JP3019058B2 - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示装
置に関し、更に詳しくは、高画質で明るい表示性能を有
する反射型液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶表示装置は、外部から入射し
た光を液晶表示装置内部に位置する反射板により反射し
た光を表示光源として利用することで、光源にバックラ
イトを不要とし、その結果、透過型液晶表示装置より
も、低消費電力化、薄型化、軽量化を達成できる利点を
有するため、携帯端末用の表示装置等に多用されてい
る。反射型液晶表示装置の基本構造は、ＴＮ（ツイステ
ッドネマテッィク）方式、一枚偏光板方式、ＳＴＮ（ス
ーパーツイステッドネマテッィク）方式、ＧＨ（ゲスト
ホスト）方式、ＰＤＬＣ（高分子分散）方式、コレステ
リック方式等を用いた液晶と、これをスイッチングする
ための素子と、液晶セル内部或いは外部に設けた反射板
とから構成される構造である。反射型液晶表示装置の表
示性能には、液晶透過状態の場合、明るい表示性能を有
する事が要求される。この表示性能を実現するには、外
部より入射した光が、反射型液晶表示装置内部で反射さ
れ、再び、外部に出射される光の散乱性能を制御するこ
とが重要である。現在の反射型液晶装置では、パネル表
示面に対して、あらゆる角度からの入射光を目的とする
方向（表示方向）に反射させる機能を持たせるために、
液晶表示装置内部或いは外部に位置する反射板に散乱性
能を持たせる方式、或いは、液晶表示装置内部に散乱層
を形成し、光が散乱層を透過するときに散乱する前方散
乱方式などで反射型液晶表示装置を構成している。これ
らの反射型液晶表示装置の具体的構造例を図２４及び図
２５に示す。以下、図２４及び図２５を参照し、従来の
反射型液晶表示装置を説明する。

【０００３】図２４に示す従来の反射型液晶表示装置の
構造は、特開平８−２２０５３２号公報に記載されてお
り、対向側基板は、ガラス基板、カラーフィルタ、透明
電極から構成される。下部側基板は、ガラス基板上に形
成されたアクティブマトリクス駆動素子と、高反射効率
金属材料からなる反射板で、画素電極としての機能も有
する反射電極板とから構成される。対向側基板と下部側
基板の間に、液晶層が位置する。光源としては、外部か
らの入射光が、対向側ガラス基板、カラーフィルタ、透
明電極、及び、液晶層を順次通過し、反射電極板で反射
される反射光を利用する。そして、反射板表面には滑ら
かな凹凸が設けられており、この凹凸面により光が散乱
され、表示装置外部へ光が出射される。この凹凸を有す
る反射板の製造方法としては、サンドブラスト法により
ガラス表面を荒らし、さらにこの表面をフッ化水素酸水
溶液でエッチングすることで凹凸を形成し、その上部に
高反射率を有するＡｌ或いはＡｇ等の金属材を形成する
ことで製造する。その際、サンドブラスト条件或いはフ
ッ化水素酸水溶液によるエッチング条件により、凹凸形
状を制御できる。また、これ以外の製造方法として、有
機膜或いは無機膜へのフォトリソ工程（フォトリソグラ
フィ工程）とエッチング工程とにより凹凸を形成する方
法が、特開平９−５４３１８号公報に記載されている。

【０００４】また、図２５に示す従来の前方散乱方式の
反射型液晶表示装置の構造は、特開平８−３３８９９３
号公報に記載されており、対向側基板は、散乱シート、
ガラス基板、カラーフィルタ、及び、透明電極から構成
されている。下部側基板は、ガラス基板上に形成された
アクティブマトリクス駆動素子と平坦面からなる反射電
極板とから構成される。対向側基板と下部側基板との間
に、液晶層が位置する。液晶表示装置の光源としては、
外部からの入射光が対向側基板の散乱層（散乱シー
ト）、ガラス基板、カラーフィルタ、透明電極、及び、
液晶層を順次通過し、反射電極板で反射されてなる反射
光を利用する。ただし、反射板（反射電極板）は平坦面
であるため、入射光は、反射板への入射角度に対して、
正反射方向に反射されて反射光になり、反射光は対向側
基板の散乱層で反射されて表示装置外部へ出射する。散
乱層としては、ＰＥＴフィルム等の高分子フィルムの表
面にエンボス加工等で凹凸を形成した拡散シートが用い
られている。また、反射板散乱方式及び前方散乱方式に
よる反射型液晶表示装置の反射性能は、パネルへの入射
光に対する正反射方向を中心にしたガウス分布状の光散
乱強度分布を有し、さらにその反射性能はパネル表示領
域内で同一であることが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、反射
型液晶表示装置の散乱帯（散乱層）の性能は、散乱帯の
製造方法によって大きく左右される。散乱層は、サンド
ブラスト法、フォトリソ法、エンボス加工法等で製造さ
れる。ところで、これらの方法で形成された凹凸構造を
有する反射板の反射性能は、光の入射方向に対する正反
射方向にガウス分布状の光強度分布を示す。一方、反射
光の強度分布が、ガウス分布形状ではなく、所望の角度
の光強度が強い分布、或いは、ある程度の反射角度範囲
（視野範囲）で均一な光強度を有する反射性能、例えば
矩形状又は台形状の強度分布を有する反射性能であるこ
とが望まれている。また、散乱帯を製造する従来の方法
では、散乱性能を左右する凹凸の傾斜角度などの微妙な
形状の制御が難しく、凹凸形状に制約があり、十分な光
散乱性能を有する散乱帯を得ることはできない。それゆ
え、従来の方法で製造された散乱帯を用いて明るい反射
型液晶表示装置を得ることは困難である。以上のような
事情に照らして、本発明の目的は、所望の光散乱性能を
有する散乱帯を容易に形成することにより、高画質で明
るい表示性能を有する反射型液晶表示装置を提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第１発明の反射型液晶表示装置は、光
の入射方向側から見て、順次、光透過性の第１基板、液
晶層、及び、光反射性の第２基板を備え、第２基板が、
第１基板及び液晶層を透過した光を散乱しつつ反射させ
る光散乱性の反射帯を有する反射型液晶表示装置におい
て、反射帯は、光の散乱の際の光指向性が互いに異なる
２種類以上の領域で構成され、かつ、各領域の最大寸法
が５ｍｍ角以下であることを特徴としている。

