(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射側に配置される第１基板と、所定の間隙を介して該第１基板に接合し反射側に配置される第２基板と、該間隙内で第１基板側に位置する電気光学物質層と、該間隙内で第２基板側に位置する光反射層と、該第１基板側及び第２基板側に夫々形成され該電気光学物質層に電圧を印加する電極とを備えた反射型表示装置であって、
前記光反射層は表面に凹凸を有し光散乱性を備えているとともに、凹部を連続的に配することで凸部が平面方向に連続しており、
前記光反射層は、凹凸が形成された樹脂膜とその表面に成膜された金属膜とからなる事を特徴とする反射型表示装置。
【請求項２】
前記電気光学物質層はゲストホスト液晶層からなり、さらに四分の一波長板層が該ゲストホスト液晶層と該光反射層との間に介在している事を特徴とする請求項１記載の反射型表示装置。
【請求項３】
前記樹脂膜は、フォトリソグラフィにより凹凸がパタニングされた感光性樹脂膜である事を特徴とする請求項１記載の反射型表示装置。
【請求項４】
入射側に配置される第１基板と、所定の間隙を介して該第１基板に接合し反射側に配置される第２基板と、該間隙内で第１基板側に位置する電気光学物質層と、該間隙内で第２基板側に位置する光反射層と、該第１基板側及び第２基板側に夫々形成され該電気光学物質層に電圧を印加する電極とを備えた反射型表示装置の製造方法において、
前記光反射層は、該第２基板の上に感光性樹脂を成膜する工程と、
該感光性樹脂を選択的に露光現像して凹部を連続的に形成し、残された凸部が平面的に連続する様にパタニングする工程と、
該パタニングされた該感光性樹脂の凹凸面に金属膜を成膜する工程とにより形成する事を特徴とする反射型表示装置の製造方法。
【請求項５】
パタニングした感光性樹脂を加熱処理によりリフローして凹部及び凸部の形状をなめらかにする工程を含む事を特徴とする請求項４記載の反射型表示装置の製造方法。
【請求項６】
パタニングした感光性樹脂の表面に透明な樹脂を塗工して凹部及び凸部の曲率を調整する工程を含む事を特徴とする請求項４記載の反射型表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光反射層を内蔵した反射型表示装置に関する。より詳しくは、光反射層の反射特性を改善して表示の明るさ及び見やすさを向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光反射層を内蔵した表示装置は例えば特開平９−１５２６３０号公報に開示されており、図６にその構造を示す。図示する様に、表示装置は入射側に位置される第１基板１と、所定の間隙を介して該第１基板１に接合し反射側に配置される第２基板２とを備えている。この間隙内には電気光学物質層としてゲストホスト液晶層３が第１基板１側に位置して設けられている。ゲストホスト液晶層３はネマティック液晶４と二色性色素５の混合物からなり、上下の配向膜６ａ，１１ａにより、ホモジニアスに整列されている。又、間隙内には光反射層９が第２基板２側に位置して設けられている。更に、ゲストホスト液晶層３と光反射層９の間に四分の一波長板層１０が介在している。加えて、第１基板１側及び第２基板２側にそれぞれゲストホスト液晶層３に電圧を印加する電極６，１１が形成されている。本例では、上側の電極６が第１基板１の内表面に形成され、下側の電極１１が第２基板２の内表面に形成されている。光反射層９は表面に凹凸を有し光散乱性を備えている。従って、ペーパーホワイトの外観を呈し表示背景として好ましい。又、入射光を比較的広い角度範囲で反射する為、視野角が拡大し表示が見やすくなるとともに広い視角範囲で表示の明るさが増す。光反射層９と四分の一波長板層１０との間に凹凸を埋める透明な平坦化層１４が介在している。四分の一波長板層１０は平坦化層１４の表面に沿って一軸配向された高分子液晶材料１３からなる。なお、高分子液晶材料１３を一軸配向させる為、平坦化層１４と四分の一波長板層１０との間に下地配向膜１０ａが設けられている。光反射層９は凹凸が形成された樹脂膜９ｂとその表面に成膜されたアルミニウム等の金属膜９ａとからなる。樹脂膜９ｂはフォトリソグラフィにより凹凸がパタニングされた感光性樹脂膜である。
【０００３】
