あるいは短絡等のパターン不良が生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反射型液晶表示素子の実施形態を示す縦断面図
【図２】本発明に係る反射層の光の反射を示した概略図
【図３】従来の反射層の光の反射を示した概略図
【図４】従来のパターニング不良が発生する工程を示す概略図
【符号の説明】
１  反射型液晶表示素子
２  視認側の基板
３  反視認側の基板
５  感光性樹脂層
６  反射層
８  平坦化膜
９  透明導電膜
９ａ  表示用電極
９ｂ  引き回し電極
９ｃ  端子電極
１１  配向膜
１２，１３  位相差板
１４  偏光板
１５  ポジ型フォトレジスト
１６  フォトマスク
１８  カラーフィルタ層
２０  表示用電極
２１  絶縁層
２２  配向膜
２３，２４  位相差板
２５  偏光板
２６  スペーサ
２７  シール材
２８  液晶
【図１】
2004233669.tif 000003
【図２】
2004233669.tif 000004
【図３】
2004233669.tif 000005
【図４】
2004233669.tif 000006