JP2000098361A

JP2000098361A - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000098361A
Application number: JP10266509A
Authority: JP
Inventors: Koji Imayoshi; 孝二今吉; Kenzo Fukuyoshi; 健蔵福吉; Tomohito Kitamura; 智史北村
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】表示光の波長分散が均一で無彩色な白色表示が
可能であり、また、散乱効果を高くしたことで、可能な
限りの入射光を観察者位置に集光させ明るいカラー表示
を可能とした反射型液晶表示装置を提供する。【解決手段】透明基板上に透明電極を配設した観察者側
基板と、基板上に光反射膜と、光散乱膜と、前記透明電
極と対応する透明電極とを積層した背面側基板と、前記
両基板間に挟持された液晶とを少なくとも有する反射型
液晶表示装置において、前記光散乱膜を、各画素部およ
び非画素部領域に複数個配設したマイクロレンズと、マ
イクロレンズと異なる屈折率を有するマイクロレンズを
被覆する透明樹脂からなる平坦化層とで構成し、かつ、
光波長４３０ｎｍにおけるマイクロレンズの消衰係数を
１．５×１０^-3以下としたことを特徴とする反射型液晶
表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光散乱膜を形成し
て視野角を拡大させるとともに、表示品位を向上させ
た、反射型液晶表示装置に係わり、その中でも特に、Ｐ
ＤＡ、個人携帯用情報機器向け等の液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、一般に、偏光膜と透明
電極が各々配設された対向する一対の電極基板と、これ
ら電極基板間に封入された液晶物質とでその主要部が構
成されている。また、カラー画像を表示するカラー液晶
表示装置にあっては、上記一対とした電極基板のいずれ
か一方に偏光を着色するためのカラーフィルター層を設
けている。

【０００３】画面表示を行なう際、対向する透明電極間
に電圧を印加することにより電極基板間に封入された液
晶物質の配向状態を変化させて、この液晶物質を透過す
る光の偏光面を制御すると共に、偏光フィルムによりそ
の透過、不透過を制御している。なお、以下の記述で画
素部とは、挟持した液晶へ電圧を印加し、液晶の配向状
態を変化させる部位（通常は、対向した電極が平面視で
重なる部位）を示し、非画素部は、各画素部間の領域を
示す。

【０００４】ここで、液晶表示装置としては、液晶表示
装置の背面側の電極基板（対向する一対の電極基板のう
ち観察者と反対側に位置する電極基板をいい、以下、背
面側基板と記す）の裏面もしくは、側面に内蔵式光源
（バックライト）を配置し、内蔵式光源より照射された
光線を背面側基板に入射し表示画面を得る、いわゆるバ
ックライト型あるいはライトガイド型と呼称されるライ
ト内蔵式の透過型液晶表示装置が広く普及している。し
かし、この透過型液晶表示装置は、内蔵式光源に要する
電力の消費が大きく、液晶表示装置以外の他の表示装置
（例えばＣＲＴ、プラズマディスプレイ装置等）と大差
のない消費電力となっている。このため、透過型液晶表
示装置は、低消費電力でしかも携帯可能であるべき液晶
表示装置の本来の特徴を損なっているといえる。また、
透過型液晶表示装置は、内蔵式光源の経時的な消耗があ
り、内蔵式光源が消耗した時には表示品位が著しく損な
われるものである。しかも、消耗した内蔵式光源の交換
等は困難もしくは不可という構造となっている場合が多
い。

【０００５】このため近年では、液晶表示装置として、
光源を内蔵しない反射型液晶表示装置が注目されてい
る。すなわち、反射型液晶表示装置は、観察者側に位置
する電極基板（対向する一対の電極基板のうち、観察者
側に位置する電極基板をいい、以下、観察者側基板と記
す）側から室内光や外光を表示装置内に入射させ、この
入射光を背面側基板に設けた金属板等からなる光反射板
で反射させ、この反射光で画面表示を行なうものであ
る。反射型液晶表示装置は、内蔵式光源を使用しないた
め低消費電力の理想的な表示装置といえ、しかも、軽量
とすることができ携帯用としても便利なものといえる。

【０００６】従来より反射型液晶表示装置の構造とし
て、以下に記すもの等が知られている。すなわち、図５
に示すように、背面側基板60にＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）アレイを形成し、ＴＦＴアレイ上に絶縁膜を形成す
る。次いで、絶縁膜上の所定の部位にアルミ（Ａｌ）等
からなる金属反射膜69を積層する。なお、絶縁膜の表面
には、金属反射膜69を積層した際に金属反射膜69の表面
が凹凸となり光散乱性を有するよう、凹凸を付けてい
る。すなわち、金属反射膜69に光散乱性を付与し、反射
光を散乱させることで、ある程度の入射角度を有する入
射光を画面表示を行なう反射光とできるため、表示装置
の視野角が上がるものである。また、金属反射膜69とＴ
ＦＴアレイとは、液晶65への電圧印加のため、バイアホ
ールを介し電気的に接続されている。図５に示すよう
に、観察者側基板61には透明電極64を形成しており、基
板間に挟持した液晶65を駆動する際、金属反射膜69と透
明電極64間に電圧を印加する。

