JP2002196115A

JP2002196115A - 反射体及び液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002196115A
Application number: JP2000390603A
Authority: JP
Inventors: Koichi Umagami; 幸一馬上; Toshio Miura; 寿夫三浦; Hideharu Watanabe; 英春渡邊; Daisuke Chihiro; 大輔千尋; Hiromi Kikuchi; 宏美菊池
Original assignee: ANDES INTEKKU KK
Current assignee: ANDES INTEKKU KK
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】反射体の凹凸面により反射される光に指向性
を持たせることで、特定の方向に集中して入射光を反射
する反射体、前記反射体を備えた液晶表示装置及び前記
液晶表示装置を備えた携帯型電子情報機器を提供するこ
とを目的とする。【解決手段】表面にランダムな凹凸面を備える液晶表
示装置用反射体であって、前記反射体による反射光の拡
散角θは、 θ_{（左右方向）}＜θ_{（上下方向）}、の関係を有し、１０°≦｜θ｜≦３０° の範囲において、前記反射体の反射強度を標準白色板比
３０倍以上の反射光線強度が得られるようフォトリソグ
ラフィー法によって形成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置用の
反射体と、この反射体を備えた液晶表示装置及びこの装
置を用いた携帯型電子情報機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話などのいわゆる携帯型電
子情報機器においては、消費電力を少なくして長時間の
使用に耐え得るよう、そのディスプレイ部に反射型また
は半透過型の液晶表示装置が広く用いられている。前記
反射型の液晶表示装置においては、表示面側から入射し
た光を反射させる反射体が備えられている。また、前記
半透過型の液晶表示装置においても同様に反射体を備
え、日中など十分な光量が得られる時には前記反射体に
よる反射光のみによって表示を行うとともに、夜間等の
十分な光量が得られない時には光源からの光を透過させ
て表示を行うようにしている。このような反射体におい
て、入射光をより広範囲に効率よく反射させることが、
即ち、視野角の広い反射体の提案が要望されていた。か
かる要望に応えるべく、特開平１１−５２１１０号公
報、特開平１１−２４０７０号公報、特開平１１−３８
２１３号公報、及び特開平１１−４４８０４号公報等に
おいて、広範囲の拡散角を有し、反射効率のよい反射体
及びその反射体を用いた反射型液晶表示装置が提案され
ている。また、前記特開平１１−５２１１０号公報に記
載の反射体では、反射体の表面に凹凸面を形成し、傾斜
角（凹部内周面が形成する曲線の微分値）を−１８乃至
１８度の範囲とすることで、全方向にわたって反射効率
を高くして、視野角を広くしようとするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、人体に
対して正対して使用されることが多い携帯電話等のよう
な携帯型電子情報機器に、従来の液晶表示装置用反射体
を使用した場合、視野角を広くしようとして反射光を広
く拡散させていたため、より十分な明るさを得ることが
できなかった。

【０００４】そこで、本発明では、上記の問題点を解決
すべく反射体の凹凸面により反射される光に指向性を持
たせることで、特定の方向に集中して入射光を反射する
反射体、前記反射体を備えた液晶表示装置及び前記液晶
表示装置を備えた携帯型電子情報機器を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置用
反射体は、請求項１記載の通り、表面にランダムな凹凸
面を備える液晶表示装置用反射体であって、前記反射体
による反射光の拡散角θは、 θ_{（左右方向）}＜θ_{（上下方向）}、の関係を有し、１０°≦｜θ｜≦３０° の範囲において、前記反射体の反射強度を標準白色板比
３０倍以上の反射光線強度が得られるようフォトリソグ
ラフィー法によって形成したことを特徴とする。また、
請求項２記載の液晶表示装置用反射体は、表面にランダ
ムな凹凸面を備える液晶表示装置用反射体であって、前
記反射体による反射光の拡散角θは、 θ_{（左右方向）}≦θ_{（斜め方向）}≦θ_{（上下方向）}、の関係を有し、且つ、前記反射体の反射光線の強度をθ
について積分した値を、

