JP4883525B2

JP4883525B2 - 反射板及び液晶表示装置

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Publication number: JP4883525B2
Application number: JP2006211256A
Authority: JP
Inventors: 昭雄小林; 泰樹工藤; 謙一郎中
Original assignee: NLT Technologeies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2026-08-02
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Description

本発明は、反射板及び液晶表示装置に関し、特に、凹凸形状を有する反射板及び該反射板を備える半透過方式や反射方式などに代表される液晶表示装置に関する。

ノートパソコンのディスプレイやモニターに用いられるような通常の透過型液晶表示装置の場合、日差しの強い屋外では液晶表示装置表面での光の反射により表示が見えづらいという欠点があることから、最近の携帯電話に代表されるモバイル機器や、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラなどの表示部には半透過型の液晶表示装置を採用する例が多くなってきている。この半透過型液晶表示装置は、屋内ではバックライトを光源とし屋外では日光などの周囲光を光源とするため、屋内でも屋外でも見やすく、モバイル機器やカメラのディスプレイとして最適である。また、反射型液晶表示装置もバックライトを用いない低消費電力性を特徴として携帯用ゲーム機などに広く用いられている。

このような半透過型あるいは反射型液晶表示装置には周囲光を反射するための反射板が用いられ、この反射板としては、感光性有機膜を用いて液晶表示装置のパネル内部に凹凸形状を設ける方式（例えば、下記特許文献１及び２参照）が一般的である。その理由は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）方式の液晶表示装置を作成するプロセス（特にレジストを用いたフォトリソグラフィープロセス）との親和性が高く、低コストで反射板を形成するプロセスが導入でき、また得られる反射特性も他の凹凸形成方法に比べて優れているためである。

このような凹凸を持った反射板を用いた液晶表示装置において、凹凸形状の規則性が高いと、日光の直射のような強い光が当たった場合に、光の干渉効果により液晶表示装置の表面が虹色に光って見える現象が発生し、屋外でも使用する機会の多いモバイル機器等では致命的な欠点となるため、その対策が各種提案されている。

上記干渉の発生は凹凸パターンの周期性に深く起因しており、干渉に光の波長依存性があるために虹のような色付きが発生することから、凹凸パターンをランダム化する等の工夫で干渉を軽減することができ、例えば、下記特許文献３には、反射板の凹凸を不規則に配置する方法が開示されている。また、具体的な凹凸の設計方法は、下記特許文献４及び５などに開示されている。

特開昭５８−１２５０８４号公報（第４−７頁、第１図）特開平４−２４３２２６号公報（第３−５頁、第１図）特開平８−１８４８４６号公報（第３−６頁、第１図）特開平１１−３３７９６４号公報（第２−４頁、第１図）特開２００２−１４２１１号公報（第９−１５頁、第１図）

このうち、上記特許文献４（特開平１１−３３７９６４号公報）は、凹凸散乱反射電極の凹部または凸部の中心が、正方格子または最密充填格子の各格子点をランダムに移動させ、かつその格子点の一部をランダムに取り除いてなる格子点位置に配置されているものであるが、実際に格子点をランダムに移動すると、図１３に示すように隣り合った凹部同士または凸部同士が重なる場合が発生し、重なった凸部または凹部の面積が大きくなり過ぎるため、所望の形状よりも平坦化してしまい光を散乱するのに有効な面積が減少する。一方、上記公報の図３に示されているように、隣り合った凹部同士または凸部同士が重ならない程度にランダムに移動したのでは反射光の干渉を十分に抑制することはできない。

したがって特開平１１−３３７９６４号公報の図１（本願明細書の図１４）に示されるように、ランダムに移動した後でさらに格子点の一部をランダムに取り除く必要が出てくるが、その場合、取り除いた格子点には凹部または凸部がないためその部分が平坦化してしまい、やはり散乱性が減少してしまう。また、平坦な部分が多いと局所的な正反射成分が増えるため表示がざらついて見えるという問題があった。

また、上記問題を解決するためには、反射板の凹部または凸部を形成するためのフォトリソグラフィに使用するフォトマスクのパターンを作成する際に、凹部または凸部のパターンを上記公報記載の方法で発生させた後に、近すぎる部分や離れすぎている部分を一つ一つ修正する必要があるため、パターンの作成に非常に手間がかかるという問題もあった。