【０００７】反射帯とは上述の散乱帯に相当する。散乱
しつつ反射するとは、光反射面で光が散乱され、しかも
反射することを意味する。第１発明では、最大寸法が５
ｍｍ角であり、これにより、肉眼で違和感を感じること
はない。一例としては、反射帯が、光指向性の強い領域
と弱い領域との２種類の領域で構成される。

【０００８】図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第１
発明の反射型液晶表示装置の反射性能を説明する側面断
面図である。本発明に係る反射型液晶表示装置では、装
置内の表示領域に設けられた反射帯（散乱帯）が、表示
領域内で、２つの互いに異なる反射光学特性（反射特
性）を示しており、パネル全体としての散乱帯は、２つ
の互いに異なる反射特性が融合された反射特性を有す
る。すなわち、図１（ａ）に示すように、Ａ領域及びＢ
領域は、それぞれ、反射性能の互いに異なるａ特性を有
する散乱帯、及び、ｂ特性を有する散乱帯で構成されて
おり、反射型パネル全体としては、ａ特性とｂ特性とが
合成されたｃ特性（図１（ｂ））を得ることができる。
反射性能とは、例えば、光指向性（指向性）や光拡散性
（拡散性）の性能である。本発明により、従来の異なる
反射特性を有する反射板を組み合わせて反射型液晶表示
装置の表示部散乱帯を構成することにより、ａ特性とｂ
特性との個々の反射性能の特徴を取り入れたｃ特性を有
する、新たな反射光分布を有する散乱帯を備えた反射型
液晶表示装置が実現される。すなわち、複数の領域に分
けられ、各領域で互いに異なる散乱性能を有する散乱帯
を備えた反射型液晶表示装置では、表示領域での反射性
能が、異なる個々の反射性能がその領域の面積に応じた
光強度で融合された反射特性を有する。従って、従来の
反射光分布を有する散乱帯を用いて、所望の反射光分布
を有する散乱帯を形成することができる。すなわち、所
望の反射特性を有する散乱帯を、製造方法の制約を受け
ることなく、相異なる反射特性を有するようにして、容
易に作り出すことができる。この散乱帯を用いることに
より、明るい表示性能を有する反射型液晶表示装置が実
現される。

【０００９】各画素内の反射帯は、光指向性が互いに異
なる２種類以上の領域で構成されていてもよい。また、
反射帯の光反射面は、凹凸面で形成されていてもよい。
この場合、例えば、凹凸面の平均傾斜角度は、光指向性
が互いに異なる各領域で、互いに異なる。高反射率の金
属反射板表面に凹凸面を形成することにより、散乱帯に
散乱機能を持たせており、反射光分布特性は、凹凸面の
傾斜角度の構成によって決まる。それゆえ、反射板表面
に有する凹凸面の傾斜角度、すなわち平均傾斜角度を所
望の領域で異なるように設定することにより、所望の散
乱特性を有する散乱帯を実現できる。

【００１０】本発明に係る第２発明の反射型液晶表示装
置は、光の入射方向側から見て、順次、光透過性の第１
基板、液晶層、及び、光反射性の第２基板を備え、第１
基板が、光を散乱しつつ透過させる透過帯を備えている
反射型液晶表示装置において、透過帯は、光の散乱の際
の光指向性が互いに異なる２種類以上の領域で構成さ
れ、かつ、各領域の最大寸法が５ｍｍ角以下であること
を特徴としている。

【００１１】散乱しつつ透過するとは、具体的に説明す
ると、光入射面で光が散乱され散乱光が透過する、透過
した光が光出射面で散乱される、又は、透過しつつ光入
射面と光出射面との間で散乱されることを意味する。一
例としては、透過帯が、光指向性の強弱の強い領域と弱
い領域との２種類の領域で構成される。各画素内の透過
帯は、光指向性が互いに異なる２種類以上の領域で構成
されていてもよい。また、透過帯の光入射面及び光出射
面の少なくとも一方は、凹凸面で形成されていてもよ
い。この場合、例えば、凹凸面の平均傾斜角度は、光指
向性が互いに異なる各領域で、互いに異なる。第２発明
により、第１発明と同様の効果を奏することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例及び実施例を
挙げ、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を具体
的かつより詳細に説明する。尚、本発明の実施の形態の
説明では、従来と同様のものには同じ符号を付してその
説明を省略する。実施形態例１ 本実施形態例は、本発明の一実施形態例である。図２
は、本実施形態例の反射型液晶表示装置の基本構造を示
す側面断面図である。本実施形態例の反射型液晶表示装
置は、液晶を駆動する画素電極を有する絶縁性基板と、
この絶縁性基板に対向し、透明電極を有する絶縁性基板
（対向基板）１と、両絶縁性基板に挟まれた液晶（液晶
層）１０とから構成される。すなわち、本実施形態例の
反射型液晶表示装置は、光の入射方向側から見て、順
次、光透過性の第１基板１、液晶層１０、及び、光反射
性の第２基板を備え、第２基板が、第１基板及び液晶層
を透過した光を散乱しつつ反射させる光散乱性の反射帯
（以下、散乱帯と言う）を有する。散乱帯は、光の散乱
の際の光指向性の強弱が異なる２種類以上の領域で構成
され、かつ、各領域の最大寸法が５ｍｍ角以下である。
本実施形態例では、散乱帯は、表面に凹凸を有する高反
射率金属からなる反射板構造を有する例を示した。反射
板表面の凹凸２２は、反射板の下側の絶縁層８に形成さ
れた凹凸構造を反映しており、この金属表面の凹凸構造
が反射光を散乱させる機能を有する。また、この反射板
は、スイッチング素子６の電極と電気的に接続させて、
反射板兼画素電極２１として使用してもよい。反射板を
形成する際、ガラス或いはシリコン酸化膜をサンドブラ
スト法を用いて初期凹凸を形成し、その後フッ化水素酸
水溶液でエッチングし、その上部にＡｌ形成することに
より反射板を形成しており、このようにして凹凸２２が
形成されている。

