JP4636573B2

JP4636573B2 - 反射型液晶表示素子の光拡散層の形成方法

Info

Publication number: JP4636573B2
Application number: JP2000332184A
Authority: JP
Inventors: 奈央福本
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: JP2002139728A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射型液晶表示素子の光拡散層の形成方法に関し、さらに詳しく言えば、素子表面での外光の正反射角度とずれたところに明るさのピークを有する内面光拡散層の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示素子は、そのセル内面に光の拡散・反射層を形成することにより、外部からの光を有効に利用して明るい表示が得られるようにしている。その拡散層には様々な形態が知られているが、中でも露光機のコリメーションアングルおよび光の回折を利用したフォトリソ法による内面凹凸層が一般的に採用されている。
【０００３】
ところで、反射型液晶表示素子には、その構造上、素子表面からの反射によって液晶表示が見づらくなるという固有的な問題が存在する。これを防止するため、従来においては、素子表面にアンチグレア処理やアンチリフレクター処理を施したり、もしくは入射光の角度を変換するフィルムを貼り付けるようにしている。
【０００４】
また、別の方法として、内面凹凸層の反射のピークを、素子表面での外光の正反射角度からずらして液晶表示を見やすくするため、基板内面に塗布される感光性樹脂に表示面の上端から下端にかけて所定勾配の傾斜面を持たせた上で、その傾斜面上に内面凹凸層を形成することも行なわれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、素子表面に上記のような処理を施す場合には、コストが高くつくばかりでなく、液晶表示そのものが暗くなったり、コントラストが低下してしまうという課題が生ずる。また、傾斜面上に内面凹凸層を形成する方法では、製造工程が複雑になるとともに、面内のギャップ差が大きくなるため、これが表示ムラの原因となるので好ましくない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液晶表示がもっとも明るく見える角度と、素子表面での外光の正反射角度とをずらせて液晶表示を見やすくするため、観察面側透明電極基板との間で液晶層を挟持する裏面側透明電極基板の内面に感光性樹脂を塗布し、露光機からの光をフォトマスクを介して上記感光性樹脂に照射し現像することにより、上記裏面側透明電極基板の内面に微細な凹凸面を有する光拡散層を形成するにあたって、上記フォトマスクに同フォトマスクの法線に対する光傾斜角が漸次変化するプリズムを取り付け、上記露光機からの光を上記フォトマスクの法線に対して所定角度傾けて上記感光性樹脂を露光することを特徴としている。
【０００９】
この場合、上記感光性樹脂に対する光の入射角は、上記法線に対して８０゜以下、特には４５゜以下で、さらにはその光入射角の変換量を連続的に変化させることが好ましい。また、上記感光性樹脂がポジ型感光性樹脂であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、図１の実施形態を示した断面図により、本発明による反射型液晶表示素子の全体的な構成について説明する。この反射型液晶表示素子１は、裏面側透明電極基板２と、外光が入射される観察面側透明電極基板３とを備えている。
【００１１】
裏面側透明電極基板２の内面には、微細な凹凸面を有する内面凹凸層（光拡散層）２１が設けられており、この内面凹凸層２１上には、例えばアルミニウム膜よりなる光反射層２２が形成されている。
【００１２】
光反射層２２上には、例えばアクリル性樹脂をスピンナーにて塗布してなる表面平滑化層２３が形成されている。なお、カラー表示の場合には、光反射層２２上に電着法などによりカラーフィルタ層が設けられ、その上に表面平滑化層２３が形成される。
【００１３】