一方、上記特許文献５（特開２００２−１４２１１号公報）には、凹部または凸部の少なくとも一部を略螺旋状、又は略放射状に配置する方法が開示されている。この方法では、特許文献５の図１（本願明細書の図１５）に示されるように、配置の規則は凸部又は凹部の数が多い場合、すなわち実施例にあるとおり液晶表示装置の単位画素に対して凹凸形状が極端に小さい場合は有効である。しかしながら、最近の液晶表示装置では高精細化が進み単位画素は小さくなってきており、一方、形成するフォトリソグラフィ工程の限界により凹凸形状は縮小できない領域にきている。したがって高精細な液晶表示装置では単位画素に形成される凸部又は凹部の数が自動的に少なくなり、上記公報のような配置では干渉を低減する効果は無くなってしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、反射光の干渉を確実に抑制する凹凸形状を形成することができる反射板及び液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、凹凸形状とその上に形成された反射膜とを有する反射板において、各々の凹部又は凸部の境界を示す多角形を単位形状とし、該多角形の重心点以外の任意の１点を原点として、該原点が規則的な格子点と一致するように前記単位形状を配置し、前記原点を中心として前記単位形状がそれぞれランダムな角度で回転しているものである。

本発明においては、前記規則的な格子を最密充填格子あるいは正方格子とすることができ、前記多角形を正方形とすることができる。

また、本発明においては、前記多角形の一辺の大きさは略３〜２０μｍの範囲であることが望ましい。

また、本発明においては、前記多角形の一辺の大きさをＤｓｉ、前記規則的な格子の格子間の距離をＤｐｉとして、Ｄｐｉ／Ｄｓｉの比率は略１．５〜２．５であり、また、前記単位形状を同じ方向に配置した状態を基準にし、前記原点を中心として前記単位形状が回転する回転角度の絶対値は略５°以上とすることができる。

また、本発明においては、前記多角形の一辺の大きさをＤｓｉ、前記規則的な格子の格子間の距離をＤｐｉとして、Ｄｐｉ／Ｄｓｉの比率は略１．８〜２．２であり、また、前記単位形状を同じ方向に配置した状態を基準にし、前記原点を中心として前記単位形状が回転する回転角度の絶対値は略１５°〜２０°の範囲とすることもできる。

また、本発明においては、前記単位形状は同一の形状の多角形を含む構成、又は、前記単位形状が２種類以上の大きさあるいは２種類以上の異なる形状よりなる多角形である構成とすることができる。

また、本発明においては、隣接するそれぞれの単位形状が接していない構成とすることができる。

また、本発明においては、前記多角形の一部をランダムに取り除いたものとすることができる。

また、本発明においては、前記凹凸形状の凹部又は凸部が略円形状であることが望ましい。

また、本発明においては、反射板が光を反射する構成とすることができる。

また、本発明においては、前記反射板は感光性有機膜及び反射膜とで構成され、前記感光性有機膜が透光性を有する構成とすることができ、前記感光性有機膜をノボラック樹脂、アクリル樹脂とすることができる。

また、本発明においては、前記凹凸形状の凹部又は凸部は少なくとも露光及び現像をこの順に行うことによって形成する構成とすることができる。

また、本発明においては、前記凹凸形状の凹部又は凸部はオーバ露光によって略円形にする構成とすることができる。

また、本発明は、感光性有機膜を部分的に除去することによって形成された凹凸形状とその上に形成された反射膜とを有する反射板の製造方法において、各々の凹部又は凸部を形成するための露光パターンを示す多角形を単位形状とし、該多角形の重心点以外の任意の１点を原点として、該原点が規則的な格子点と一致するように前記単位形状を配置し、前記原点を中心として前記単位形状がそれぞれランダムな角度で回転しているマスクを使用して、感光性有機膜を露光現像焼成し、反射膜を塗布して完成させるものである。

また、本発明においては、前記凹凸形状の凹部又は凸部は現像後に加熱処理によって略円形にする構成とすることができ、前記加熱処理は略１００〜３００℃の間で行うことができる。

また、本発明においては、前記凹凸形状の凹部又は凸部は現像後に薬液又は蒸気又はその双方によって略円形にする構成とすることができる。

また、本発明においては、前記反射膜はＡｌあるいはＡｇあるいはそれらの合金を含むことが望ましい。

また、本発明においては、前記反射板を形成するために用いられるフォトマスクが、各々の凹部又は凸部を形成するための露光パターンを示す多角形を単位形状とし、該多角形の重心点以外の任意の１点を原点として、該原点が規則的な格子点と一致するように前記単位形状を配置し、前記原点を中心として前記単位形状がそれぞれランダムな角度で回転している構成とすることができる。