【数２】として、１０°≦｜θ｜≦３０° の範囲において、前記反射体の反射強度を標準白色板比
３０倍以上の反射光線強度が得られるようフォトリソグ
ラフィー法によって形成したことを特徴とする。また、
請求項３記載の液晶表示装置用反射体は、請求項１また
は２に記載の液晶表示装置用反射体において、前記凹凸
面は、露光機のプロキシミィティギャップにより、露光
量に変化を持たせて形成されたものであることを特徴と
する。また、請求項４記載の液晶表示装置用反射体は、
請求項１または２に記載の液晶表示装置用反射体におい
て、前記凹凸面は、ネガまたはポジ配列のフォトマスク
を使用することにより、露光量に変化を持たせて形成し
たことを特徴とする。また、請求項５記載の液晶表示装
置は、請求項１乃至４の何れかに記載の液晶表示装置用
反射体を備えたことを特徴とする。また、請求項６記載
の携帯型電子情報機器は、請求項５に記載の液晶表示装
置の反射体の上下方向を、携帯型電子情報機器に対する
目視方向の上下方向に揃えて設けたことを特徴とする。

【０００６】上記した通り、本発明の反射体は、多数の
凹凸面をフォトリソグラフィー法により表面に形成した
ものである。かかる反射体の標準白色板比３０倍以上の
反射光線強度が得られる拡散角θの範囲を１０°≦｜θ
｜≦３０°と制限することで、その拡散角の範囲内に効
率よく反射光を集中して反射させるものである。これに
より、広い視野角が必要とされない携帯型電子情報機器
の液晶表示装置の表示面において、入射光を有効に利用
することができる。上記拡散角の範囲において反射体の
上下方向の拡散角を左右方向の拡散角よりも広くするこ
とで、反射光を左右方向よりも上下方向へ広い範囲で拡
散させることができる。また、上記拡散角の範囲におい
て反射光線強度を拡散角について積分した値を反射体の
上下方向の積分値を斜め方向積分値以上とし、また、斜
め方向の積分値を左右方向の積分値以上することで、反
射体の上下方向の反射光強度は左右方向の反射光強度以
上とすることができる。上記構成の反射板を、携帯型電
子情報機器に対する目視方向の上下方向に揃えて設ける
ことで、上下方向に傾けて使用する場合において広い範
囲の視野角を有し、白色強度の強く見やすい携帯型電子
情報機器の表示面を構成することができる。

【０００７】尚、上記「拡散角」とは、反射体の反射面
全体が水平面をなすと仮定した場合に、前記反射面の法
線と反射光とがなす角度をいい、「視野角」とは、所定
のコントラスト比の得られる、液晶表示装置の表示面の
法線からの角度の最大値。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明反射体及び液晶表示
装置の実施の形態につき、必要に応じ、図面に基づき説
明する。図１乃至図３は、本発明反射体の一実施の形態
を示すもので、ガラス板からなる基板の基板面に感光性
レジスト薄膜を設け、このレジスト薄膜にフォトリソグ
ラフィー法によって凹凸面を備えるようにしたものであ
る。詳細には、ガラス基板の基板面にアクリル系レジス
ト、ポリスチレン系レジスト、アジドゴム系レジスト、
イミド系レジスト等の感光性樹脂液をスピンコート法、
スクリーン印刷法、吹きつけ法等の塗布法により塗布す
る。そして、塗布終了後、加熱炉またはホットプレート
等の加熱装置を用いて基板状の感光性樹脂液を例えば８
０乃至１２０度の温度範囲で１分以上加熱するプリベー
クを行って基板状に感光性樹脂層を形成する。尚、用い
る感光性樹脂の種類によってプリベーク条件は異なるた
め、上記範囲外の温度と時間で処理してもよいことはも
ちろんである。また、ここで形成する感光性樹脂層の膜
圧は２乃至４μｍの範囲とすることが好ましい。そし
て、図４に示すような高精細に描画されたフォトマスク
を使用して、露光を行う。このとき、露光時のプロキシ
ミティギャップを８０μｍ乃至２００μｍの範囲で設定
し、紫外線がフォトマスクの透光部を通過した際の回析
現象を利用して、遮光部にも強度の違う光を入れ込むよ
うにする。このように露光を行うことで、透光部直下の
間の前記レジストにおいて、そのレジストが感光するの
に必要な波長帯域の入射光の強度が最も弱いものとな
り、逆に透光部直下のレジストにおいて最も強いものと
なる。これにより、現像時に透光部直下の前記レジスト
の残存率が高くなり、また、透光部直下の間の前記レジ
ストの残存率が低くなるため、凹凸面を形成することが
できる。尚、前記レジストにはネガ型のレジストを使用
した場合について説明したものであるが、ポジ型のレジ
ストを使用する場合には前記フォトマスクの透光部と遮
光部のパターンを反転すれば、ポジ型レジストであって
も同様に凹凸面を形成することができる。また、紫外線
としては、ｉ線、ｇ線、ｈ線等があるが、感光性樹脂の
種類に応じて適宜選択して使用するものとする。その
後、プリベークで用いたのと同様の加熱炉、ホットプレ
ート等の加熱装置を用いてガラス基板状の感光性樹脂層
を例えば２４０℃程度で６０分間以上加熱するポストベ
ークを行ってガラス基板状の感光性樹脂層を焼成する。
最後に、感光性樹脂層の表面に例えば、アルミニウムを
スパッタリング法によって成膜して凹凸面の表面に沿っ
て反射膜を形成する。