【００１３】本実施形態例の反射型液晶表示装置に外光
が入射すると、透過状態の場合、入射光１２が、液晶層
１０を通過し、反射板表面で、凹凸形状を反映した指向
性に従って光が反射され、再び液晶を通過した反射光１
３が絶縁性基板１の外側から見える。また、遮光状態で
は、入射光が、反射板に到達する以前に吸収されるた
め、外部には光が出射されない。それゆえ、高コントラ
ストで、明るい反射型液晶表示装置を得ることができ
る。

【００１４】反射性能の測定例 図３は、反射板の凹凸を形成する際に行うフッ化水素酸
水溶液のエッチング時間をパラメータとして変化させ
て、凹凸の平均傾斜角度を制御、すなわち凹凸構造を制
御して形成することにより得られた反射板の反射性能を
示すグラフ図である。なお、反射板は、反射板領域にお
いて、従来と同様の一様な反射特性を有する反射板を用
いて測定した。図４は、反射特性の測定システムを説明
する模式図である。反射特性の測定する際、白色光源３
３をパネル面或いは散乱帯面３６に対して法線方向に固
定し、反射光強度を測定するための検出器３４を回転さ
せ、反射光の出射角度３５の依存性を測定した。図３に
示すように、従来の方法で凹凸を形成した反射板の場
合、反射性能は、エッチング条件を変化させることで、
指向性の強い反射分布を示す反射板から散乱成分の強い
反射分布を示す反射板まで、様々な特性を有する反射板
を制御して製造できる。しかし、これらの反射性能は、
入射光の正反射方向に対してガウス分布状の反射光強度
を示し、これ以外の特性分布を得ることは困難である。
一方、実施形態例１の反射板を形成する際、相異なる反
射性能を有する反射板、すなわち数種類の反射板を用い
て、これを同一パネルの反射板で構成する。すなわち異
なる反射性能を有する反射板を同一パネル内に作り込む
ことで、パネル全体として得られる反射性能の特性分布
形状を新たな形状、すなわち、所望の反射性能分布形状
を有する反射板を製造して、従来の光学反射特性分布形
状以外の特性形状を有する反射板を容易に形成できる。

【００１５】実施形態例２ 図５は、本実施形態例の反射型液晶表示装置の構成を示
す平面図である。本実施形態例の反射型液晶表示装置
は、実施形態例１の反射型液晶表示装置の反射板の１画
素あたりの領域を２つの領域に分け、各領域でそれぞれ
異なる反射性能を有するように凹凸構造を形成する。本
実施形態例では、指向性の強い反射特性を有する領域を
Ａ、拡散性の強い反射特性を有する領域をＢとし、この
異なる反射性能を有する２領域で１画素の領域を形成す
る。図６は、本実施形態例の反射型液晶表示装置の反射
板の反射特性を示すグラフ図である。図６で示した反射
特性（Ａ）は図５で示した領域Ａに対応し、図６で示し
た反射特性（Ｂ）は図５で示した領域Ｂに対応する。１
画素の最終的な反射特性は、図６に示した反射特性
（Ｃ）であり、これにより反射性能（Ａ）及び（Ｂ）の
互いの特徴を有する理想的な反射性能を得ることができ
る。本実施形態例では、１画素内の領域Ａ及び領域Ｂの
占有面積を互いに同一としたが、専有面積を変えること
で、反射性能（Ａ）及び（Ｂ）の融合の度合いを変える
ことができる。それゆえ、所望の反射性能に応じて領域
Ａ及び領域Ｂの占有面積を決定してもよい。尚、１画素
内の領域を２つ以上の相異なる反射性能を有する領域で
構成してもよい。例えば、図７に示すように、１画素３
７の占める領域を４つの互いに異なる反射性能の領域で
構成してもよい。これにより、合成できる異なる反射性
能の種類を多くでき、得られる反射性能の分布形状の選
択範囲が広がり、より理想的な反射性能を有する反射型
液晶表示装置を実現できる。

【００１６】実施形態例３ 図８は、本実施形態例の反射型液晶表示装置の構成を示
す平面図である。本実施形態例の反射型液晶表示装置で
は、互いに異なる２種類の指向性の反射性能を有する反
射板を用い、１つの画素３７ごとに反射板が交互に設け
られている。図８で、Ａ及びＢは、反射特性（Ａ）を有
する領域Ａ、反射特性（Ｂ）を有する領域Ｂを示す。さ
らに、図９に示すように、それ以上の画素数のグループ
単位、例えば６つの単位で、互いに異なる反射性能を有
する反射板を構成してもよい。また、画素単位ではなく
５００×５００μmの領域ごとに設置しても良い。ま
た、３種以上の異なる反射性能を有する反射板で、パネ
ル表示内部を自由に配置してもよい。この場合、反射型
液晶表示装置としての反射特性は、反射性能の種類と、
パネル表示面における各反射板の占有領域によって決ま
り、反射性能の分布形状を一層多様にすることができ、
従って、明るく、高品位表示を有する反射型液晶表示装
置を得ることができる。

【００１７】実施形態例４ 画素電極に透明性導電膜であるＩＴＯ層４１（図１０）
が用いられ、高反射率金属からなる反射板９が液晶セル
外部に位置する、図１０に示す反射型液晶表示装置に本
発明を適用したものが、本実施形態例の反射型液晶表示
装置である。

【００１８】実施形態例５ 画素電極に平坦な反射板２５であるＡｌ層２５（図１
１）を用い、前記対向基板の上部（或いは下部）に、拡
散フィルム４０が位置する図１１に示す反射型液晶表示
装置に本発明を適用したものが、本実施形態例の反射型
液晶表示装置である。光の散乱経路は、実施形態例１か
ら４の反射型液晶表示装置に比べて異なる。本実施形態
例の反射型液晶表示装置に外光が入射すると、透過状態
の場合、散乱層（拡散フィルム）４０を透過した入射光
が、液晶層を通過して平坦面を有する反射板表面で正反
射方向に光が反射され、再び液晶を通過し、対向基板１
の表面の散乱層表面に有する凹凸形状を反映した指向性
に従って散乱され、この散乱光が対向基板１の外側から
見える。散乱層表面の凹凸構造は、互いに異なる散乱性
能を有する２種類、３種類以上の凹凸で構成され、これ
により、理想的な反射性能を有する反射型液晶表示装置
を実現できる。