また、本発明においては、前記フォトマスクにおける、前記単位形状の透過率が２種類以上である構成とすることができる。

また、本発明の液晶表示装置は、上記いずれか一つに記載の反射板を有するものである。

このように、フォトマスク上に仮想的に規則的な格子を配置し、各々の格子点上に凹凸形状を形成するための多角形の重心以外の特定点を配置し、それぞれの多角形について、格子点を中心として隣り合う多角形同士が重ならない範囲内でランダムに回転させたパターンを備えるフォトマスクを用いて凹凸形状を形成し、また、そのフォトマスクを用いて感光性有機膜に凹凸形状を形成する際に、オ−バ露光や現像後の熱処理、薬液やその蒸気に接触させるなどの処理を施すことにより、各々の凹部又は凸部が略円形になった凹凸形状を形成しているため、反射光の干渉を確実に抑制することができる。

本発明の反射板及び液晶表示装置によれば、反射光の干渉を確実に抑制する凹凸形状を備える反射板を形成することができる。

その理由は、感光性有機膜を用いて液晶表示装置の液晶パネル内部に凹凸形状を設けるためのフォトマスクを、（１）フォトマスク上に仮想的に規則的な格子を配置し、各々の格子点上に凸凹形状を形成するための多角形の重心を配列し、（２）格子上に配列された多角形の全てについて任意の量だけ移動させ、（３）それぞれの多角形について、格子点を中心として隣り合う多角形同士が重ならない範囲内でランダムに回転させて形成しているため、多角形のランダム配列により反射光の干渉効果による反射板の色付きを抑制することができると共に、重ならない範囲で回転を規格化することで高効率の光散乱性を確保することができるからである。また、フォトマスク上の単位形状は多角形であるので、円および、円に近い正多角形を多数配置するよりもデータ量を減らすことができる。

また、露光工程の露光量を感光性有機膜に対してオ−バ露光としたり、露光作業の後に行われる熱処理で感光性有機膜の軟化点以上の温度まで加熱したり、熱処理の前後に感光性有機膜を薬液やその蒸気に接触させることにより、凹部または凸部を略円形状としているため、反射板に照射された光がどの方向にも等しく反射光を散乱するようになり、均一な散乱特性を得ることができるからである。

本発明の半透過型あるいは反射型液晶表示装置に形成される反射板は、凹凸形状とその上に形成された反射膜とで構成される。凹凸形状は一般的に有機物によって良好に形成することが出来る。例えばノボラック系樹脂、アクリル系樹脂などが一例として挙げられる。さらには生産効率の観点から前記樹脂に光感光成分を付与することがより望ましい。反射膜を構成する材質は、光を反射する材料であれば良く、高い反射率のものほど良好である。一例としてＡｇやＡｌやそれらの合金などの金属が挙げられる。さらには、前記金属の膜付けにおいて、金属のグレインサイズを制御することで同種の金属を用いても反射率を変えることが出来る。例えば、グレインサイズの制御は膜付けプロセスにおいて用いられるスパッタ工程において真空度、スパッタパワ−、基板温度等のプロセスファクタ−を規定することで実現される。

上記感光性有機膜に凹凸形状を形成するためのフォトマスクは、凹部又は凸部を形成するための多角形の単位形状を有しており、以下の３つのステップで製造される。第１に、フォトマスク上に仮想的に規則的な格子を配置し、各々の格子点上に単位形状の重心を配列する。第２に、格子上に配列された単位形状の全てについて任意の量だけ移動させる。この行為により単位形状の重心点は格子点と一致しないこととなる。第３に、それぞれの単位形状について、格子点を中心としてランダムに回転させる。なお、回転範囲は隣り合う単位形状が重ならない範囲内で行われる。

そして、そのフォトマスクを使用して感光性有機膜を露光、現像、熱処理することにより、フォトマスクに配置した単位形状に対応する凹部または凸部を有機膜上に形成し、その上に反射膜を形成して反射板が完成する。出来上がった凹部または凸部の形状はマスクの形状と同等でも良いが、露光工程の露光量を感光性有機膜に対してオ−バ露光とすることにより略円形としても良い。さらには、露光作業の後に行われる熱処理で感光性有機膜の軟化点以上の温度まで加熱して有機膜を流動させて略円形に変形しても良い。他の一例として前記熱処理の前または後に前記有機膜を溶解する薬液やその蒸気に有機膜を接触させて略円形としても良い。

ここで出来上がった凹部または凸部の形状を略円形とする理由は、反射板に照射された光がどの方向にも等しく反射光を散乱する点が高効率の散乱を実現する上で優位なためである。一方、フォトマスク上の単位形状を多角形とした理由は、円および、円に近い正多角形を多数配置するとデータ量が増えるのでフォトマスクの作成上、好ましくないためである。フォトマスク上における単位形状の大きさが略３〜２０μｍであれば形状が四角形でも上記に説明した方法によって出来上がりは略円形を確保できるため問題ない。以下、図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明は上記に記載した液晶表示装置の反射板に類するものであるが、上記に記載した配列を有する透過光を光散乱させる機能を目的とする構造物の配列、例えば拡散板も含み、権利範囲は反射板に限定されない。