【０００９】前記のようにして形成された凹凸面は、液
晶表示装置の性能を低めることなく、拡散角である｜θ
｜≦３０°となるようにするためには、凹凸面の頂部−
頂部間の周期は３０μｍ以下（より好ましくは１０乃至
３０μｍ）または凹凸面の頂部−低部間の間隔は２．５
μｍ以下とすることが好ましい。前記周期が３０μｍを
超えた凹凸面を形成しようとすると、膜厚を厚くしない
と凹面底部がほぼ平坦な面に形成されることになり、正
反射方向の光の占める割合が高くなるためである。ま
た、１０μｍ未満の凹凸面を形成しようとすると、露光
装置及び感光性レジストの性能が影響し、感光性樹脂層
の表面全部が露光される等して所望の凹凸面を形成する
ことができないためである。

【００１０】また、前記凹凸面の頂部−底部間の間隔を
２．５μｍ以下とすることが好ましい。２．５μｍを超
えると、平坦化膜を厚くする必要が生じ、反射率の低
下、反射体表面へのカラーフィルタの分布ムラ、或い
は、液晶パネル組立時に封止材付近での信頼性が落ちる
事等があるためである。また、この条件の反射体を半透
過型液晶表示装置に用いると、拡散膜及び平坦化膜の厚
くする必要が生じ、透過率が低下するとともに透過時の
明るさが低下するためである。そして、凹凸面の頂部−
頂部間の周期の範囲において｜θ｜≦３０°となるよう
な凹凸面を形成することができなくなるためである。

【００１１】次に、前記反射体を使用した液晶表示装置
の実施の形態につき説明する。図５は反射型の液晶表示
装置の一実施の形態を示すもので、ＳＴＮ方式の反射型
液晶表示装置に、本発明の反射体を用いた場合について
説明する。この反射型液晶表示装置は、上下に対向配置
された一対のガラス基板１，２と、それらの間に封止剤
３により封入された液晶層４と、上のガラス基板１の上
面側に上から順に設けられた偏光板６と、位相差板７，
８とを具備して構成されている。そして、ガラス基板２
の上面側の樹脂層１０は表面を凹凸に形成されるととも
にその表面にはアルミニウム薄膜などの金属薄膜１１が
形成されている。反射体１２はガラス基板２、樹脂層１
０、及び金属薄膜１１から構成されている。ガラス基板
１の下面側にはＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等から
なる電極層１５とトップコート層１６と配向膜１７が積
層され、金属薄膜１１の上面側にはカラー表示構造の場
合に必要なカラーフィルタ１８を介してオーバーコート
層１９と電極層２０と配向膜２１とが積層されている。

【００１２】

【実施例】次に、より具体的な実施例を説明する。（実施例１）本実施例では、ガラス板からなる基板の基
板面に感光性レジスト薄膜を設け、このレジスト薄膜を
凹凸面を備えるようにした。詳細には、まず、ガラス基
板の基板面にアクリル系レジストの感光性樹脂液をスピ
ンコート法により塗布した。そして、塗布終了後、加熱
炉を用いて基板状の感光性樹脂液を８０乃至１２０度の
温度範囲で６０分以上加熱するプリベークを行って基板
状に感光性樹脂層を形成した。尚、ここで形成する感光
性樹脂層の膜圧は２乃至４μｍの範囲とすることが好ま
しい。そして、前記ガラス基板の基板面に、フォトリソ
グラフィー法によってランダムな凹凸面を形成した。フ
ォトリソグラフィー法によりランダムな凹凸面を形成す
るのに本実施例では、フォトマスクとして、図４に示す
ような円形のパターンを中心間の距離ｔ１＝２１乃至２
２μｍとして横方向に隣接させ、縦方向に同じパターン
をｔ２＝２２μｍの間隔で隣接させるようにして形成し
たものを使用した。そして、露光時のプロキシミティギ
ャップを８０乃至２００μｍに設定し、紫外線がフォト
マスクの透光部を通過した際の回析現象を利用して、遮
光部にも強度の違う光を入れ込むようにして、隣接する
透光部直下の前記レジストには、そのレジストが感光す
るのに必要な波長帯域の入射光の強度が最も強くして、
逆に透光部直下の間の入射光を最も弱くすることで、現
像時に前記レジスト表面に凹凸面を形成した。尚、前記
レジストにはネガ型のレジストを使用した場合について
説明したものであるが、ポジ型のレジストを使用する場
合には前記フォトマスクの透光部と遮光部のパターンを
反転すれば、ポジ型レジストであっても同様に凹凸面を
形成することができる。その後、加熱炉を用いてガラス
基板状の感光性樹脂層を、２４０℃程度で６０分間以上
加熱するポストベークを行ってガラス基板状の感光性樹
脂層を焼成した。最後に、感光性樹脂層の表面にアルミ
ニウムをスパッタリング法等によって成膜して凹凸面の
表面に沿って反射膜を形成するようにしてランダムな凹
凸面を有する反射体とした。この反射体の凹凸面は、図
１（ｂ）乃至（ｄ）に示すように、左右方向の頂部−頂
部（ａ−ａ）間の平均周期は２１．５μｍ、上下方向の
頂部−頂部（ｂ−ｂ）間の平均周期で２２μｍとなり、
頂部−底部（ａ−ｃ及びｂ−ｄ）間の平均間隔は１．７
μｍであった。