【０００７】また、従来の反射型液晶表示装置の他の構
造として、図６に示すものが知られている。すなわち、
透明電極76を形成した背面側基板70の透明電極76の形成
面とは反対面側に、一様に金属反射膜79を設けたもので
ある。なお、この金属反射膜79の表面には、入射した光
を散乱させるため、凹凸を形成することが一般的であ
る。挟持した液晶75を駆動する際、観察者側基板71に形
成した透明電極74と背面側基板70に形成した透明電極76
との間に電圧を印加する。

【０００８】上述した構造例等に代表される反射型液晶
表示装置においては、表示画面のカラー表示を行なう場
合、可視波長域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）での光の反
射率が各波長で均一であることが要求される。すなわ
ち、各波長での反射率が均一であれば、反射光が白色と
なり無彩色の白色表示が可能となることで、所望する色
表示が行なえるためである。しかるに、反射型液晶表示
装置に従来より用いられている感光性樹脂等の有機樹脂
材料は、液晶表示装置を製造する際に加えられる熱処理
により黄変するため、短波長側の光を吸収するようにな
る。このため、従来の有機樹脂材料を用いた反射型液晶
表示装置では、反射光が黄色味を帯び、所望する色表示
を行えないという問題があった。

【０００９】また、反射型液晶表示装置は、装置に入射
する外光を表示光として利用するため、明るい表示画面
を得るために、可視光域で反射率が高いことが要求さ
れ、また、広い視野角を得るため、観察者位置への散乱
効果が要求される。

【００１０】上述した図５および図６の例に示した従来
の背面側基板では、光反射膜としてアルミ（Ａｌ）やア
ルミ合金等からなる反射膜が利用されている。しかし、
アルミ（Ａｌ）からなる反射膜の反射率は、スパッタ法
で成膜した場合で約８０％程度、蒸着法で成膜した場合
でも約８５％程度と低く、アルミ合金の反射膜ではさら
に数％程度反射率が低下し、実用上要求される反射率よ
り低いという問題があった。また、光散乱効果も、従来
の反射型液晶表示装置では満足すべきものではなかっ
た。

【００１１】さらに、図５に示す構造の背面側基板で
は、絶縁層の表面に形成した凹凸で光散乱を発生させ、
視野角を確保していた。しかし、かかる構造とすると、
絶縁層の表面への凹凸の形成、および、下層に形成され
た配線と反射膜との導通を行なうバイアホールの形成に
複雑な製造工程が必要になるという問題が生じていた。
また、液晶の駆動用電極としての反射膜の表面の凹凸が
大きくなり、使用できる液晶駆動方式が制限される等の
問題も生じていた。

【００１２】一方、図６に示す構造の背面側電極基板で
は、金属反射膜79（散乱膜）が背面側基板70の裏面にあ
るため、基板70の厚みによる光路差を生じるという問題
もあった。すなわち、観察者側基板71より入射し画素部
を通過した光が金属反射膜79で反射した後、基板70の厚
みにより光路差を生じることで、入射し通過した画素部
と隣接する画素部に反射光が入射することになる。この
ため、表示画面に混色等の表示欠陥を生じることにな
り、また、背面側基板70に入射した光が、背面側基板70
に形成された透明電極76表面と裏面の金属反射膜79表面
とで反射し、２重像を生じるという問題も有するといえ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な問題に鑑みなされたものであり、その課題とするとこ
ろは、表示光の波長分散が均一で無彩色な白色表示が可
能であり、また、散乱効果を高くしたことで、可能な限
りの入射光を観察者位置に集光させ明るいカラー表示を
可能とした反射型液晶表示装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討を行い、本発明に至ったものであ
る。すなわち、本発明の請求項１においては、透明基板
上に液晶駆動用の透明電極を配設した観察者側基板と、
基板上に光反射膜と光散乱膜と前記透明電極と対応する
液晶駆動用の透明電極とを積層した背面側基板と、前記
両基板間に挟持された液晶とを少なくとも有する反射型
液晶表示装置において、前記光散乱膜を、各画素部およ
び非画素部領域に複数個配設したマイクロレンズと、前
記マイクロレンズと異なる屈折率を有する、前記マイク
ロレンズを被覆する透明樹脂からなる平坦化層とで構成
し、かつ、光波長４３０ｎｍにおけるマイクロレンズの
消衰係数（ｋ）を１．５×１０^-3以下としたことを特徴
とする反射型液晶表示装置としたものである。

【００１５】上述した本発明に係わる、複数のマイクロ
レンズとマイクロレンズを被覆する平坦化層とで構成さ
れた光散乱膜は、背面側基板に配設した光反射膜上もし
くは、観察者側基板に形成するものである。

【００１６】請求項１に係わる光散乱膜を形成した反射
型液晶表示装置においては、観察者方向から装置内に入
射した光は、光散乱膜を構成する光散乱子（マイクロレ
ンズ）により均一に散乱される。ついで、この散乱光は
光反射膜で反射され観察者側基板から射出される。この
ため、装置に入射する光の入射角度のいかんによらず、
広い視野角で明るい表示画面を観察することが可能とな
る。また、マイクロレンズは、斜め方向から入射した光
を中央部領域（画素部領域）に集光するため、観察者位
置で明るい表示画面を観察することが可能となる。