まず、本発明の第１の実施例に係る反射板及び液晶表示装置について、図１乃至図５及び図１２、図１６を参照して説明する。図１は、本実施例の半透過型液晶表示装置の一画素の構成を模式的に示す断面図であり、図２は、ＴＦＴ基板に反射板を製造する手順を示す工程断面図である。また、図３は、フォトマスクの構成を模式的に示す上面図、図４は、その拡大図であり、図５は、フォトマスクの設計値の関係を説明する図である。また、図１２は、フォトマスクの設計値と反射率の関係を示す図であり、図１６は、本実施例の反射板の断面図である。

図１に示すように、透過領域と反射領域とを備える半透過型の液晶表示装置は、反射領域に凹凸状の反射板が形成された一方の基板（ＴＦＴ基板１０と呼ぶ。）と、ＴＦＴ基板１０に対向する他方の基板（対向基板６０と呼ぶ。）と、両基板の間に注入される液晶７０と、両基板の外側に配置される光学部材（図示せず）と、ＴＦＴ基板１０の裏面側に配置されるバックライトユニット（図示せず）などで構成される。

ＴＦＴ基板１０は、ガラス基板１１上に複数の走査線と複数の信号線が略直交して配設され、その交点近傍に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が設けられている。走査線はゲート電極１２に接続され、信号線はソース、ドレイン電極１５の一方に接続されている。画素電極はＴＦＴに接続されており、電気的に接続された反射膜２１と透過電極１８の両方を備えている。ＴＦＴや走査線、信号線と画素電極の反射膜２１との間は、それぞれゲート絶縁膜１３、パッシベーション膜１６及び有機膜１９で分離され、有機膜１９の表面には凹凸形状が形成され、反射膜２１表面には有機膜の凹凸形状を反映した凹凸が形成されている。また、対向基板６０は、ガラス基板６１上にカラーフィルタ６２やブラックマトリクス（図示せず）が形成され、上記画素電極に対向する位置に対向電極６３が形成されている。また、両基板の対向する面には配向膜２２、６４が形成され、配向膜２２、６４で挟まれる領域に液晶７０が挟持されている。

次に、上記構成の半透過型液晶表示装置のＴＦＴ基板（反射板）の製造方法について、図２の工程断面図を参照して説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、ガラスやプラスチックなどの透明絶縁性基板（ここではガラス基板１１とする。）上にＣｒ等の金属を堆積し、フォトリソグラフィ法によりＴＦＴのゲート電極１２及び走査線（図示せず）を形成する。

次に、図２（ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜１３として例えばシリコン窒化膜を成膜する。続けて半導体膜としてアモルファスシリコン膜、オーミック接続層としてｎ^＋アモルファスシリコン膜を成膜し、フォトリソグラフィ法によりアモルファスシリコン膜とｎ^＋アモルファスシリコン膜をアイランド状にパターニングし、半導体膜１４を形成する。その後、ＴＦＴのソース、ドレイン電極１５と信号線（図示せず）を形成する。

次に、図２（ｃ）に示すように、半導体膜１４のソース−ドレイン間に残ったｎ^＋アモルファスシリコン膜を除去し、パッシベーション膜１６として例えばシリコン窒化膜を成膜する。その後、パッシベーション膜１６にソース、ドレイン電極１５と透過電極を接続するためのスルーホール１７を形成し、透過電極１８として例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：indium tin oxide）膜を形成する。

次に、図２（ｄ）に示すように、その上に有機膜１９として例えばポジ型の感光性を有するノボラック樹脂を全面に塗布する。

次に、図２（ｅ）に示すように、凹凸パターンを形成するためのフォトマスク３０を用いて反射領域１と透過領域２のそれぞれを適切な露光量で露光する。フォトマスク３０は遮光部３２、半透過部３１、透過部３３からなり、有機膜１９は図２（ｆ）のようにパターニングされて凹凸膜２０となる。なお、フォトマスク３０の詳細構造及び凹凸膜２０の形成方法については後述する。

次に、図２（ｇ）に示すように、反射膜２１として例えばモリブデンとアルミを成膜する。ここで、モリブデンはアルミニウムとＩＴＯ膜の電池反応を抑制するためのバリア膜である。次に、モリブデンとアルミニウムをフォトリソグラフィ法によりパターニングし、凹凸膜２０上に反射膜２１を形成する。この時、反射電極として機能する反射膜２１と透過電極１８は電極接続部２３により電気的に接続されている。完成した反射板は反射膜２１表面が下地の有機膜１９に形成された微小な凹凸を反映した形状となっている。この凹凸の平面的な分布を見ると、各凸部の位置は最密充填格子の格子点からランダムに多少ずれているが、一つの凸部に対して必ず一つの格子点が対応している。