【００１９】以下、上記実施形態例を実際に適用した反
射型液晶表示装置及び反射型液晶表示装置の製造方法の
具体例を実施例として示す。実施例１ 図１２は、それぞれ、本実施例での反射型液晶表示装置
の製造工程を示す基板断面図である。本実施例では、反
射型液晶表示装置のスイッチング素子には逆スタガー構
造の薄膜トランジスタを採用した。本実施例で反射型液
晶表示装置を製造するには、ガラス基板上に以下の工程
を行う。尚、以下の説明で、ＰＲとはフォトリソグラフ
ィ工程（フォトリソ工程）の略であり、ＰＲの前の記載
する数字は、フォトリソ工程の積算回数を示す。例えば
２ＰＲは２回目のフォトリソ工程であることを示す。 （ａ）反射板形成領域へのレジストパターン形成（１Ｐ
Ｒ） （ｂ）サンドブラストによる凹凸形成 （ｃ）画素分割レジストパターン形成（２ＰＲ） （ｄ）弗化水素酸による凹凸面のウェットエッチング （ｅ）Ｃｒ金属をスパッタリング法により形成 （ｆ）ゲート電極の形成（３ＰＲ） （ｇ）ゲート絶縁膜、半導体層、ドーピング層をプラズ
マＣＶＤにより成膜 （ｈ）ドライエッチにより半導体層、ドーピング層のア
イランド形成（４ＰＲ） （ｉ）Ｃｒ金属をスパッタリング法により形成 （ｊ）Ａｌ金属をスパッタリング法により形成 （ｋ）ソース、ドレイン（反射画素）電極を形成（５Ｐ
Ｒ）

【００２０】使用ガラス基板にはＮＥＣガラス製ＯＭ−
２を使用し、フォトリソ工程により反射板の形成される
領域以外をレジスト層４３で覆った。その後、表面を研
磨剤＃１０００番（Ａｌ₂Ｏ₃）を用いてサンドブラスト
法により荒らすことで、反射板の形成される領域に選択
的に凹凸２２を形成した。この表面の凹凸サイズは、ピ
ッチ５ミクロン以下、段差５ミクロン以下、であり、該
凹凸の平均傾斜ｋは１２度を示した。その後、前記研磨
面にレジスト塗布、露光、現像工程を行うことでパター
ンニングを行った。本実施例では１画素内を二つの異な
る反射特性を有する反射板凹凸構造を形成するために、
工程（ｃ）では、図５の画素平面図に示すように画素内
部の半分の領域を覆うレジストパターン３８が使用され
た。その後、弗化水素酸水溶液により露出された研磨面
をウエットエッチング処理を行った。この時のエッチン
グ時間は６０秒に設定し、形成された第１の凹凸サイズ
は、ピッチ３０ミクロン以下、凹凸段差２ミクロン以下
であった。なお、弗化水素酸水溶液によるエッチング処
理時間を変化させることで表面凹凸傾斜角度を制御でき
る。このエッチング処理後の凹凸平均傾斜角度は８度で
あった。その後、レジスト剥離を行う。その後、ゲート
電極としてＣｒ層を１００ｎｍを形成し、ゲート絶縁膜
として窒化シリコン膜を２００ｎｍ、酸化シリコン膜を
１２０ｎｍ、半導体層としてアモルファスシリコン膜を
１５０ｎｍ、ドーピング層としてｎ型化アモルファスシ
リコン膜を１００ｎｍ、プラズマCVD法により成膜し
た。アモルファスシリコン膜及びドーピング層のアイラ
ンド形成を行い、ソース、ドレイン金属としてＣｒ及び
Ａｌ金属を連続成膜した後に、ソース、ドレイン電極を
形成した。なお、この工程において、工程（ｂ）、
（ｄ）で形成された凹凸領域には、反射板兼画素電極が
形成されている。これにより反射板を有するＴＦＴ基板
が製造される。

【００２１】工程（ｇ）におけるプラズマＣＶＤ条件
は、以下のように設定した。シリコン酸化膜の場合、反
応ガスにシランと酸素ガスを用い、ガス流量比（シラン
／酸素）は、０．１〜０．５程度に設定し、成膜温度２
００〜３００℃、圧力１Ｔｏｒｒ、プラズマパワー２０
０Ｗとした。シリコン窒化膜の場合、反応ガスにシラン
とアンモニアガスを用い、ガス流量比（シラン／アンモ
ニア）は、０．１〜０．８に設定し、成膜温度２５０
℃、圧力１Ｔｏｒｒ、プラズマパワー２００Ｗとした。
アモルファスシリコン膜の場合、反応ガスにシランと水
素ガスを用い、ガス流量比（シラン／水素）は、０．２
５〜２に設定し、成膜温度２００〜２５０℃、圧力１Ｔ
ｏｒｒ、プラズマパワー５０Ｗとした。ｎ型化アモルフ
ァスシリコン膜の場合、反応ガスにシランとホスフィン
を用い、ガス流量比（シラン／フォスフィン）は、１〜
２に設定し、成膜温度２００〜２５０℃、圧力１Ｔｏｒ
ｒ、プラズマパワー５０Ｗとした。また、工程（ｈ）の
ＴＦＴ素子部のアイランド形成において、Ｃｒ層には、
ウェットエッチングを採用し、シリコン酸化膜及びシリ
コン窒化膜、そして、アモルファスシリコン層には、ド
ライエッチングを採用した。Ｃｒ層のエッチングには、
過塩化水素酸と硝酸第２セリウムアンモニウムの混合水
溶液を用いた。また、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜
のエッチングには、エッチングガスに四塩化フッ素と酸
素ガスを用い、反応圧力５〜３００ｍＴｏｒｒ、プラズ
マパワー１００〜３００Ｗ、とした。また、アモルファ
スシリコン層のエッチングには、塩素と水素ガスを用
い、反応圧力５〜３００ｍＴｏｒｒ、プラズマパワー５
０〜２００Ｗとした。反射画素電極板２４の開口率は、
８０％で製造した。その後、上記ＴＦＴ基板６１と、透
明導電膜のＩＴＯ６０で形成された透明電極を有する対
向基板を、各々の膜面が対向するようにして重ね合わせ
た。なお、ＴＦＴ基板と対向基板には配向処理を施し、
プラスチック粒子等のスペーサを介して、パネル周辺部
にエポキシ系の接着剤を塗ることにより、両基板を張り
合わせた。その後ＧＨ型の液晶を注入し液晶層とするこ
とで、液晶表示装置を製造した。図１３は、本実施例の
反射型液晶表示装置の構成を示す側面断面図である。