【００１７】なお、光散乱膜として光散乱性を得るだけ
ならば、マイクロレンズの屈折率はマイクロレンズを被
覆する平坦化層の屈折率より低いものであって構わな
い。しかし、上述したように、斜め方向から入射した光
を中央部領域（画素部領域）に集光させためには、マイ
クロレンズの屈折率を平坦化層の屈折率より高くするこ
とが好ましい。

【００１８】さらに、光波長４３０ｎｍにおけるマイク
ロレンズの消衰係数（ｋ）を１．５×１０^-3以下とする
ことで、マイクロレンズを形成する樹脂による短波長側
の光の吸収を抑えることができ、可視波長域（４００ｎ
ｍ〜７００ｎｍ）で均一に散乱された散乱光とすること
ができる。これにより短波長側の光の吸収の無い反射光
を得ることが可能となる。

【００１９】次いで、光波長４３０ｎｍにおけるマイク
ロレンズの消衰係数（ｋ）を１．０×１０^-3以下とした
場合、更にマイクロレンズを構成する樹脂による短波長
側の光の吸収が抑えられることを本発明者らは見いだし
たものでありこれを提案する。

【００２０】すなわち、請求項２に係わる発明は、光波
長４３０ｎｍにおけるマイクロレンズの消衰係数（ｋ）
を１．０×１０^-3以下としたことを特徴とする請求項１
に記載の反射型液晶表示装置としたものである。かかる
構成の反射型液晶表示装置とすることで、可視波長域
（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）で均一な反射光（無彩色で
白色の反射光）を得ることができる。

【００２１】上述したマイクロレンズとしては光透過率
と屈折率の高いものが好ましく、その材質として、例え
ば、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリ
ルエポキシ樹脂、フローレン系アクリル樹脂、ポリイミ
ド樹脂、脂肪族縮合多環化物（化学構造中にブロム原子
やイオウ原子を含むものであっても構わない）等が適用
できる。

【００２２】次いで、上記マイクロレンズの形状として
は、その表面が球面の一部を構成する形状（いわゆる凸
レンズ状）が望ましい。この場合、マイクロレンズが球
面レンズの機能を有することになり、各画素に向けて入
射された入射光を中央部領域（画素部領域）へ屈折させ
た後、反射膜にて反射光とすることができる。また、平
面視でのマイクロレンズの底面形状は、マイクロレンズ
の充填率を上げ、かつ、マイクロレンズの生産性や製造
収率を上げるため、長方形、正方形、六角形等の形状と
して構わない。さらに、所望の散乱効果を得るため、マ
イクロレンズの表面形状は球面に限らず、その一部を非
球面に形成しても良い。

【００２３】なお、非画素部に入射した光を屈折、ある
いは散乱させて画素部に入射させるためには、非画素部
に単独でマイクロレンズを形成するのではなく、非画素
部に位置するマイクロレンズは、隣接する画素部とオー
バーラップするように形成し、また、マイクロレンズの
幅を、非画素部の幅よりも広くし、また、マイクロレン
ズのレンズ中心を画素部内に位置させることが望ましい
といえる。

【００２４】次いで、上述した有機樹脂を用いてマイク
ロレンズを形成する手法としては、例えば、印刷によっ
て形成する方法が利用できる。また、有機樹脂を感光性
樹脂で構成するとともに、この感光性樹脂をマイクロレ
ンズを形成すべき部位（例えば光反射膜上）に塗布して
感光性樹脂被膜を形成した後、パターン露光、現像を行
い、マイクロレンズを形成すべき部位に選択的に感光性
樹脂被膜を残存させる。次いで、加熱により残存した感
光性樹脂被膜を溶融させ、その表面張力によりマイクロ
レンズ形状に変形させる等の方法も適用可能である。さ
らにまた、上記有機樹脂をマイクロレンズを形成すべき
部位（例えば光反射膜上）に塗布し有機樹脂被膜を形成
した後、有機樹脂被膜上に感光性樹脂を塗布して感光性
樹脂被膜を形成する。次いで、パターン露光、現像を行
い、マイクロレンズを形成すべき部位に選択的にマイク
ロレンズ形状とした感光性樹脂被膜を残存させる。しか
る後、ドライエッチングを行なう。その際、残存した感
光性樹脂被膜の膜厚に応じて下部の有機樹脂被膜のエッ
チング量が制御され、有機樹脂被膜がマイクロレンズ形
状に成形される等の方法も適用できる。

【００２５】マイクロレンズの形成にあたっては、良好
な光散乱性を得るために、マイクロレンズを１画素部上
に２個以上形成することが好ましく、また、個々のマイ
クロレンズの厚みは３μｍ以下とすることが望ましい。
すなわち、マイクロレンズの厚みが３μｍを超えると、
マイクロレンズ材料による短波長域（ＢＬＵＥ域）の光
の吸収が大きくなるとともに、マイクロレンズ上に形成
する平坦化層による平坦化が困難となるためである。こ
のため、マイクロレンズの厚みは２〜３μｍ以下と薄い
ほうが望ましく、さらに言えば、１．５μｍ以下が好ま
しい。