第２基板２の表面に形成された感光性樹脂膜９ｂは例えばフォトレジストからなり、基板表面に全面的に塗布される。これを所定のマスクを介して露光処理し例えば円柱状にパタニング加工する。次いで加熱してリフローを施せば凹凸形状が安定的に形成できる。このようにして形成された凹凸形状の表面に所望の膜厚で良好な光反射率を有するアルミニウム等の金属膜９ａを形成する。凹凸の深さ寸法を数μｍに設定すれば、良好な光散乱特性が得られ、光反射層９は白色を呈する。光反射層９の表面には平坦化層１４が形成され凹凸を埋めている。平坦化層１４はアクリル樹脂等透明な有機物を用いる。四分の一波長板層１０の上には配向膜１１ａが形成されている。この配向膜１１ａはゲストホスト液晶層３と高分子液晶材料１３からなる四分の一波長板層１０との間を隔てるパシベーション膜を兼ねている。なお、四分の一波長板層１０に赤青緑の三原色色素を領域分割的に分散させれば、カラーフィルタを兼ねることもできる。
【０００４】
図７を参照して、光反射層及び四分の一波長板層の製造方法を簡単に説明する。まず（Ａ）に示す様に、ガラスなどからなる第２基板２の表面に光感光性の樹脂を全面的に塗布する。光感光性の樹脂としては例えばフォトレジスト９ｒを用いることができる。次に（Ｂ）に示す様に、所定のマスクを介してフォトレジスト９ｒを露光現像し、光感光性樹脂を例えば離散的な円柱９Ｔにパタニング加工する。続いて（Ｃ）に示す様に、第２基板２を加熱処理し感光性樹脂のリフローを行う。このリフローによりフォトレジスト９ｒの円柱９Ｔはなだらかに変形し、所望の凹凸形状が得られる。（Ｄ）に示す様に、上記の様にして形成された樹脂膜９ｂの凹凸面に所望の膜厚で良好な反射率を有するアルミニウムなどの金属膜９ａが真空蒸着などにより形成される。凹凸の深さ寸法を数μｍに設定することで、良好な光散乱特性が得られ金属膜９ａは白色を呈する。続いて（Ｅ）に示す様に、金属膜９ａの凹凸を平坦化層１４で埋める。この平坦化層１４はアクリル樹脂など透明な有機物で形成されており、スピンコートなどで塗布する。続いて平坦化層１４の表面を下地配向膜１０ａで被覆する。この下地配向膜１０ａを所定の方向に沿ってラビング処理する。最後に（Ｆ）に示す様に、下地配向膜１０ａの上に高分子液晶材料１３を塗布する。この高分子液晶は、例えば安息香酸エステル系のメソゲンをペンダントとした側鎖型の高分子液晶である。この高分子液晶をシクロヘキサノンとメチルエチルケトンとを８：２の割合で混合した溶液に、３〜５重量％溶解させる。この溶液をスピンコートし、下地配向膜１０ａ上に高分子液晶を成膜する。この後基板加熱を行い、一旦高分子液晶を光学的に等方性状態にまで加温する。続いて加熱温度を徐々に降下しネマティック相を経て室温状態まで戻す。ネマティック相において高分子液晶は下地配向膜１０ａのラビング方向に沿って配列し、所定の一軸配向性が得られる。この一軸配向状態は第２基板２を室温に戻すことにより固定される。このようなアニール処理により、高分子液晶材料１３に含まれる液晶分子は一軸配向し、所望の四分の一波長板層が得られる。更に、この高分子液晶材料１３の表面に配向膜１１ａを形成する。この配向膜１１ａは例えばＰＶＡフィルムからなる。このＰＶＡフィルムを所定の方向に沿ってラビング処理することで、その上に接するゲストホスト液晶層のホモジニアス配向を実現できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
反射型表示装置は、周囲の環境から得られる光（外光）を利用する為、光を拡散反射する光反射層が設けてある。しかし、従来の様に単純に光を拡散反射するだけであれば、高品位なディスプレイは実現できない。一般的な反射型表示装置には外光を吸収するカラーフィルタや偏光板などの構成材料が貼着されており、単純に拡散反射するだけではディスプレイに不可欠な輝度が足りない。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