【００２２】図１４は、このようにして製造された反射
型液晶表示装置の反射性能を示すグラフ図である。この
反射型液晶表示装置の反射画素電極４２は、従来のサン
ドブラスト法では得ることのできなかった光散乱性を有
する反射性能を得ることができた。本実施例では、２つ
の異なる反射板として、拡散性の強い反射板と、指向性
の強い反射板とを同一画素内に形成した。その結果、図
１４に示すように、反射型液晶表示装置の反射性能は、
Ａ領域３１では指向性が強く、Ｂ領域３２では拡散性が
強い二つの特徴を有する性能であり、新聞紙よりも明る
い白表示を有するモノクロ反射型パネルを実現すること
ができた。また、対向基板側に、ＲＧＢカラーフィルタ
を設置した場合、明るいカラー反射型パネルを実現でき
た。なお、ＴＦＴ素子の製造方法は、本実施例に限定さ
れない。さらに、本実施例ではスイッチング素子に逆ス
タガー構造トランジスタを用いたが、本発明はこれに限
定されない。例えば、順スタガー構造薄膜トランジス
タ、或いはＭＩＭダイオードを用いた場合でも同様の表
示性能を有する反射型液晶表示装置を実現できる。

【００２３】実施例２ 図１５は、それぞれ、本実施例での反射型液晶表示装置
の製造工程を示す基板断面図である。本実施例では、反
射型液晶表示装置のスイッチング素子には逆スタガー構
造の薄膜トランジスタを採用した。本実施例で反射型液
晶表示装置を製造するには、以下の工程を行う。 （ａ）Ｃｒ金属をスパッタリング法により形成 （ｂ）ゲート電極１４の形成（３ＰＲ） （ｃ）ゲート絶縁膜１５、半導体層１６、ドーピング層
１７をプラズマＣＶＤにより成膜 （ｄ）ドライエッチにより半導体層、ドーピング層のア
イランド形成（４ＰＲ） （ｅ）Ｃｒ金属をスパッタリング法により形成 （ｆ）ソース１８、ドレイン１９電極を形成（５ＰＲ） （ｇ）有機絶縁膜膜８の形成 （ｈ）凹凸パターン形成（６ＰＲ） （ｉ）層間膜である有機絶縁膜８の形成 （ｊ）コンタクト形成２０（７ＰＲ） （ｋ）Ａｌ金属をスパッタリング法により形成 （ｌ）反射画素電極２１を形成（８ＰＲ）

【００２４】工程（ａ）から（ｌ）での製造条件は、実
施例１に記載の製造条件と同一とした。工程（ｇ）の有
機系絶縁膜には、本実施例の場合、ポリイミド膜（日産
化学製ＲＮ−８１２）を使用した。膜厚は３μmであ
る。ポリイミドの塗布条件は、スピン回転数、８００
ｒ．ｐ．ｍ．、仮焼成温度９０℃、仮焼成１０分間と
し、本焼成温度２５０℃、本焼成時間１時間とした。そ
の後レジスト工程により凹凸パターンを形成した後、該
レジストパターンをマスク層としてドライエッチプロセ
スにより、凹凸を形成した。ポリイミド膜のドライエッ
チング条件は、エッチングガスとして四塩化フッ素と酸
素ガスを用い、ガス流量比（四塩化フッ素／酸素）を
０．５〜１．５に設定し、反応圧力５〜３００ｍＴｏｒ
ｒ、プラズマパワー１００〜３００Ｗとした。工程
（ｉ）の層間絶縁膜には、日産化学製ポリイミド（ＲＮ
−８１２）を１μm厚で形成した。ポリイミド膜の塗布
条件は、スピン回転数１２００ｒ．ｐ．ｍ．、仮焼成温
度９０℃、仮焼成１０分間とし、本焼成温度２５０℃、
本焼成時間１時間とした。工程（ｊ）のコンタクト形成
工程におけるレジストプロセスとドライエッチプロセス
により、コンタクト領域のポリイミド膜を除去し、レ■
e4e4e457スト層の剥離を行い、コンタクト形成を行っ
た。ポリイミド膜のドライエッチング条件は、工程
（ｈ）のポリイミド膜の凹凸形成のエッチング条件と同
一とした。その後、反射効率の高く、ＴＦＴプロセスと
の整合性がよいアルミニウム金属を形成し、これにパタ
ーン形成することで、画素電極及び兼反射板を形成し
た。このときのアルミニウムにはウェットエッチング処
理を行い、エッチング液として６０℃に加熱したリン
酸、酢酸、硝酸の混合液を使用した。上記（ｈ）で形成
された凹凸の平面形状はランダムな形状となっている。
反射画素電極板の開口率は、８０％で製造した。その
後、上記ＴＦＴ基板と、透明導電膜のＩＴＯ６０で形成
された透明電極を有する対向基板を、各々の膜面が対向
するようにして重ね合わせた。ＴＦＴ基板と対向基板に
は、配向処理が施され、両基板はプラスチック粒子等の
スペーサを介して、パネル周辺部にエポキシ系の接着剤
を塗ることにより、張り合わされた。その後ＧＨ型の液
晶を注入し液晶層とすることで、液晶表示装置を製造し
た。

【００２５】本実施例における反射板表面に凹凸を形成
する際、工程（ｈ）で形成される凹凸と、その上部を覆
うように工程（ｉ）で形成される有機系絶縁膜の厚さ２
μｍとの積層膜で作り出される表面形状を使用してい
る。この時、工程（ｈ）で形成される凹凸形状、例え
ば、ベースとなる凸パターンの大きさ、凸パターンの配
置等を制御することで、最終的に反射板表面に形成され
る凹凸構造を制御できる。すなわち、前記反射板の光学
反射特性を該凹凸構造により、制御できる。