裏面側透明電極基板２には、上記表面平滑化層２３上に透明導電膜としてのＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）をスパッタしたものが用いられ、その表示部には所定にパターニングされた表示電極としてのＩＴＯパターン２ａが形成されている。
【００１４】
この実施形態において、観察面側透明電極基板３には引出電極形成用の端子部３１が連設されており、観察面側透明電極基板３の表示部および端子部３１には表示電極および引出電極としてのＩＴＯパターン３ａが形成されている。
【００１５】
裏面側透明電極基板２および観察面側透明電極基板３は、それらの各表示部を対向させた状態で周辺シール材４を介して互いに貼り合わせられる。なお、各表示部間には、そのセルギャップを一定に保つための図示しない面内スペーサが配置され、そのセルギャップ内に所定の液晶層６が封入されている。
【００１６】
また、周辺シール材４内には、例えば導電ビーズからなるトランスファ材４１が含まれており、このトランスファ材４１を介して裏面側透明電極基板２のＩＴＯパターン２ａが観察面側透明電極基板３の端子部３１に形成されている引出電極に接続されている。観察面側透明電極基板３の表示面側には、位相差板７および偏光板８が貼着されている。
【００１７】
図２に、裏面側透明電極基板２上に形成される内面凹凸層２１の一部を拡大して示す。この図から分かるように、内面凹凸層２１の凹溝２１１は、観察面側透明電極基板３の素子面（表示面）の法線Ｖに対して非対称となるように形成されている。
【００１８】
すなわち、凹溝２１１は、観察面側透明電極基板３の素子面と平行な面を基準面として、傾斜が緩やかでスロープが長い斜面２１２と、傾斜がきつくスロープが短い斜面２１３とを含み、これにより、内面凹凸層２１の反射のピークと、上記素子面での外光の正反射角度とがずらされ、液晶表示が見やすくなる。なお、図２は凹溝２１１を理想的に示したものであり、実際にはかなり変形された斜面も含まれる。
【００１９】
上記凹溝２１１は、裏面側透明電極基板２上に感光性樹脂を均一厚さに塗布し、フォトマスクを介して紫外線を露光し現像した後、所定温度で焼成することにより形成されるが、一例として図３に示すフォトマスク１００を用いることにより、凹溝２１１を非対称形状とすることができる。
【００２０】
フォトマスク１００は、ガラス基材１０１の裏面側に、多数の光透過孔を有する例えばクロム膜よりなるマスク１０２を形成したものであってよいが、その上面にはプリズム１０３が密着して取り付けられている。プリズム１０３の大きさは画面サイズ、画素サイズのいずれでもよい。
【００２１】
このフォトマスク１００によれば、図４に拡大して示すように、図示しない露光機からマスク法線に沿って照射された光（紫外線）がプリズム１０３により方向変換され、感光性樹脂に対し斜め方向から入射される。したがって、凹溝２１１の片側で露光量が多くなり、その反対側では露光量が少なくなるため、非対称の凹溝２１１が形成されることになる。
【００２２】
ここで、凹溝２１１の傾斜が緩やかでスロープが長い斜面２１２の上記基準面に対する傾斜角をαとし、マスクの法線に対する光の傾斜角をβとすると、傾斜角αは傾斜角βに依存する。傾斜角βは８０゜以下（特には４５゜以下）が好ましい。
【００２３】
実験によれば傾斜角βを４５゜とした場合、約５゜の傾斜角αが得られた。この実験サンプルの反射測定を行なったところ、図５に示すように、素子面での外光の正反射角度をθとして、その正反射角度θから２αずれたところで内面凹凸層２１による反射強度のピークが認められた。
【００２４】
このように、内面凹凸層２１による反射強度のピークを、素子面での外光の正反射角度とずれたところに設定したとしても、人がその表示を見る角度によっては、表示面の上端側と下端側とで、表示面の法線と目線とのなす角度が異なる場合があるため、表示面内でも反射強度が異なり、表示の明るさが一様でなくなることがある。
【００２５】
これに対処するには、本発明の別の実施形態として、図６に示すように、マスクの法線に対する光傾斜角βが漸次変化するプリズム１０４を有するフォトマスク１００を用いればよい。なお、プリズム角は曲線状に変化していることが好ましいが、場合によっては階段状に変化させたものでもよい。