ここで有機膜１９としてノボラック系樹脂を用いたが、アクリル系樹脂でもその他の感光性樹脂でも問題ない。また、反射膜２１として使用したアルミニウムはアルミニウムとネオジウム、シリコン等の合金でもよく、銀でも銀合金でも問題ない。また、バリア金属としてはモリブデンを使用したが、チタン、クロム等の他の金属でも問題ない。また、反射膜２１としてＩＴＯ膜との電池反応が起きにくい金属または合金を用いた場合、バリア膜は必要ない。

この後、図１で示したように、完成したＴＦＴ基板１０に配向膜２２を塗布し、同じく配向膜６４を塗布した対向基板６０を規定のギャップを形成するためのスペーサ（図示せず）を介して重ね、両基板の間に液晶７０を注入して周囲をシール材（図示せず）により封止し、基板両側に偏光板を貼り付けて液晶表示装置が完成する。完成後の透過部の位相差が１／４波長、反射部の位相差が１／２波長となるよう透過部と反射部のギャップ差を設ける必要があるが、凹凸を形成する感光性樹脂の、透過部のＩＴＯ膜に対する平均高さをあらかじめ調整することにより調整する。

次に、凹凸形状を有する反射板を作製するために使用するフォトマスク３０の設計について、フォトマスク３０の一部を模式的に示す図３を用いて詳細に説明する。フォトマスク３０は、ガラスなどのマスク材４１上に、凸部を形成するための四角形４２が配置されている。この四角形４２の一辺の大きさは略７μｍであり、四角形４２の一辺の中点４３が最密充填格子４４の格子点と一致するように、各四角形４２を配置する。さらに四角形４２の一辺の中点４３を原点として四角形４２をそれぞれランダムな角度で回転する。図３の各四角形４２は図２（ｅ）の遮光部３２に対応し、それ以外の部分は図２（ｅ）の半透過部３１に対応している。

ここで、図４に示すように、四角形４２の一辺の大きさをＤｓｉ、最密充填格子４４の格子間の距離をＤｐｉとする。図１２は、Ｄｐｉ／Ｄｓｉと反射率の関係について示しており、この図から、Ｄｐｉ／Ｄｓｉの比率が略１．５〜２．５であり、Ｄｓｉの範囲が略５〜９μｍの時に相対反射率（標準白色板の反射率を１００％とした時の反射率）が略６０％以上の高い反射率を得ることができることがわかる。

また、図４において、四角形４２が一辺の中心点である原点を中心として、時計方向に回転する場合を＋、反時計方向に回転する場合を−とした場合における、回転角度の絶対値θの設定範囲を図５により説明する。図５は四角形４２を回転した時に隣り合った四角形同士が重ならない角度と、Ｄｐｉ／Ｄｓｉの関係を示した図である。図５より、四角形同士が重ならず、また隣り合った四角形同士の距離が空き過ぎない、すなわち露光現像焼成後に平坦部が出来ない程度の範囲はＤｐｉ／Ｄｓｉの比率が略１．５〜２．５、四角形４２の回転する角度は図内グラフ線より下部分であり、θ＝略５°以上の範囲（図のハッチング領域）である。これは、ランダムに回転する角度の絶対値が５°以下の場合、四角形４２の移動範囲が小さすぎるため配置の規則性が残ってしまい干渉の低減の効果が薄れるからである。

従って、四角形４２の回転角度とＤｐｉ／Ｄｓｉを前記の範囲に設定すれば隣り合った四角形同士が重ならないために正反射成分が減少し、さらにランダムな回転によって光の干渉が低減して散乱性が向上する。その結果としてザラツキがなくかつ色付きが抑制された良好な表示特性が得られる。実験結果より、さらに望ましくはＤｐｉ／Ｄｓｉの比率が略１．８〜２．２、四角形４２の回転する角度の絶対値が略１５°〜２０°の範囲（図の枠で囲んだ領域）とすることにより図１２における相対反射率が略８０％以上となり、さらに効果が得られる。

上記凸部の形状は円形であることが望ましい。その理由は円形であれば全ての方向に対して等方的な反射率が得られるためである。しかしながら、反射板を製作する際に用いる露光用のフォトマスク３０において円形パターンを多数形成するとマスク作成のデータ量が多くなりすぎてしまう技術課題があり、この技術課題はコストとして反映されることとなる。そこで本発明では凹凸形成のためのフォトマスク３０上の単位形状をデータ量の少ない四角形〜六角形程度の多角形にすると共に、フォトマスク３０の単位形状が多角形であっても、出来上がった反射板の単位形状が略円形となるように製造方法を工夫する。以下に詳細を開示する。