【００２６】本実施例では、１画素内に異なる凹凸構造
を作りだすために、工程（ｈ）のパターン形成におい
て、異なるサイズの凹凸パターンを形成した。図１６
は、１画素内の凹凸パターンの平面形状を示す平面図で
ある。本実施例では、上述したＡ領域は拡散性が強い反
射性能を有する領域３１、Ｂ領域は指向性が強い反射性
能を有する領域３２である。図１７は、領域Ａ及び領域
Ｂの反射板表面の形状を測定した結果を示すチャート図
である。領域Ａの凹凸の平均傾斜角度は１１度、領域Ｂ
の凹凸平均傾斜角度は５度であった。凹凸パターンは、
レジスト露光工程で使用される露光マスクのパターンを
変えれば良いので、１工程で、反射板領域内に異なる凹
凸構造を形成できるため、製造工程を増やすことなく、
異なる反射性能を有する凹凸反射板を同一製造工程で形
成できる。また、フォトリソプロセスを用いて凹凸パタ
ーン形成が得られることから、ＴＦＴプロセスとの整合
性もよい。得られた反射型液晶表示装置の反射画素電極
は、均一で、光散乱性のよい反射性能を有しており、反
射型液晶表示装置の表示性能が新聞紙よりも明るい白表
示を有するモノクロ反射型パネルを実現できた。また、
対向基板側に、ＲＧＢカラーフィルタを設置した場合、
明るいカラー反射型パネルを実現できた。また、上記の
反射板凹凸の製造方法を用いて、スイッチング素子にＭ
ＩＭダイオードをも用いた場合にも、同様に良好な高輝
度反射型液晶表示装置を実現できた。図１８は、この高
輝度反射型液晶表示装置の断面構造を示す側面断面図で
ある。

【００２７】実施例３ 図１９は、それぞれ、本実施例での反射型液晶表示装置
の製造工程を示す基板断面図である。本実施例では、反
射型液晶表示装置のスイッチング素子には逆スタガー構
造の薄膜トランジスタを採用した。本実施例で反射型液
晶表示装置を製造するには、ガラス基板上に以下の工程
を行う。 （ａ）反射板形成領域へのレジスト４３パターン形成 （ｂ）反射板形成領域へのサンドブラストによる斜め溝
形状４９加工 （ｃ）サンドブラストによる凹凸２２形成 （ｄ）Ｃｒ金属をスパッタリング法により形成 （ｅ）ゲート電極１４の形成（３ＰＲ） （ｆ）ゲート絶縁膜、半導体層、ドーピング層をプラズ
マＣＶＤにより成膜 （ｇ）ドライエッチにより半導体層、ドーピング層のア
イランド形成（４ＰＲ） （ｈ）Ｃｒ金属をスパッタリング法により形成 （ｉ）Ａｌ金属をスパッタリング法により形成 （ｊ）ソース、ドレイン（反射画素４２）電極を形成
（５ＰＲ）

【００２８】使用ガラス基板にはＮＥＣガラス製ＯＭ−
２を使用し、フォトリソ工程により反射板の形成される
領域以外をレジスト層で覆った。その後、表面を研磨剤
＃１０００番（Ａｌ２Ｏ３）を用いてサンドブラスト法
により、傾斜角度１０度を有するテーパ形状を形成し
た。この再、研磨剤吹き付けを所望のテーパ角度に応じ
た角度で、斜め方向より行った。その後、この領域に引
き続き荒らすことで、反射板の形成される領域に選択的
に凹凸形成を行う。この表面の凹凸サイズは、ピッチ１
０ミクロン以下、段差３ミクロン以下、該凹凸の平均傾
斜ｋが１０度を示した。その後、実施例１と同様の工程
及び製造条件を用いて、ＴＦＴ及び反射画素電極を形成
した。その後、上記ＴＦＴ基板６と、透明導電膜のＩＴ
Ｏで形成された透明電極を有する対向基板１を、各々の
膜面が対向するようにして重ね合わせた。なお、ＴＦＴ
基板と対向基板には、配向処理が施され、両基板はプラ
スチック粒子等のスペーサを介して、パネル周辺部にエ
ポキシ系の接着剤を塗ることにより、張り合わされた。
その後ＧＨ型の液晶を注入し液晶層とすることで、液晶
表示装置を製造した。

【００２９】図２０及び図２１は、それぞれ、本実施例
によって製造された反射型液晶表示装置の構成を示す基
板断面図、及び反射性能を示すグラフ図である。反射型
液晶表示装置の反射画素電極は、従来の凹凸製造法では
得ることのできなかった台形状の光散乱性を有する反射
性能を有する。工程（ａ）におけるテーパ角度４９及び
凹凸構造２２を変えることで、この反射性能分布も大き
く変えることができ、理想的な反射性能を有する反射型
液晶表示装置を実現できる。また、この場合において
も、対向基板側に、ＲＧＢカラーフィルタを設置した場
合、明るいカラー反射型パネルを実現できる。

【００３０】実施例４ 図２２は、フィルムタイプの反射板が液晶セル外部に設
けられている反射型液晶表示装置の構成を示す基板断面
図である。本実施例では、透明電極を有する上部基板１
と、スイッチング素子及び液晶駆動電極を有する下部基
板と、これらの基板が対向するように位置し、さらに、
両基板の間に液晶１０が配置されている。下部基板にお
ける画素電極として、透明電極４１が使用されている。
本実施例ではＩＴＯが用いられた。散乱帯である反射板
シート４０は外部基板の外側に張り付けられている。な
お、下部基板に位置するスイッチング素子は、実施例１
のＴＦＴを使用した。反射層は、ＰＥＴフィルム表面を
エンボス加工により凹凸を形成し、その後、ＡｌをＰＥ
Ｔフィルム表面に蒸着することにより行った。使用した
ＰＥＴフィルムの膜厚は２００μmであり、また、この
ときの該フィルム表面に形成する凹凸は、１画素内を２
領域に分けて、互いに異なる反射特性を有する反射板が
得られる凹凸構成をそれぞれ配置した。図２２に示すよ
うに、領域Ａには、拡散性の強い光学特性が得られるよ
うに、しかも、領域Ａを構成する凹凸の平均傾斜角角度
が１５度となるように、凹凸構造を形成した。領域Ｂに
は、指向性の強い光学特性が得られるように、しかも、
領域Ｂを構成する凹凸の平均傾斜角度は５度となるよう
に、凹凸構造を構成した。なお、これらの凹凸構造はと
もに不規則に配列されうようにした。また、領域Ａ及び
領域Ｂの大きさは本実施例では同一面積とし、共に、横
１００μm、縦１５０μmの範囲とした。１画素のサイズ
は、横１００μm、縦３００μmの長方形とした。本実施
例で使用したＡｌの膜厚は３００ｎｍに設定した。な
お、半透過タイプの反射型液晶表示装置に対応する場合
は、Ａｌの膜厚を１００ｎｍ以下に設定すれば実現でき
る。また、反射板電極に使用した金属はＡｌに限定され
ず、例えば、Ａｇなどの反射効率の高い金属を用いても
よい。