【００２６】次いで、本発明に係わる、マイクロレンズ
上に形成する平坦化層の材質としては、屈折率が低いも
の程好ましく、例えば、屈折率１．４６〜１．４８の有
機シリケート、あるいは、屈折率１．３４〜１．４５の
フッ素系樹脂等が利用可能である。請求項３および請求
項４に係わる発明は、これに基づきなされたものであ
る。すなわち、請求項３においては、請求項１または請
求項２に係わる反射型液晶表示装置を前提とし、平坦化
層を構成する樹脂を有機シリケートとしたことを特徴と
する反射型液晶表示装置としたものである。また、請求
項４においては、請求項１または請求項２に係わる反射
型液晶表示装置を前提とし、平坦化層を構成する樹脂を
フッ素系樹脂としたことを特徴とする反射型液晶表示装
置としたものである。

【００２７】なお、請求項３に係わる有機シリケートと
しては、例えば、東京応化工業（株）製、商品名「ＦＰ
ＣＦシリーズ」（屈折率１．４６〜１．４８）等が利用
できる。また、請求項４に掛かるフッ素系樹脂として
は、例えば、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロ
プロピレン共重合体（屈折率１．３４）やフッ素系アク
リル樹脂（屈折率１．３４〜１．４０）等が適用でき
る。

【００２８】また、平坦化層は、各マイクロレンズ間の
段差を埋めて平坦面を形成することを目的としている。
これにより、平坦化層上に透明電極や配向膜を設ける
際、透明電極や配向膜を平坦に形成することができ、透
明電極や配向膜が凹凸をもって形成された際に生じる表
示ムラや応答ムラ等を防止することができる。なお、使
用する液晶の性質上、単にマイクロレンズ上に平坦化層
を形成しただけでは平坦性が不十分となる場合には、平
坦化層とマイクロレンズとの間に別の透明樹脂層を介在
させたうえで平坦化層を形成することで、平坦化層の平
坦性を向上させても構わない。平坦化層の平坦性を向上
させることで、本発明に係わる光散乱膜は、透明電極形
成面に高度の平坦性を要求される液晶表示装置（例え
ば、ＳＴＮ液晶、ＯＣＢ、ＨＡＮ、ＥＣＢやＢＴＮ液
晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いた液晶表示
装置）にも使用が可能となる。

【００２９】次いで、本発明においては、反射型液晶表
示装置を構成する光反射膜を光反射性の金属薄膜で形成
している。従来より、光反射膜を無機酸化物の多層膜等
で形成する技術があるが、簡便な技術とはいい難く、成
膜工程が複雑となる。その点、Ａｌ（アルミ）やＡｇ
（銀）等の光反射率の高い金属薄膜にて光反射膜を形成
すれば工程が簡単となる。すなわち、請求項５に係わる
発明は、光反射膜を光反射性の金属薄膜としたことを特
徴とする請求項１、２、３または４に記載の反射型液晶
表示装置としたものである。

【００３０】上述したように、光反射膜の材質としてア
ルミや銀等があげられるが、可視域の光波長では銀はア
ルミより１０％程度反射率が高く、明るい表示画面を得
るうえで銀の使用が好ましいといえる。しかし、銀はマ
イグレーションを生じやすく、湿気、アルカリ金属等が
存在すると著しく耐久性が落ちるものである。銀を安定
させ信頼性を向上させるためには、銀に金（Ａｕ）や銅
（Ｃｕ）等の金属を微量添加し銀合金とすることが望ま
しい。すなわち、請求項６においては、光反射膜が、銀
もしくは銀合金よりなる金属薄膜を構成の一部に含むこ
とを特徴とする請求項１、２、３、４または５に記載の
反射型液晶表示装置としたものであり、請求項７におい
ては、光反射膜が、光反射機能を有する金属酸化物の多
層膜からなることを特徴とする請求項１、２、３、４、
５または６に記載の反射型液晶表示装置としたものであ
る。

【００３１】光反射膜とした金属薄膜は導電性が有るた
め、液晶駆動用の電極として兼用できる。この場合、光
反射膜とした金属薄膜を液晶駆動用の電極として兼用す
るため、所定のパターン形状に形成するものである。ま
た、光反射膜とした金属薄膜にパターニングを行い、非
画素部に相当する部位の金属薄膜部位を除去すると、ノ
ーマリーホワイトの表示では、画面表示のコントラスト
が向上し好ましい。すなわち請求項８においては、金属
薄膜を、表示画面の大きさに一括して、あるいは、複数
の画素領域毎に分割して形成したことを特徴とする請求
項１、２、３、４、５、６または７に記載の反射型液晶
表示装置としたものである。

【００３２】なお、観察者側基板および背面側基板とす
る基板としては、透明なガラス基板の他、プラスチック
フィルム、プラスチックボード等が利用できる。また、
各画素部を透過する光を各々対応する色に着色するカラ
ーフィルター層を具備すれば、液晶表示装置はカラー表
示が可能となる。なお、このときカラーフィルター層の
形成位置は、観察者側基板、背面側基板のいずれか一方
で良く、液晶表示装置の構成に応じて適宜構成して構わ
ない。請求項９に係わる発明は、このような技術的理由
に基づきなされたもので、請求項１〜８に係わる反射型
液晶表示装置を前提とし、各画素部を透過する透過光を
それぞれ対応する色に着色させる複数のカラーフィルタ
を観察者側基板あるいは背面側基板のいずれか一方に配
設したことを特徴とする反射型液晶表示装置としたもの
である。