【００１３】（実施例２）前記実施例１と同じガラス基
板及びレジストを用いて、また、フォトマスクパターン
は実施例１と同じマスクを用いてプロキシミティギャッ
プを、８０乃至２００μｍの間で調整を行い凹凸面を形
成した以外は前記実施例１と同じ方法により反射体２を
得た。この反射体の凹凸面は、図２（ｂ）乃至（ｄ）に
示すように、凹凸面の左右方向の頂部−頂部（ａ−ａ）
間の平均周期は１５μｍ、上下方向の頂部−頂部（ｂ−
ｂ）間の平均周期で１４．５μｍとなり、頂部−底部
（ａ−ｃ及びｂ−ｄ）間の平均間隔は０．７μｍであっ
た。

【００１４】（実施例３）前記実施例１と同じガラス基
板及びレジストを用いて、フォトマスクパターンを変更
して形成した以外は前記実施例１と同じ方法により反射
体３を得た。この反射体の凹凸面は、図３（ｂ）乃至
（ｄ）に示すように、凹凸面の左右方向の頂部−頂部
（ａ−ａ）間の平均周期は１４．５μｍ、上下方向の頂
部−頂部（ｂ−ｂ）間の平均周期で２７μｍとなり、頂
部−底部（ａ−ｃ及びｂ−ｄ）間の平均間隔は０．８μ
ｍであった。

【００１５】次に、前記実施例による反射体を用いて、
反射体の法線方向に対して３０°の角度で照射し、その
反射光の拡散角０°、４５°及び９０°において反射強
度を測定した。その結果を表１及び表２、並びに図６乃
至図８に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】尚、有効な反射光線の強度を、標準白色板
比３０倍として、この反射光線の強度が得られる拡散角
を測定したものである。この測定方法は、半導体レーザ
０．７ｍＶの光源を用いて、波長５４３．５ｎｍ・ビー
ム径φ３ｍｍのレーザを入射し、反射体で拡散反射され
た光を受光体（径φ５ｍｍ）で受け、その時の反射強度
を測定した。

【００１９】前記表１及び表２から明らかなように、本
実施例の反射体によれば上下方向に、強度の強い指向性
を有する反射光を得ることができた。また、前記実施例
の反射体を備えた液晶表示装置を携帯型電子情報機器に
対する目視方向の上下方向に合わせて設けるようにすれ
ば、携帯型電子情報機器の使用時に人体に正対する方向
で強い反射光が得られるので、表示面が極めて明るい携
帯型電子情報機器とすることができる。

【００２０】

【発明の効果】このように本発明の液晶表示装置用反射
体によれば、反射光に指向性を持たせることで限られた
入射光を効率よく活用することができる。これにより、
視野角白色度に優れた液晶表示装置用反射体とすること
ができる。また、かかる反射体はフォトリソグラフィー
法によって極めて簡単に製造することができる。また、
フォトリソグラフィー法によってパターン形状及び配列
にバリエーションを持たせることができる。また、従来
のプレス成形に比べ、高精細に且つ高密度でコントロー
ルされた拡散角を有するパターン形成ができるため、単
位面積当たりの凹凸面も密になり、このことにより、光
の利用効率が数段アップすることになり、より明るく、
より白い特性を有する反射体となる。また、本発明の反
射体の上下方向を携帯型電子情報機器に対する目視方向
の上下方向に揃えて設けるようにすれば、目視方向に対
して水平方向に反射光を少なくし、目視方向に対して強
度の強い反射光が得られることができ、入射光をより有
効に活用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一実施例である反射体のＡＦＭ
による説明写真（ｂ）同実施例の反射体のＡＦＭによる
上面からの写真（ｃ）同実施例の反射体の左右方向のＸ
−Ｘ線断面図（ｄ）同実施例の反射体の上下方向のＹ−
Ｙ線断面図