本発明は反射型表示装置に内蔵される光反射層の構造を改善して表示の明るさ及び見やすさを向上させることを目的とする。係る目的を達成する為に以下の手段を講じた。即ち本発明に係る反射型表示装置は基本的な構成として、入射側に配置される第１基板と、所定の間隙を介して該第１基板に接合し反射側に配置される第２基板と、該間隙内で第１基板側に位置する電気光学物質層と、該間隙内で第２基板側に位置する光反射層と、該第１基板側及び第２基板側にそれぞれ形成され該電気光学物質層に電圧を印加する電極とを備えている。特徴事項として、前記光反射層は表面に凹凸を有し光散乱性を備えているとともに、凹部を連続的に配することで凸部が平面方向に連続している。そして前記光反射層は凹凸が形成された樹脂膜とその表面に成膜された金属膜とからなる。好ましくは、前記電気光学物質層はゲストホスト液晶層からなり、更に四分の一波長板層が該ゲストホスト液晶層と該光反射層との間に介在している。又好ましくは、前記樹脂膜は、フォトリソグラフィにより凹凸がパタニングされた感光性樹脂膜である。
【０００７】
本発明は上述した反射型表示装置の製造方法を包含している。特に、前記光反射層を形成する場合、まず第２基板の上に感光性樹脂を成膜する工程を行う。次に、該感光性樹脂を選択的に露光現像して凹部を連続的に形成し、残された凸部が平面的に連続する様にパタニングする工程を行う。最後に、パタニングされた該感光性樹脂の凹凸面に金属膜を成膜する工程を行う。好ましくは、パタニングした感光性樹脂を加熱処理によりリフローして凹部及び凸部の形状をなめらかにする工程を含む。又好ましくは、パタニングした感光性樹脂の表面に透明な樹脂を塗工して凹部及び凸部の曲率を調整する工程を含む。
【０００８】
凹凸構造を有する光反射層を作成する場合、その光拡散特性は周辺からランダムに入射する外光を可能な限り正面方向に反射することが望ましい。凹凸構造と反射特性を解析した結果、ある程度凸部分が平面的に連続している方が望ましいことが判明した。しかしながら、従来の様に感光性樹脂を離散的な円柱にパタニングして凹凸構造を形成する場合、凸部分を平面的に見て連続的に形成することが困難であり、特にプロセス上のばらつきを考慮した場合、形状が容易に変動し望む光学特性を安定に得ることができなかった。これに対し、本発明では感光性樹脂を選択的に露光現像して凹部を形成し、残された凸部が平面的に連続する様にパタニングしている。これにより、連続する凸部を安定に得ることができる様になった。又、凹部をある程度連続してパタニングすることで、自由に凸部の連続形状が調整できる利点がある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の最良な実施形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る反射型表示装置の基本的な構造を表わしている。本反射型表示装置は入射側に配置される透明な第１の基板１と、所定の間隙を介して入射側の基板１に接合し反射側に配置される第２の基板２とを用いたフラットパネル構造となっている。上下一対の基板１，２の間隙内でゲストホスト液晶層（電気光学物質層）３が基板１側に位置している。又、同じく間隙内で光反射層９が基板２側に位置している。更に、ゲストホスト液晶層３と光反射層９との間に四分の一波長板層１０が介在している。加えて、基板１及び２側にそれぞれ透明な電極６及び１１が形成されており、ゲストホスト液晶層３に電圧を印加する。なお、各電極６，１１の表面はそれぞれ配向膜６ａ，１１ａで被覆されており、ゲストホスト液晶層３を垂直配向している。このゲストホスト液晶層３はネマティック液晶分子４を主体とし二色性色素５を所定の割合で含有したものである。特徴事項として、光反射層９は表面に凹凸を有し光散乱性を備えているとともに、凸部が平面方向に連続している。光反射層９は凹凸が形成された樹脂膜９ｂとその表面に成膜された金属膜９ａとからなる。樹脂膜９ｂはフォトリソグラフィにより凹凸がパタニングされた感光性樹脂膜である。
【００１０】
以下、図１に示した反射型表示装置の個々の構成要素に付き詳細に説明する。上側基板１は入射側に位置しガラスなどの透明基材からなる。一方下側の基板２は反射側に位置し、必ずしも透明材料を用いる必要はない。一対の基板１，２の間隙にはゲストホスト液晶層３が保持されている。このゲストホスト液晶層３は負の誘電異方性を有するネマティック液晶分子４を主体とし、且つ二色性色素５を所定の割合で含有している。上側の基板１の内表面には対向電極６と配向膜６ａが順に形成されている。対向電極６はＩＴＯなどの透明導電膜からなる。配向膜６ａは例えばポリイミドフィルムからなり、ゲストホスト液晶層３を垂直配向してる。なお、本発明はこれに限られるものではなく、ゲストホスト液晶層を水平配向してもよい。本実施形態では電圧無印加状態でゲストホスト液晶層３は垂直配向し、電圧印加状態では水平配向に移行する。