【００３３】上述したように、請求項１〜請求項９に係
わる本発明によれば、反射型液晶表示装置を構成する光
散乱膜を、各画素部および非画素部領域に複数個配設さ
れた微細なマイクロレンズと、マイクロレンズより低屈
折率の材料で構成された平坦化層とで形成している。こ
のため、観察者方向より観察者側基板に入射した光線
は、上記光散乱膜に形成された光散乱素子（マイクロレ
ンズ）により均一に散乱された後、背面側基板に形成さ
れた光反射膜により反射され、観察者側基板より射出さ
れる。これにより、観察者側基板より射出される反射光
は観察者位置に集光されることとなる。すなわち、観察
者側基板に入射する光の角度のいかんに係わらず、広い
視野で明るい画面の観察が可能となる。

【００３４】また、光波長４３０ｎｍにおけるマイクロ
レンズの消衰係数（ｋ）を１．５×１０^-3以下としたこ
とで、マイクロレンズを構成する樹脂による短波長域の
光の吸収を抑えており、可視波長域（４００〜７００ｎ
ｍ）における反射光の波長分布を均一にしている。これ
により、本発明の反射型液晶表示装置では、無彩色な白
色表示を可能としている。

【００３５】なお、本発明に係わる光散乱膜の形成にあ
たっては、従来より用いられているマイクロレンズの形
成技術が応用できるため、簡便かつ確実に本発明の反射
型液晶表示装置を製造することができる。

【００３６】また、本発明に係わる光散乱膜には、平坦
化層を形成することで平坦性を持たせており、さらに
は、マイクロレンズと平坦化層との間に別の透明樹脂層
を介在させて、平坦化層の平坦性をより一層向上させる
ことも可能である。これにより、平坦化層上に透明電極
や配向膜を設ける際、透明電極や配向膜を平坦に形成す
ることができ、透明電極や配向膜が凹凸をもって形成さ
れた際に生じる表示ムラや応答ムラ等を防止することが
できる。すなわち、本発明に係わる光散乱膜を有する反
射型液晶表示装置は、透明電極形成面に高度の平坦性を
要求される反射型液晶表示装置（例えば、ＳＴＮ液晶、
ＯＣＢ、ＨＡＮ、ＥＣＢやＢＴＮ液晶、強誘電性液晶、
反強誘電性液晶等を用いた液晶表示装置）への適用も可
能といえる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態の例に
つき、説明を行う。

【００３８】＜実施例１＞図１は、本実施例１に係わる
反射型液晶表示装置を模式的に示す、断面図である。図
１に示すように、本実施例１に係わる反射型液晶表示装
置は、観察者側基板と背面側基板とを、各々の基板に形
成した透明電極（透明電極５および透明電極６）が向か
い合うよう対向させ、両基板間に液晶を封入、挟持して
いる。

【００３９】厚さ０．７ｍｍのガラス基板１を用いた背
面側基板は、ガラス基板１上に、表示画面の大きさに一
括して形成した金属製の光反射膜２と、この光反射膜２
上に位置整合して形成した複数のマイクロレンズ３（凸
レンズ）と、これら複数のマイクロレンズ３を被覆して
その表面を平坦にする平坦化層４と、これらマイクロレ
ンズ３および平坦化層４からなる光散乱膜８上に設けら
れた、観察者側基板に形成した透明電極５と対応するス
トライプ状の透明電極６とを形成している。

【００４０】本実施例１に係わる光反射膜２は、以下の
手順にて形成した。すなわち、まず、ガラス基板１表面
をグロー放電により洗浄した後、スパッタリング成膜に
て、透明酸化物薄膜（膜厚１０ｎｍ）、銀系薄膜（膜厚
１５０ｎｍ）を順次ガラス基板１上に成膜した。次い
で、ガラス基板１上に感光性レジスト膜を塗布、形成
後、所定の領域（表示画面となる領域）に露光した後、
感光性レジスト膜に現像を行い、所定の領域（表示画面
となる領域）に感光性レジスト膜を選択的に残存させ
た。次いで、硫酸、硝酸、および酢酸からなる混酸にて
感光性レジスト膜より露出した金属薄膜をエッチング除
去した後、感光性レジスト膜を剥膜したものである。

【００４１】次いで、マイクロレンズ３は、以下のよう
に形成した。すなわち、まず、屈折率１．５８、消衰係
数（ｋ）が１．４×１０^-3の紫外線硬化型の感光性アク
リル系樹脂を上記光反射膜２を形成した基板１上に塗布
した後、所定のパターン露光、現像を感光性アクリル系
樹脂に行い、所定の領域に感光性アクリル系樹脂を選択
的に残存させた。次いで、加熱により残存した感光性ア
クリル系樹脂を溶融させ、その表面張力により球面を有
するマイクロレンズ形状に変形させたものである。上記
の方法により、本実施例１では、寸法１０μｍ×１０μ
ｍ、厚さ１．５μｍ、パターンギャップ４μｍとした複
数のマイクロレンズ３を形成した。

【００４２】次いで、マイクロレンズ３上に、屈折率
１．４０のフッ素化合物変成アクリル樹脂を塗布し、平
坦化層４とした。この際、本実施例１では、マイクロレ
ンズ３と平坦化層４との合計の厚みを約２．５μｍとな
るように平坦化層４を塗布した。