フォトマスク３０は、凸部を形成するための多角形の単位形状を有しており、そのフォトマスク３０を使用して感光性有機膜を露光、現像する工程を行うが、この時点では反射領域１の凸部の形状はフォトマスク３０の四角形４２にほぼ対応した形状をしている。そこで、本実施例では、凸部の形状を略円形状にする工程を熱処理にて行う。この熱処理として、現像後に略１００〜３００℃（例えば１２０℃）で焼成することにより多角形の角部は熱によりメルトされて丸くなり、ほぼ円形になる。この後、略２５０℃で感光性有機膜を熱処理して硬化する。なお、焼成と硬化で二回に分けて熱処理を行っているが、一回でも構わない。また、露光工程の露光量を感光性有機膜に対してオ−バ露光とすることにより多角形の角部を丸くして略円形とすることができる。本実施例の反射板について、図１６に示す。図１６内の凸部７１、凹部７２はそれぞれ四角形４２ａ、四角形４２ａ以外の部分に対応している。

上記本実施例では最密充填格子を例にあげたが、正方格子などの他の格子としても良い。また、本実施例では四角形４２を全て同一の多角形としたが、二種類以上の大きさの四角形４２でも良く、また、二種類以上の形状の異なる多角形としても良い。また、本実施例では四角形４２の透過率は１００％か、０％のどちらかとしたが、７５％や５０％等、二種類以上の透過率であっても良い。また、四角形４２の一部をランダムに取り除いても良い。

次に、本発明の第２の実施例に係る反射板及び液晶表示装置について、図６乃至図８を参照して説明する。図６は、第２の実施例に係るフォトマスクを示す上面図であり、図７はその拡大図である。また、図８は、フォトマスクの設計値の関係を説明する図である。本実施例はフォトマスクの他の例を示す。具体的には原点の位置が第１の実施例では四角形の一辺の中点であるのに対し、本実施例では四角形の頂点としている。フォトマスク以外の液晶表示装置の製造方法は第１の実施例と同じであるのでここでは説明を省略する。

本実施例にて、凹凸形状を有する反射板を作製するために使用するフォトマスク３０の設計について図６を用いて詳細に説明する。マスク材４１ａ上に凸部を形成するための四角形４２ａが配置されている。四角形４２ａの一辺の大きさは略７μｍであり、四角形４２ａの頂点４３ａが最密充填格子４４ａの格子点と一致するように各四角形４２ａを配置する。さらに四角形４２ａの頂点４３ａを原点として四角形４２ａをそれぞれランダムな角度で回転する。

ここで、図７において四角形４２ａが頂点４３ａである原点を中心として、時計方向に回転する場合を＋、反時計方向に回転する場合を−とした場合における、回転角度の絶対値θの設定範囲を図８により説明する。図８は四角形４２ａを回転した時に隣り合った四角形同士が重ならない角度と、Ｄｐｉ／Ｄｓｉの関係を示した図である。図８より、四角形同士が重ならず、また四角形同士の距離が広くならない範囲はＤｐｉ／Ｄｓｉの比率が２．２〜２．５、四角形４２ａの回転する角度は図内グラフ線より下部分であり、θ＝略５°以上の範囲（図のハッチング領域）である。この範囲とすることで平坦な部分が少なくなる。

このように、原点を四角形４２ａの頂点４３ａとすることにより、第１の実施例のように四角形の一辺の中点とするよりも回転角度の絶対値θの設定範囲が狭くなるが、同じ効果が得られる。なお、原点の位置は例にあげた多角形の辺の中点や頂点に限らず、重心点以外の任意の点に設定可能である。

次に、本発明の第３の実施例に係る反射板及び液晶表示装置について、図９乃至図１１を参照して説明する。図９は、第３の実施例に係るフォトマスクを示す上面図であり、図１０はその拡大図である。また、図１１は、フォトマスクの設計値の関係を説明する図である。本実施例もフォトマスクの他の例を示す。具体的には第１の実施例では単位形状として四角形を用いたが、本実施例では六角形を用いている。フォトマスク以外の液晶表示装置の製造方法は第１の実施形態と同じであるのでここでは説明を省略する。

本実施例にて、凹凸形状を有する反射板を作製するために使用するフォトマスク３０の設計について図９を用いて詳細に説明する。マスク材４１ｂ上に凸部を形成するための六角形５０が配置されている。六角形５０の一辺の大きさは略７μｍであり、六角形５０の頂点４３ｂが最密充填格子４４ｂの格子点と一致するように各六角形５０を配置する。さらに六角形５０の頂点４３ｂを原点として六角形５０をそれぞれランダムな角度で回転する。