【００１１】
下側の基板２には少なくとも薄膜トランジスタ８からなるスイッチング素子と光反射層９と四分の一波長板層１０と画素電極１１とが形成されている。基本的な構成として、四分の一波長板層１０は薄膜トランジスタ８や光反射層９の上方に成膜されており、且つコンタクトホールが設けられている。画素電極１１はこの四分の一波長板層１０の上にパタニング形成されている。従って、画素電極１１と対向電極６との間でゲストホスト液晶層３に充分な電界を印加することが可能である。この画素電極１１は四分の一波長板層１０に開口したコンタクトホール及び中間電極１２ａを介して薄膜トランジスタ８に電気接続している。
【００１２】
四分の一波長板層１０は一軸配向した高分子液晶膜で構成されている。薄膜トランジスタ８及び光反射層９の凹凸を埋める為平坦化層１４が介在しており、上述した四分の一波長板層１０はこの平坦化層１４の表面に成膜されている。光反射層９は個々の画素電極１１に対応して細分化されている。個々に細分化された部分は対応する画素電極１１と同電位に接続されている。係る構成により、光反射層９と画素電極１１との間に介在する四分の一波長板層１０や平坦化層１４に不要な電界が加わることがない。光反射層９は図示する様に散乱性の凹凸反射面を備えており、入射光の鏡面反射を防止して画質の改善を図っている。更に、光反射層９の凸部は平面方向に連続しており、従来よりも照明方向から観察した場合反射強度が強くなっている。これにより表示の明るさが改善可能である。画素電極１１の表面を被覆する様に配向膜１１ａが形成されており、ゲストホスト液晶層３に接してその配向を制御している。この配向膜１１ａは対向する配向膜６ａと一緒になって、ゲストホスト液晶層３を垂直配向している。
【００１３】
薄膜トランジスタ８はボトムゲート構造を有しており、下から順にゲート電極１６、二層のゲート絶縁膜１７ａ，１７ｂ、半導体薄膜１８を重ねた積層構造を有している。ゲート電極１６はダブルゲート構造となっている。半導体薄膜１８は例えば多結晶シリコンからなり、各ゲート電極１６と整合するチャネル領域は上側からストッパ１９により保護されている。係る構成を有するボトムゲート型の薄膜トランジスタ８は二層の層間絶縁膜２０ａ，２０ｂにより被覆されている。層間絶縁膜２０ａ，２０ｂには一対のコンタクトホールが開口しており、これらを介してソース電極２１及びドレイン電極２２が薄膜トランジスタ８に電気接続している。これらの電極２１及び２２は例えばアルミニウムをパタニングしたものである。ドレイン電極２２は光反射層９と同電位になっている。又、画素電極１１は前述した様にコンタクトホール及び中間電極１２ａを介してドレイン電極２２と電気接続している。一方、ソース電極２１には信号電圧が供給される。なお、薄膜トランジスタ８の近傍には補助容量Ｃｓも集積形成されている。
【００１４】
図２は、本発明に係る光反射層の製造方法を示す工程図である。まず（Ａ）に示す様に、ガラスなどからなる基板２の上に感光性樹脂として例えばフォトレジスト９ｒをスピンコートにより所望の厚みで成膜する。次に（Ｂ）に示すように、フォトレジストを選択的に露光現像して凹部９ｐを形成し、残された凸部９ｔが平面的に連続する様にパタニングする。続いて（Ｃ）に示すように、パタニングされたフォトレジスト９ｒを加熱処理によりリフローして凹部９ｐ及び凸部９ｔの形状をなめらかにする。続いて（Ｄ）に示すように、リフロー処理を施されたフォトレジスト９ｒの表面にアクリル樹脂などの透明な樹脂９ｓを塗工して凹部９ｐ及び凸部９ｔの曲率を調整する。この様にして、平面方向に連続した凸部を有する樹脂膜９ｂ（９ｓ＋９ｒ）が得られる。最後に（Ｅ）に示すように、樹脂膜９ｂの凹凸面にスパッタリングなどでアルミニウムなどの金属膜９ａを成膜する。
【００１５】