【００４３】次いで、光反射膜２と光散乱膜８（マイク
ロレンズ３および平坦化層４）を形成したガラス基板１
上にＩＴＯ（酸化スズと酸化インジウムとからなる混合
酸化物）薄膜を一様にスパッタ成膜した後、ポジ型レジ
ストを用いた周知のフォトリソグラフィ処理をＩＴＯ薄
膜に施すことで、観察者側基板に形成した透明電極５と
対応するストライプ状の透明電極６を形成し、背面側基
板とした。

【００４４】次いで、所定のパターンに従って形成され
た、赤（Ｒ）色カラーフィルター７Ｒ、緑（Ｇ）色カラ
ーフィルター７Ｇ、青（Ｂ）色カラーフィルター７Ｂで
構成されるカラーフィルタ７および、透明電極５を形成
した観察者側基板と、上記背面側基板とを、間に液晶を
挟持するよう貼り合わせ、図１の反射型液晶表示装置を
形成した。なお、透明電極５の形成に先立ち、カラーフ
ィルター７上に透明樹脂からなるアンダーコート層10を
形成し、平坦化を行っている。

【００４５】図３は、銀（Ａｇ）合金膜上に、寸法１０
μｍ×１０μｍ、厚さ２．０μｍ、パターンギャップ４
μｍとした複数のマイクロレンズ３を形成した際に得ら
れた分光反射率を示すグラフ図である。ここで、図３中
の線Ａは、光波長４３０ｎｍにおける消衰係数（ｋ）を
１．５×１０^-3としたマイクロレンズを形成したときの
分光反射率であり、線Ｂは、光波長４３０ｎｍにおける
消衰係数（ｋ）を１．０×１０^-3としたマイクロレンズ
を形成したときの分光反射率である。また、縦軸は、硫
酸バリウム白色板を基準（リファレンス）とし、銀（Ａ
ｇ）合金膜上にマイクロレンズを形成した反射板の各波
長における明るさの割合（％）を示している。

【００４６】図３に示すように、光波長４３０ｎｍにお
ける消衰係数（ｋ）を１．５×１０ ^-3としたマイクロレ
ンズを形成した場合、硫酸バリウム白色板の約８０％程
度以上の分光反射率となった。また、光波長４３０ｎｍ
における消衰係数（ｋ）を１．０×１０^-3としたマイク
ロレンズを形成した場合では、硫酸バリウム白色板の約
８５％程度以上の分光反射率となった。なお、マイクロ
レンズを形成する下地がアルミ（Ａｌ）蒸着膜であった
場合、分光反射率は図３より低下しており、硫酸バリウ
ム白色板の約７５％程度以下の分光反射率しか得られな
かった。

【００４７】次いで、図４は、銀（Ａｇ）合金膜上に、
６種類の厚さのマイクロレンズ３を複数形成した時に得
られた各分光反射率を示すグラフ図である。なお、各マ
イクロレンズは厚みを変えただけで、その他の形状は各
々、寸法１０μｍ×１０μｍ、パターンギャップは４μ
ｍと同一とした。また、各マイクロレンズは、光波長４
３０ｎｍにおける消衰係数（ｋ）を１．５×１０^-3と同
様とした。ここで、図４中の線Ｃは、厚さ３．０μｍに
マイクロレンズを形成したときの分光反射率を示し、同
様に、線Ｄは厚さ２．５μｍに、線Ｅは厚さ２．０μｍ
に、線Ｆは厚さ１．５μｍに、線Ｇは厚さ１．０μｍ
に、また、線Ｈは厚さ０．５μｍにマイクロレンズを形
成したときの分光反射率を各々示す。また、縦軸は、硫
酸バリウム白色板を基準（リファレンス）とし、銀（Ａ
ｇ）合金膜上にマイクロレンズを形成した反射板の各波
長における明るさの割合（％）を示している。

【００４８】図４に示すように、硫酸バリウム白色板の
約８０％以上の反射率を得るには、マイクロレンズの厚
みは２μｍ以下が好ましいといえる。

【００４９】＜実施例２＞図２は、本実施例２に係わる
反射型液晶表示装置を模式的に示す、断面図である。図
２に示すように、本実施例２に係わる反射型液晶表示装
置は、観察者側基板と背面側基板とを、各々の基板に形
成した透明電極（透明電極２５および透明電極２６）が
向かい合うよう対向させ、両基板間に液晶を封入、挟持
している。

【００５０】背面側基板は厚さ０．７ｍｍのガラス基板
２１を用いた。ここで、ガラス基板２１上には、表示画
面の大きさに一括して形成した金属製の光反射膜２２
と、この光反射膜２２上にカラーフィルタ２７とが形成
されている。次いで、カラーフィルタ２７上には、カラ
ーフィルタ２７と光反射膜２２との表面で生じる凹凸を
平坦にするため、アンダーコート層３０が形成されてお
り、アンダーコート層３０上に、カラーフィルタ２７の
各画素毎に複数個配設されたマイクロレンズ２３と、マ
イクロレンズ２３を被覆し、その表面を平坦にする平坦
化層２４とからなる光散乱膜２８を形成している。