また、図１０において、六角形５０が頂点４３ｂである原点を中心として、時計方向に回転する場合を＋、反時計方向に回転する場合を−とした場合における、回転角度の絶対値θの設定範囲を図１１により説明する。ここで六角形５０の一辺の大きさをＤｓｉ、最密充填格子４４ｂの格子間の距離をＤｐｉとする。図１１は六角形５０を回転した時に隣り合った六角形同士が重ならない角度と、Ｄｐｉ／Ｄｓｉの関係を示した図である。図１１より、六角形同士が重ならず、また六角形同士の距離が広くならない範囲はＤｐｉ／Ｄｓｉの比率が略２．３〜２．５、六角形５０の回転する角度は図内グラフ線より下部分であり、θ＝略５°以上の範囲である。

なお、四角形、六角形に限らず他の多角形を単位形状とした場合も同じ効果が得られる。また、単位形状として四角形と六角形のように異なる形状を一つの反射板内に用いてもかまわない。さらに、異なる大きさの単位形状を一つの反射板内にランダムに用いることにより不規則性を増加させることもできる。不規則性を増加する手段としてフォトマスクにおける単位形状の透過率を変化させることにより反射板内の凸部の高さを変えることもできる。透過率の高い部分は有機膜の露光量が多くなるため凸部の高さが低くなり、透過率の低い部分は露光量が少なくなるため凸部の高さが高くなるためである。これらの手法を組み合わせてさらに不規則性を増加させることも可能である。

次に、本発明の第４の実施例に係る反射板及び液晶表示装置について述べる。第１の実施例と同じフォトマスクを用いて感光性を有する有機膜を露光、現像する工程までは第１の実施例と同様である。その後、有機膜を有機溶剤の雰囲気にさらすことにより、有機膜の凸部を略円形にする。有機溶剤としてはアセトンのような蒸気圧が高く、有機膜に対して溶解性の高いものが適している。この際、有機溶剤を加熱することにより蒸気を発生させやすくすると効果的である。その後、有機膜を２５０℃で熱処理して硬化する。また、現像後、有機溶剤にさらす前に有機膜のガラス基板への密着性をあげるため１００℃程度で焼成を行っても良い。なお、使用する薬液はアセトンに限らず、また、有機膜に薬液を直接接触させて処理しても良い。

次に、本発明の第５の実施例に係る反射板及び液晶表示装置について述べる。前記した第１〜第４の実施例では反射板に略円形の凸形状を形成する例を示したが、略円形の凹形状を形成しても良い。その場合、フォトマスクは、第１の実施例のパターンと同じものを白黒反転して用いれば良い。あるいは第１の実施例と同じフォトマスクを用いて、ポジ型の感光性を有する有機膜の代わりに、ネガ型の感光性を有する有機膜を用いれば凹形状を形成できる。

なお、本実施例では反射領域１と透過領域２を有する半透過型の液晶表示装置を例にして説明したが、反射部のみの反射型の液晶表示装置にも同様に適用することができる。

本発明は、周囲光を散乱させるための反射板、及び該反射板を備えた半透過型又は反射型の液晶表示装置に利用可能である。

本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の１画素の構成を模式的に示す断面図である。本発明の第１の実施例に係る反射板を備えるＴＦＴ基板の製造方法を示す工程断面図である。本発明の第１の実施例に係るフォトマスクの上面図である。本発明の第１の実施例に係るフォトマスクの上面図の拡大図である。本発明の第１の実施例に係るフォトマスクの設計値の関係を説明する図である。本発明の第２の実施例に係るフォトマスクの上面図である。本発明の第２の実施例に係るフォトマスクの上面図の拡大図である。本発明の第２の実施例に係るフォトマスクの設計値の関係を説明する図である。本発明の第３の実施例に係るフォトマスクの上面図である。本発明の第３の実施例に係るフォトマスクの上面図の拡大図である。本発明の第３の実施例に係るフォトマスクの設計値の関係を説明する図である。本発明の第１乃至第３の実施例に係るフォトマスクの設計値と反射率の関係図である。従来の反射板の構成を示す上面図である。従来の反射板の構成を示す上面図である。従来の反射板の構成を示す上面図である。本発明の第１の実施例に係る反射板の断面図である。