図３は図２の（Ｂ）に示したフォトリソグラフィ工程で用いられるマスクのパタン例を表わしている。このマスクは直径が５μｍ程度の円形パタンを含んでおり凹部９ｐに対応している。残された部分が凸部９ｔとなる。図から明らかな様に、凹部９ｐをある程度連続的に配することで凸部９ｔは平面的に見て連続したパタンとなっている。本実施形態では表示装置の画面の上方向及び下方向との間でほぼ左右方向に沿って凸部９ｔが連続的に配されている。係る構成により、特に画面の上下方向から観察した場合の輝度特性が改善できる。係るマスクを用いてフォトレジスト９ｒをパタニングすることにより、連続する凸部９ｔが安定的に得られる。凹部９ｐをある程度連続して形成することで、自由に凸部９ｔの連続形状が変えられる。
【００１６】
図４は光反射層の反射特性を示すグラフである。横軸に視角を取り縦軸に相対目盛で反射光強度を取ってある。光反射層のサンプルを積分球内に載置し視角を変えて反射光強度を測定したデータである。視角は光反射層の法線に対する傾斜角で表わしてある。積分球はランダムな方向から外光が入射する自然環境を再現したものである。グラフ中カーブＡは図２に示した製造方法で作成された本発明に係る光反射層の反射光強度を表わし、カーブＢは図７に示した製造方法により製造された従来例の反射光強度を表わしている。グラフから明らかな様に、本発明に係る光反射層は従来の光反射層に比較し、０度〜４０度の視角範囲に渡って反射光強度が大きくなっており、自然環境下で表示明度を改善することが可能である。
【００１７】
図５は室内照明下での光反射層の反射特性を示すグラフである。方位角を０度から３６０度まで取ってあり、方位角０度が画面の上方向に対応し、方位角１８０度が画面の下方向に対応している。反射光強度は相対目盛で取ったり、法線方向の反射光強度の値を表わす。一方、入射光は方位角０度から３６０度に渡って変えると共に、法線に対する入射角度も変えてある。グラフ中カーブＡは本発明に係る光反射層の反射光強度データを表わし、カーブＢは従来の光反射層の反射光強度を表わしている。Ａ２０は法線に対する入射光の傾斜角度が２０度の場合を表わす。Ａ３０は傾斜角度が３０度の場合であり、Ａ４０は傾斜角度が４０度の場合である。又、Ｂ２０，Ｂ３０，Ｂ４０についても同様である。グラフから明らかな様に、画面の上下方向に着目すると（方位角０度−１８０度方向）本発明の場合入射光の傾斜角が２０度と３０度の間で差がなくなる。即ち、斜め方向からの照明光の角度が２０度から３０度に変化しても画面の正面方向の反射光強度は変わらない。これに対し、従来の光反射層を用いた場合照明光の入射角度が２０度から３０度に開くと画面の正面方向反射光強度が著しく小さくなり、暗くなってしまう。この様に、本発明に係る光反射層は自然環境下の照明や室内環境下の照明において従来よりも画面明度を高くすることが可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表示装置に内蔵された光反射層は表面に凹凸を有し光散乱性を備えているとともに、凸部が平面方向に連続している。係る構成により、反射型表示装置の高輝度化が可能になるとともに、光反射層の安定的な形成が可能となり歩留りの向上につながる。以上により、反射型表示装置の輝度安定化が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反射型表示装置の構造を示す部分断面図である。
【図２】図１に示した反射型表示装置に内蔵される光反射層の製造方法を示す工程図である。
【図３】図２に示した製造方法に用いられるフォトマスクのパタンを示す平面図である。
【図４】光反射層の反射特性を示すグラフである。
【図５】光反射層の反射特性を示すグラフである。
【図６】従来の反射型表示装置の一例を示す部分断面図である。
【図７】図６に示した反射型表示装置に内蔵される光反射層の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１・・・基板、２・・・基板、３・・・ゲストホスト液晶層、６・・・電極、９・・・光反射層、９ａ・・・全層膜、９ｂ・・・樹脂膜、１０・・・四分の一波長板層、１１・・・電極
【図１】
0003752798.tif 000002
【図２】
0003752798.tif 000003
【図３】
0003752798.tif 000004
【図４】
0003752798.tif 000005
【図５】
0003752798.tif 000006
【図６】
0003752798.tif 000007
【図７】
0003752798.tif 000008