【００２６】
この別の実施形態において、プリズム１０４の図６において左端に位置する最大傾斜角γはマスク面に対して６５゜であり、この最大傾斜角γ近辺でのマスクの法線に対する光の傾斜角βは４５゜である。
【００２７】
そして、プリズム１０４の傾斜角γは、図６において右側に行くにしたがって連続的に小さくなり、最終的に右端における傾斜角γは０゜で、光の傾斜角βも０゜となる。このように、光の傾斜角βを漸次変化させることにより、凹溝２１１の形状が、図６において拡大して示すように、左側部分Ｂの非対称形状から右側部分Ａの対称形状へとなめらかに変化することになる。
【００２８】
【実施例】
内面凹凸層形成用のフォトマスクの上面に、画面サイズの大きさで入射角が０〜４５゜まで徐々に変化するようなガラス製プリズムを貼り付けた。そして、このフォトマスクを日立ＤＥＣＯ社製の一括露光機ＬＥ−４０５０内にセットし、日本合成ゴム社製ポジ型感光性樹脂ＰＣ−４０３を２．５μｍ厚に塗布した基板を露光・現像・焼成して内面凹凸層を形成した。なお、画面の上端から下端までの長さは５ｃｍとした。
【００２９】
この凹凸面上にアルミニウム製反射膜をスパッタにより形成した後、基板の上端・中央・下端の計３個所の反射特性を測定した。反射特性の測定は、光を−３０゜で入射させ、ディテクタ角度を５５゜〜−２０゜まで２．５゜刻みとして行なった。その結果、上端から中央そして下端に行くにしたがって反射のピークとなるディテクタ角度が約３０゜，２５゜，２０゜と変化し、目視では面内で一様な明るさが得られていることが確認できた。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光拡散層である内面凹凸層の凹溝形状を表示面の法線に対して非対称形状として、液晶表示がもっとも明るく見える角度と、表示面での外光の正反射角度とをずらせたことにより、素子表面にアンチグレア処理などを施すことなく、液晶表示を見やすくすることができる。
【００３１】
また、プリズムにより光の入射角を変化させて、凹溝の非対称形状を画面の上端側から下端側にかけて漸次変化させることにより、表示画面内で一様な明るさをもつ反射型液晶表示素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る反射型液晶表示素子の全体構成を示した断面図。
【図２】上記反射型液晶表示素子に含まれている内面凹凸層の一部拡大断面図。
【図３】上記内面凹凸層を形成するためのフォトマスクを模式的に示した断面図。
【図４】上記内面凹凸層の形成方法を説明するための説明図。
【図５】上記実施形態の反射特性を示したグラフ。
【図６】本発明の別の実施形態を示した説明図。
【符号の説明】
１反射型液晶表示素子
２裏面側透明電極基板
２１内面凹凸層
２１１凹溝
２１２，２１３斜面
２２光反射層
２３表面平滑化層
３表面側透明電極基板
４周辺シール材
１００フォトマスク
１０１ガラス基材
１０２マスク
１０３，１０４プリズム

Claims

観察面側透明電極基板との間で液晶層を挟持する裏面側透明電極基板の内面に感光性樹脂を塗布し、露光機からの光をフォトマスクを介して上記感光性樹脂に照射し現像することにより、上記裏面側透明電極基板の内面に微細な凹凸面を有する光拡散層を形成するにあたって、
上記フォトマスクに同フォトマスクの法線に対する光傾斜角が漸次変化するプリズムを取り付け、上記露光機からの光を上記フォトマスクの法線に対して所定角度傾けて上記感光性樹脂を露光することを特徴とする反射型液晶表示素子の光拡散層の形成方法。
上記感光性樹脂に対する光の入射角が、上記法線に対して８０゜以下であることを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示素子の光拡散層の形成方法。
上記プリズムによる光入射角の変換量が連続的に変化している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素子の光拡散層の形成方法。
上記感光性樹脂がポジ型感光性樹脂であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の反射型液晶表示素子の光拡散層の形成方法。