符号の説明

１反射領域
２透過領域
１０ＴＦＴ基板
１１ガラス基板
１２ゲート電極
１３ゲート絶縁膜
１４半導体膜
１５ソース、ドレイン電極
１６パッシベーション膜
１７スルーホール
１８透過電極
１９有機膜
２０凹凸膜
２１反射膜
２２配向膜
２３電極接続部
３０フォトマスク
３１半透過部
３２遮光部
３３透過部
４１、４１ａ、４１ｂガラス材
４２、４２ａ四角形
４３中点
４３ａ、４３ｂ頂点
４４、４４ａ、４４ｂ最密充填格子
５０六角形
６０対向基板
６１ガラス基板
６２カラーフィルタ
６３対向電極
６４配向膜
７０液晶
７１凸部
７２凹部

Claims

凹凸形状とその上に形成された反射膜とを有する反射板において、
各々の凹部又は凸部の境界を示す多角形を単位形状とし、該多角形の重心点以外の任意の１点を原点として、該原点が規則的な格子点と一致するように前記単位形状を配置し、前記原点を中心として前記単位形状がそれぞれランダムな角度で回転していることを特徴とする反射板。
前記規則的な格子が最密充填格子あるいは正方格子であることを特徴とする請求項１記載の反射板。
前記多角形が正方形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射板。
前記多角形の一辺の大きさは略３〜２０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の反射板。
前記多角形の一辺の大きさをＤｓｉ、前記規則的な格子の格子間の距離をＤｐｉとして、Ｄｐｉ／Ｄｓｉの比率は略１．５〜２．５であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の反射板。
前記単位形状を同じ方向に配置した状態を基準にし、前記原点を中心として前記単位形状が回転する回転角度の絶対値は略５°以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の反射板。
前記多角形の一辺の大きさをＤｓｉ、前記規則的な格子の格子間の距離をＤｐｉとして、Ｄｐｉ／Ｄｓｉの比率は略１．８〜２．２であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の反射板。
前記単位形状を同じ方向に配置した状態を基準にし、前記原点を中心として前記単位形状が回転する回転角度の絶対値は略１５°〜２０°の範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つ又は請求項７記載の反射板。
前記単位形状は同一の形状の多角形を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の反射板。
前記単位形状が２種類以上の大きさあるいは２種類以上の異なる形状よりなる多角形であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一つに記載の反射板。
隣接するそれぞれの単位形状が接していないことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一つに記載の反射板。
前記多角形の一部をランダムに取り除いたものであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一つに記載の反射板。
前記凹凸形状の凹部又は凸部が略円形状であることを特徴とする請求項１記載の反射板。
反射板が光を反射することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一つに記載の反射板。
前記反射板は感光性有機膜及び反射膜とで構成されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一つに記載の反射板。
前記感光性有機膜が透光性を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一つに記載の反射板。
前記感光性有機膜がノボラック樹脂、アクリル樹脂であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の反射板。
前記凹凸形状の凹部又は凸部は少なくとも露光及び現像をこの順に行うことによって形成することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一つに記載の反射板。
前記凹凸形状の凹部又は凸部はオーバ露光によって略円形にすることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一つに記載の反射板。
感光性有機膜を部分的に除去することによって形成された凹凸形状とその上に形成された反射膜とを有する反射板の製造方法において、
各々の凹部又は凸部を形成するための露光パターンを示す多角形を単位形状とし、該多角形の重心点以外の任意の１点を原点として、該原点が規則的な格子点と一致するように前記単位形状を配置し、前記原点を中心として前記単位形状がそれぞれランダムな角度で回転しているマスクを使用して、前記感光性有機膜を露光現像焼成し、反射膜を塗布して完成させることを特徴とする反射板の製造方法。
前記凹凸形状の凹部又は凸部は現像後に加熱処理によって略円形にすることを特徴とする請求項２０記載の反射板の製造方法。
前記加熱処理は略１００〜３００℃の間で行うことを特徴とする請求項２１記載の反射板の製造方法。
前記凹凸形状の凹部又は凸部は現像後に薬液又は蒸気又はその双方によって略円形にすることを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれか一つに記載の反射板の製造方法。
前記反射膜はＡｌあるいはＡｇあるいはそれらの合金を含むことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一つに記載の反射板。
前記反射板を形成するために用いられるフォトマスクが、各々の凹部又は凸部を形成するための露光パターンを示す多角形を単位形状とし、該多角形の重心点以外の任意の１点を原点として、該原点が規則的な格子点と一致するように前記単位形状を配置し、前記原点を中心として前記単位形状がそれぞれランダムな角度で回転していることを特徴とする請求項１乃至１９及び２４のいずれか一つに記載の反射板。
前記フォトマスクにおける、前記単位形状の透過率が２種類以上であることを特徴とする請求項２５記載の反射板。
請求項１乃至１９及び２４乃至２６のいずれか一つに記載の反射板を有する液晶表示装置。