【００３１】得られた反射型液晶表示装置により、明る
い白表示を有するモノクロ反射型パネルを実現でき、対
向基板側に、ＲＧＢカラーフィルタを設置した場合にお
いても、明るいカラー反射型パネルを実現できた。ま
た、本実施例ではＧＨ方式を用いたが、対向基板側に偏
光板、１／４位相差板を設け、液晶にＴＮ液晶を用いた
１枚偏光板方式に本実施例を採用した場合においても、
明るい表示を有する反射型液晶表示装置を実現できた。

【００３２】実施例５ 図２３は、フィルムタイプの散乱層２３が液晶セルの上
部基板側に位置する構造の前方散乱方式反射型液晶表示
装置の基板断面図である。本実施例では、透明電極を有
する上部基板と、スイッチング素子及び液晶駆動電極を
有する下部基板と、これらの基板が対向するように位置
し、さらに、両基板の間に液晶が位置する。画素電極２
５には、反射電極であるＡｌ層４２を用いた。この反射
電極は、平坦形状であるが、表面に凹凸形状を有してい
てもよい。散乱層２３である散乱シート２４は、上部基
板の外側（或いは内側でも良い）に張り付けた。前方散
乱フィルムとしては、ＰＥＴフィルム表面に凹凸構造を
有するタイプを用いた。本実施例では、実施例３におけ
るＡｌ形成前のＰＥＴ製凹凸フィルムを用いていおり、
１画素内が２種類の反射性能を有する領域で構成され
る。得られた反射型液晶表示装置により、明るい白表示
を有するモノクロ反射型パネルを実現でき、対向基板側
に、ＲＧＢカラーフィルタを設置した場合においても、
明るいカラー反射型パネルを実現できた。また、本実施
例ではＧＨ方式を用いたが、偏光板を設け、液晶として
ＴＮ液晶を用いても同様の反射型液晶表示装置を実現で
きた。

【００３３】実施例６ 本実施例では、２種類の異なる反射特性を有する反射板
の領域を３画素ごとに異なるように配置して反射型液晶
表示装置を製造した。本実施例で使用した反射型液晶表
示装置の製造工程は、ただし、１画素内では同一反射性
能を有し、３画素ごとに２種の異なる反射性能を有する
反射板で構成したことを除いて、実施例１と同様であ
る。具体的には、異なる２種の指向性を有する反射板を
３画素ごとに交互に配置し、３画素内で同一指向性を有
する３個の反射板と対向する位置に、Ｒ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）のカラー画素を設置した。得られた反
射型液晶表示装置により、明るい白表示を有するモノク
ロ反射型パネルを実現でき、対向基板側に、ＲＧＢカラ
ーフィルタを設置した場合においても、明るいカラー反
射型パネルを実現できた。なお、本実施例では、３画素
ごとに同一指向性を有する反射板を交互に配置したが、
その配置はこれに限定されない。さらに、本実施例で
は、３画素ごとに同一指向性を有する反射板領域を形成
できるようにしたが、これに限定されず、同一指向性を
有する反射板の領域が実施例１のように１画素内の小さ
な領域でもよく、或いはその１画素内の領域が２個でな
く３個以上に分割されていてもよく、その面積は、所望
の表示性能によって自由に設定してもよい。さらに、同
一指向性を有する反射板の領域を１画素単位で変えても
２画素単位で変えても、或いは３以上の画素単位で構成
しても良くこの組み合わせを調整することにより、所望
の反射性能を実現できる。本実施例では、同一反射性能
を示す領域を画素単位としているがこれに限定されず、
例えば、１００×１００μm、５００×１５００μm、１
×１ｍｍと必要に応じた面積を、同一反射性能が得られ
る領域に設定して、これを自由に配置してもよい。そし
て、これらの同一反射性能の領域は、前記露光マスクに
おけるパターン領域を変えることで自在の寸法に形成可
能である。また、本実施例では、ＧＨ方式反射型液晶表
示装置の内部反射板に適用したが、反射光を必要とする
反射型液晶表示装置であればこれに限定されない。例え
ば、ＴＮ方式、ＳＴＮ方式、一枚偏光板方式等のその他
の方式でもよく、さらに、アクテブマトリクス方式、単
純マトリクス方式、内部反射板方式、外部反射板方式、
前方散乱方式等の反射型液晶表示装置においても同様の
効果を実現できる。

【００３４】

【発明の効果】第１発明によれば、反射帯は、光の散乱
の際の光指向性の強弱が異なる２種類以上の領域で構成
され、かつ、各領域の最大寸法が５ｍｍ角以下である。
これにより、反射型液晶表示装置のパネル全体の散乱性
能は、これらの個々の異なる散乱特性を融合した、すな
わち重ね合わせた特性である。それゆえ、従来の製造方
法で形成された数種の反射板を組み合わせて反射板を構
成することにより、理想的な反射性能を有する反射板が
得られ、従って、良好な画質を表示可能な反射型液晶表
示装置を容易に実現することができる。また、第２発明
により同様の効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第１発明
の反射型液晶表示装置の反射性能を説明する側面断面図
である。