【図２】（ａ）本発明の他の実施例である反射体のＡＦ
Ｍによる説明写真（ｂ）同実施例の反射体のＡＦＭによ
る上面からの写真（ｃ）同実施例の反射体の左右方向の
Ｘ−Ｘ線断面図（ｄ）同実施例の反射体の上下方向のＹ
−Ｙ線断面図

【図３】（ａ）本発明の他の実施例である反射体のＡＦ
Ｍによる説明写真（ｂ）同実施例の反射体のＡＦＭによ
る上面からの写真（ｃ）同実施例の反射体の左右方向の
Ｘ−Ｘ線断面図（ｄ）同実施例の反射体の上下方向のＹ
−Ｙ線断面図

【図４】フォトマスクを説明するための説明図

【図５】反射型液晶表示装置の説明断面図

【図６】実施例１に記載の反射体の拡散角と反射強度と
の関係を説明するための説明図

【図７】実施例２に記載の反射体の拡散角と反射強度と
の関係を説明するための説明図

【図８】実施例３に記載の反射体の拡散角と反射強度と
の関係を説明するための説明図

【符号の説明】

１ガラス基板２ガラス基板３封止剤４液晶層６偏光板７位相差板８位相差板１０樹脂層１１金属薄膜１２反射体１５電極層１６トップコート層１７配向膜１８カラーフィルタ１９オーバーコート層２０電極層２１配向膜２２フォトマスク２３円形パターンｔ１円形パターンの中心間の距離ｔ２円形パターンの中心間の距離ａ（凹凸面の上下方向の）頂部ｂ（凹凸面の左右方向の）頂部ｃ（凹凸面の上下方向の）底部ｄ（凹凸面の左右方向の）底部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡邊英春福島県いわき市内郷高坂町四方木田145番１株式会社アンデスインテック内 (72)発明者千尋大輔福島県いわき市内郷高坂町四方木田145番１株式会社アンデスインテック内 (72)発明者菊池宏美福島県いわき市内郷高坂町四方木田145番１株式会社アンデスインテック内Ｆターム(参考） 2H042 BA03 BA14 BA20 DA02 DC02 DE04 2H091 FA14Z GA01 MA10 5C094 AA07 BA43 CA19 EB04 ED11 ED13 HA08 JA09 JA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にランダムな凹凸面を備える液晶表
示装置用反射体であって、前記反射体による反射光の拡
散角θは、 θ_{（左右方向）}＜θ_{（上下方向）}、の関係を有し、１０°≦｜θ｜≦３０° の範囲において、前記反射体の反射強度を標準白色板比
３０倍以上の反射光線強度が得られるようフォトリソグ
ラフィー法によって形成したことを特徴とする液晶表示
装置用反射体。
【請求項２】表面にランダムな凹凸面を備える液晶表
示装置用反射体であって、前記反射体による反射光の拡
散角θは、 θ_{（左右方向）}≦θ_{（斜め方向）}≦θ_{（上下方向）}、の関係を有し、且つ、前記反射体の反射光線の強度をθ
について積分した値を、【数１】として、１０°≦｜θ｜≦３０° の範囲において、前記反射体の反射強度を標準白色板比
３０倍以上の反射光線強度が得られるようフォトリソグ
ラフィー法によって形成したことを特徴とする液晶表示
装置用反射体。
【請求項３】前記凹凸面は、露光機のプロキシミィテ
ィギャップにより、露光量に変化を持たせて形成された
ものであることを特徴とする請求項１または２に記載の
液晶表示装置用反射体。
【請求項４】前記凹凸面は、ネガまたはポジ配列のフ
ォトマスクを使用することにより、露光量に変化を持た
せて形成したことを特徴とする請求項１または２に記載
の液晶表示装置用反射体。
【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載の液晶表
示装置用反射体を備えたことを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項６】請求項５に記載の液晶表示装置の反射体
の上下方向を、携帯型電子情報機器に対する目視方向の
上下方向に揃えて設けたことを特徴とする携帯型電子情
報機器。