【００５１】次いで、光散乱膜２８上に、カラーフィル
タ２７の各画素部位に対応するようストライプ状の透明
電極２６を形成している。

【００５２】本実施例２に係わる光反射膜２２は、以下
の手順にて形成した。すなわち、まず、ガラス基板２１
表面をグロー放電により洗浄した後、スパッタリング成
膜にて、透明酸化物薄膜（膜厚１０ｎｍ）、銀系薄膜
（膜厚１５０ｎｍ）を順次ガラス基板２１上に成膜し
た。次いで、ガラス基板２１上に感光性レジスト膜を塗
布形成後、所定の領域（表示画面となる領域）に露光し
た後、感光性レジスト膜に現像を行い、所定の領域（表
示画面となる領域）に感光性レジスト膜を選択的に残存
させた。次いで、硫酸、硝酸、および酢酸からなる混酸
にて感光性レジスト膜より露出した金属薄膜をエッチン
グ除去した後、感光性レジスト膜を剥膜したものであ
る。

【００５３】次いで、光反射膜２２が形成されたガラス
基板２１上に、アクリル系透明感光性樹脂と赤色顔料と
の混合物からなる赤色感光性樹脂を塗布し、赤色感光性
樹脂被膜を形成した。次いで、所定のパターン露光、現
像を行なうことで、各赤色画素とすべき部位に上記赤色
感光性樹脂被膜を選択的に残存させ、これをもって、赤
（Ｒ）色カラーフィルタ２７Ｒとした。続いて、アクリ
ル系透明感光性樹脂と緑色顔料との混合物からなる緑色
感光性樹脂および、アクリル系透明感光性樹脂と青色顔
料との混合物からなる青色感光性樹脂を用い、上記と同
様の方法により、緑（Ｇ）色カラーフィルタ２７Ｇおよ
び、青（Ｂ）色カラーフィルタ２７Ｂを各々形成した。

【００５４】次いで、カラーフィルタ２７上に透明樹脂
にてアンダーコート層３０を形成した後、屈折率１．５
８、消衰係数（ｋ）１．４×１０^-3の紫外線硬化型の感
光性アクリル系樹脂を上記基板２１上に塗布した。次い
で、所定のパターン露光、現像を感光性アクリル系樹脂
に行い、各画素部領域に感光性アクリル系樹脂を選択的
に残存させた。次いで、加熱により残存した感光性アク
リル系樹脂を溶融させ、その表面張力により球面を有す
るマイクロレンズ形状に変形させたものである。上記の
方法により、本実施例２では、寸法２０μｍ×２０μ
ｍ、厚さ１．３μｍ、パターンギャップ６μｍとした複
数のマイクロレンズ２３を形成した。

【００５５】次いで、マイクロレンズ２３上に、屈折率
１．４０のフッ素化合物変成アクリル樹脂を塗布し、平
坦化層２４とした。この際、本実施例２では、カラーフ
ィルタ２７と、マイクロレンズ２３と、平坦化層２４と
の合計の厚みが約５μｍとなるように平坦化層２４を塗
布した。

【００５６】次いで、上述した光散乱膜２８（マイクロ
レンズ２３および平坦化層２４）を形成した後、基板２
１上にＩＴＯ薄膜を一様にスパッタ成膜した後、ポジ型
レジストを用いた周知のフォトリソグラフィ処理をＩＴ
Ｏ薄膜に施すことで、観察者側基板に形成した透明電極
２５と対応するストライプ状の透明電極２６を形成し、
背面側基板とした。

【００５７】次いで、透明電極２５を形成した観察者側
基板と、上記背面側基板とを、間に液晶を挟持するよう
貼り合わせ、図２の反射型液晶表示装置を形成した。

【００５８】以上、本発明の実施例につき説明したが、
本発明に係わる反射型液晶表示装置の実施の形態は、上
述した説明および図面に限定されるものではなく、本発
明の主旨に基づき種々の変形を行っても構わないことは
言うまでもない。例えば、マイクロレンズの消衰係数
（ｋ）、大きさ、厚さ、および屈折率等は、形成するマ
イクロレンズの曲率を含めて、所望される集光性、光散
乱性に応じて、適宜、調整変更して構わない。

【００５９】

【発明の効果】上述したように、請求項１〜請求項９に
係わる本発明によれば、反射型液晶表示装置を構成する
光散乱膜を、各画素部および非画素部領域に複数個配設
された微細なマイクロレンズと、マイクロレンズより低
屈折率の材料で構成された平坦化層とで形成している。
このため、観察者方向より観察者側基板に入射した光線
は、上記光散乱膜に形成された光散乱素子（マイクロレ
ンズ）により均一に散乱された後、背面側基板に形成さ
れた光反射膜により反射され、観察者側基板より射出さ
れる。これにより、観察者側基板より射出される反射光
は観察者位置に集光されることとなる。すなわち、観察
者側基板に入射する光の角度のいかんに係わらず、広い
視野で明るい画面の観察が可能となる。また、マイクロ
レンズの形状、マイクロレンズと平坦化層との屈折率差
を適宜変更することで、散乱光分布の制御が容易にで
き、任意の視野角を設定することが可能となる。