【図２】実施形態例１の反射型液晶表示装置の基本構造
を示す側面断面図である。

【図３】反射板の凹凸を形成する際に行うフッ化水素酸
水溶液のエッチング時間をパラメータとして変化させ
て、凹凸の平均傾斜角度を制御して形成することにより
得られた反射板の反射性能を示すグラフ図である。

【図４】反射特性の測定システムを説明する模式図であ
る。

【図５】実施形態例２の反射型液晶表示装置の構成を示
す平面図である。

【図６】実施形態例２の反射型液晶表示装置の反射板の
反射特性を示すグラフ図である。

【図７】実施形態例の反射型液晶表示装置の画素領域
を、散乱特性が互いに異なる４種の領域で構成したこと
を示す平面図である。

【図８】実施形態例３の反射型液晶表示装置の構成を示
す平面図である。

【図９】実施形態例３の反射型液晶表示装置の別の構成
であって、数画素単位で互いに異なる反射特性領域を形
成したことを示す平面図であり、。

【図１０】実施形態例４の反射型液晶表示装置の構成を
示す平面図である。

【図１１】実施形態例５の反射型液晶表示装置の構成を
示す平面図である。

【図１２】図１２（ａ）から（ｋ）は、それぞれ、実施
例１で、反射型液晶表示装置の製造工程を示す基板断面
図である。

【図１３】実施例１の反射型液晶表示装置の構成を示す
側面断面図である。

【図１４】実施例１の反射型液晶表示装置の反射性能を
示すグラフ図である。

【図１５】図１５（ａ）から（ｌ）は、それぞれ、実施
例２で、反射型液晶表示装置の製造工程を示す基板断面
図である。

【図１６】実施例２の反射型液晶表示装置で、１画素内
の凹凸パターンの平面形状を示す平面図である。

【図１７】実施例２で、領域Ａ及び領域Ｂの反射板表面
の形状を測定した結果を示すチャート図である。

【図１８】実施例２で、スイッチング素子にＭＩＭダイ
オードを用いた反射型液晶表示装置の構成を示す側面断
面図である。

【図１９】図１９（ａ）から（ｊ）は、それぞれ、実施
例３で、反射型液晶表示装置の製造工程を示す基板断面
図である。

【図２０】実施例３で製造された反射型液晶表示装置の
構成を示す基板断面図である。

【図２１】実施例３で製造された反射型液晶表示装置の
反射性能を示すグラフ図である。

【図２２】実施例４の反射型液晶表示装置の構成を示す
基板断面図である。

【図２３】実施例５の反射型液晶表示装置の構成を示す
基板断面図である。

【図２４】従来の反射型液晶表示装置の構成を示す基板
断面図である。

【図２５】従来のの反射型液晶表示装置の構成を示す基
板断面図である。

【符号の説明】

1．対向基板 2．ガラス基板 3．カラーフィルタ 4．透明電極 5．アクテイブマトリクス駆動素子 6．逆スタガー構造ＴＦＴ 7．ＭＩＭダイオード 8．層間絶縁膜 9．反射板 10. 液晶 11. ＧＨ液晶 12. 入射光 13. 反射光 14. ゲート電極 15. 絶縁膜 16. 半導体層 17. ドーピング層 18. ソース電極 19. ドレイン電極 20. コンタクトホール 21. 反射画素電極板 22. 凹凸 23. 散乱帯 24. 散乱シート 25. 平坦反射板 26. 散乱光 27. 散乱光 28. 指向性の強い散乱 29. 拡散性の強い散乱 30. 融合された散乱 31. 凹凸Ａ 32. 凹凸Ｂ 33. 白色光 34. 検出器 35. 散乱角度 36. 反射型パネル 37. 画素 38. １／２画素 39. 表示領域 40. 反射板シート 41. ＩＴＯ画素電極 42. Ａｌ反射板 43. レジスト 44. 有機膜 45. 層間膜 46. 凹凸パターン 47. 小凹凸パターン 48. 大凹凸パターン 49. テーパ角度 50. 反射型液晶表示装置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−123510（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−10528（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−281533（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−85586（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1343 G02F 1/1335

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光の入射方向側から見て、順次、光透過
   性の第１基板、液晶層、及び、光反射性の第２基板を備
   え、第２基板が、第１基板及び液晶層を透過した光を散
   乱しつつ反射させる光散乱性の反射帯を有する反射型液
   晶表示装置において、 反射帯は、光の散乱の際の光指向性が互いに異なる２種
   類以上の領域で構成され、かつ、各領域の最大寸法が５
   ｍｍ角以下であることを特徴とする反射型液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 反射帯が、光指向性の強弱の強い領域と
   弱い領域との２種類の領域で構成されることを特徴とす
   る請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 各画素内の反射帯は、光指向性が互いに
   異なる２種類以上の領域で構成されることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の反射型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 反射帯の光反射面は、凹凸面で形成され
   ていることを特徴とする請求項１から３のうち何れか１
   項に記載の反射型液晶表示装置。
5. 【請求項５】 光の入射方向側から見て、順次、光透過
   性の第１基板、液晶層、及び、光反射性の第２基板を備
   え、第１基板が、光を散乱しつつ透過させる透過帯を備
   えている反射型液晶表示装置において、 透過帯は、光の散乱の際の光指向性が互いに異なる２種
   類以上の領域で構成され、かつ、各領域の最大寸法が５
   ｍｍ角以下であることを特徴とする反射型液晶表示装
   置。
6. 【請求項６】 透過帯が、光指向性の強弱の強い領域と
   弱い領域との２種類の領域で構成されることを特徴とす
   る請求項５に記載の反射型液晶表示装置。
7. 【請求項７】 各画素内の透過帯は、光指向性が異なる
   ２種類以上の領域で構成されていることを特徴とする請
   求項５又は６に記載の反射型液晶表示装置。
8. 【請求項８】 透過帯の光入射面及び光出射面の少なく
   とも一方は、凹凸面で形成されていることを特徴とする
   請求項５から７のうち何れか１項に記載の反射型液晶表
   示装置。
9. 【請求項９】 凹凸面の平均傾斜角度は、光指向性が互
   いに異なる各領域で互いに異なることを特徴とする請求
   項４又は８に記載の反射型液晶表示装置。