【００６０】また、光波長４３０ｎｍにおけるマイクロ
レンズの消衰係数（ｋ）を１．５×１０^-3以下としたこ
とで、マイクロレンズを構成する樹脂による短波長域の
光の吸収を抑えており、可視波長域（４００〜７００ｎ
ｍ）における反射光の波長分布を均一にしている。これ
により、本発明の反射型液晶表示装置では、無彩色な白
色表示を可能としている。

【００６１】なお、本発明に係わる光散乱膜の形成にあ
たっては、従来より用いられているマイクロレンズの形
成技術が応用できるため、簡便かつ確実に本発明の反射
型液晶表示装置を製造することができる。

【００６２】また、本発明に係わる光散乱膜には、平坦
化層を形成することで平坦性を持たせており、さらに
は、マイクロレンズと平坦化層との間に別の透明樹脂層
を介在させて、平坦化層の平坦性をより一層向上させる
ことも可能である。これにより、平坦化層上に透明電極
や配向膜を設ける際、透明電極や配向膜を平坦に形成す
ることができ、透明電極や配向膜が凹凸をもって形成さ
れた際に生じる表示ムラや応答ムラ等を防止することが
できる。すなわち、本発明に係わる光散乱膜を有する反
射型液晶表示装置は、透明電極形成面に高度の平坦性を
要求される反射型液晶表示装置（例えば、ＳＴＮ液晶、
ＯＣＢ、ＨＡＮ、ＥＣＢやＢＴＮ液晶、強誘電性液晶、
反強誘電性液晶等を用いた液晶表示装置）への適用も可
能といえる。

【００６３】従って、本発明の反射型液晶表示装置は、
低消費電力かつ、軽量で携帯可能等の反射型液晶表示装
置が本来有すべき利点を維持したまま、外光となる光源
の位置に関わりなく、広視野角、かつ、明るく表示品位
の高い画面の表示を可能としている。

【００６４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型液晶表示装置の一実施例の要部
を示す断面説明図。

【図２】本発明の反射型液晶表示装置の他の実施例の要
部を示す断面説明図。

【図３】本発明の反射型液晶表示装置に関わるマイクロ
レンズの消衰係数（ｋ）を変化させた場合における反射
光の明るさの変化の一例を示すグラフ図。

【図４】本発明の反射型液晶表示装置に関わるマイクロ
レンズの厚みを変化させた場合における反射光の明るさ
の変化の一例を示すグラフ図。

【図５】従来の反射型液晶表示装置の一例の要部を示す
断面説明図。

【図６】従来の反射型液晶表示装置の他の例の要部を示
す断面説明図。

【符号の説明】

１、９、21、29 基板 60、61、70、71 基板２、22 光反射膜３、23 マイクロレンズ４、24 平坦化層５、25 透明電極６、26 透明電極７、27 カラーフィルター８、28 光散乱膜 10、30 アンダーコート層 64、74、76 透明電極 65、75 液晶 77 平坦化層 68、78 カラーフィルター 69、79 反射膜

フロントページの続きＦターム(参考） 2H090 HA07 HB07X HC05 HD03 JB03 KA07 KA08 KA14 KA15 LA09 LA12 LA15 LA20 2H091 FA02Y FA16Z FA29Z FA31Z FB02 FB04 FB08 FC02 FC26 FD06 FD14 GA01 GA17 HA09 HA10 HA12 KA10 LA15 LA16 LA19 LA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に液晶駆動用の透明電極を配設
した観察者側基板と、基板上に光反射膜と光散乱膜と前
記透明電極と対応する液晶駆動用の透明電極とを積層し
た背面側基板と、前記両基板間に挟持された液晶とを少
なくとも有する反射型液晶表示装置において、前記光散
乱膜を、各画素部および非画素部領域に複数個配設した
マイクロレンズと、前記マイクロレンズと異なる屈折率
を有する、前記マイクロレンズを被覆する透明樹脂から
なる平坦化層とで構成し、かつ、光波長４３０ｎｍにお
けるマイクロレンズの消衰係数（ｋ）を１．５×１０^-3
以下としたことを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】光波長４３０ｎｍにおけるマイクロレンズ
の消衰係数（ｋ）を１．０×１０^-3以下としたことを特
徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項３】平坦化層を構成する樹脂を有機シリケート
としたことを特徴とする請求項１または２に記載の反射
型液晶表示装置。
【請求項４】平坦化層を構成する樹脂をフッ素系樹脂と
したことを特徴とする請求項１または２に記載の反射型
液晶表示装置。
【請求項５】光反射膜を光反射性の金属薄膜としたこと
を特徴とする請求項１、２、３または４に記載の反射型
液晶表示装置。
【請求項６】光反射膜が、銀もしくは銀合金よりなる金
属薄膜を構成の一部に含むことを特徴とする請求項１、
２、３、４または５に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項７】光反射膜が、光反射機能を有する金属酸化
物の多層膜からなることを特徴とする請求項１、２、
３、４、５または６に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項８】光反射膜を、表示画面の大きさに一括し
て、あるいは、複数の画素領域毎に分割して形成したこ
とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７
に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項９】カラーフィルターを、観察者側基板あるい
は背面側基板のいずれか一方に配設したことを特徴とす
る請求項１、２、３、４、５、６、７または８に記載の
反射型液晶表示装置。