JP4007101B2

JP4007101B2 - Reflective liquid crystal display

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Publication number: JP4007101B2
Application number: JP2002200727A
Authority: JP
Inventors: 一行舟幡; 誠阿部; 真一小村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: JP2004045580A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、特に反射型に有効な機能を備えた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の拡散反射板および反射型カラー液晶表示装置として、特開平１０−
１７７１０６号公報に示されるように、非対称な断面を有する凸部あるいは凹部を反射膜下に形成し、あらゆる方向から入射される光を、特定の角度範囲に集光させるようにした反射板およびそれを液晶素子内に備えた液晶表示装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術は、基板上に非対称軸を有する複数の凸部または凹部を形成して、反射光を特定の角度範囲に集光させることにより、観察者方向以外に反射される光りを極力減らして、入射光を効率的に利用できるようにしたものである。
【０００４】
しかし、前記従来技術は凸部または凹部の傾斜角分布に偏りを持たせるため、熱処理時に基板を傾斜させて半円形レジスト（半円柱）の熱だれ現象を利用して傾斜角分布が非等方性になるように制御するか、あるいは半円形レジスト（半円柱）が形成されたガラス基板上へイオンビームを照射して、傾斜角分布に偏りを持たせた凸部または凹部をガラス基板に形成する方法が提案されているが、何れも数多く生産する方法としては製作プロセスが複雑であり、かつ、微細な凸部または凹部を非対称な断面形状を再現性よく制御するのが困難で、コスト高になるという課題を有していた。
【０００５】
また、前記従来技術は拡散要素である凸部または凹部に非対称の傾斜角分布を付与して、反射光を特定の範囲に集光させるようにしたものであるが、画像を劣化させる正反射光となる平坦な部分の削減、かつ特定傾斜角の付与については工夫がされておらず、屋内では暗くて視認性が悪いという課題を有していた。
【０００６】
さらに、指向性拡散要素である凸部または凹部が最密充填配置になっていないので、屋内で使用する場合にはフロントライト等の補助光なしでは暗いという課題も有していた。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決し、より良好な反射特性を有する拡散反射板を備えた反射型液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本出願の一実施態様によれば、液晶層を介して対向配置される一対の基板からなり、その一方の基板上には絶縁層が形成され、この絶縁膜上には他方の基板側から入射する光を反射する反射電極が形成される反射型液晶表示装置で、絶縁層は、略半球状の主凸部と、この略半球状の主凸部の頂点付近に形成した略半球状の副凸部又は凹部が形成された有機樹脂層により構成されるというものである。
【０００９】
さらに、この半球状の主凸部の直径ｄと高さｈと、この略半球状の副凸部又は凹部の直径ｄ′と高さ又は深さｈ′は、ｄ／ｈ＝ｄ′／ｈ′であるというものである。
【００１０】
また、樹脂層の略半球状の主凸部の配置が規則性がなく配置されているというものである。
【００１１】
また、半球状の主凸部の直径ｄと高さｈとの関係ｈ：ｄが略１：１０〜２０であるというものである。
【００１２】
また、略半球状とは、上面からは円形で、上部から下部への断面が略半円状であるというものである。
【００１３】
本出願の別の実施態様によれば、液晶層を介して対向配置される一対の基板からなり、その一方の基板上には絶縁層が形成され、この絶縁膜上には他方の基板側から入射する光を反射する反射電極が形成される反射型液晶表示装置で、絶縁層は、略半球状の主凸部と、この略半球状の主凸部の頂点付近に形成した略円錐状の副凸部又は凹部が形成された有機樹脂層により構成されるというものである。
【００１４】
本出願の別の実施態様によれば、液晶層を介して対向配置される一対の基板からなり、その一方の基板上には絶縁層が形成され、該絶縁膜上には他方の基板側から入射する光を反射する反射電極が形成される反射型液晶表示装置で、絶縁層は、略１／４球状の主凸部と、該略１／４球状の主凸部の頂点付近に形成した略１／４球状の副凸部又は凹部が形成された有機樹脂層により構成されるというものである。
【００１５】
本出願の別の実施態様によれば、液晶層を介して対向配置される一対の基板を有し、その一方の基板上には絶縁層が形成され、該絶縁膜上には他方の基板側から入射する光を反射する反射電極が形成される反射型液晶表示装置で、絶縁層は、略扇形状の主凸部と、該扇形状の主凸部の頂点付近に形成した略扇形状の副凸部又は凹部が形成された有機樹脂層により構成されるというものである。
【００１６】
本出願の別の実施態様によれば、液晶層を介して対向配置される一対の基板を有し、その一方の基板上には絶縁層が形成され、該絶縁膜上には他方の基板側から入射する光を反射する反射電極が形成される反射型液晶表示装置で、絶縁層は、略半球状の凸部が形成された有機樹脂層により構成され、上方向から見た形状が半円を２つ並べた形状を１単位として配置されているというものである。
【００１７】
本出願の別の実施態様によれば、液晶層を介して対向配置される一対の基板を有し、その一方の基板上には絶縁層が形成され、該絶縁膜上には他方の基板側から入射する光を反射する反射電極が形成される反射型液晶表示装置で、絶縁層は、略半球状の凸部が形成された有機樹脂層により構成され、上方向から見た形状が扇型と半円を２つ並べた形状を１単位として配置されているというものである。
【００１８】
本出願の別の実施態様によれば、ガラス基板上に入射光を特定の角度範囲に集光するための拡散反射要素となる凸部または凹部を備えた樹脂層と反射層が積層された構成の拡散反射板を内蔵する反射型液晶表示装置で、１）少なくとも、主及び副拡散反射要素部の２つの曲面反射部からなる微小拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置、２）前記拡散反射要素は、少なくとも、主及び副拡散反射要素部の２つの曲面反射部の断面形状が大略２次曲線である、３）拡散反射要素である前記凸部または凹部は、上方から見た形状が大略１／４円から円までの形状であり、その厚み方向に切断したときの断面形状が、少なくとも、連続的に変化する主及び副の２つの傾斜角領域からなる、４）円形の主及び副２つの曲面反射部からなる拡散反射要素である前記凸部または凹部は、その断面形状がほぼ左右対称である、５）主及び副２つの曲面反射部からなる拡散反射要素である前記凸部または凹部は、上方から見たときの形状が頂角Φが９０°≦θ≦３６０°である、６）主及び副２つの曲面反射部からなる拡散反射要素である前記凸部または凹部を少なくとも２つ以上、複数個を組合せた凸部または凹部の単位拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置、７）主及び副２つの曲面反射部からなる拡散反射要素である凸部または凹部を少なくとも２つ以上、複数個を組合せた前記凸部または凹部の単位拡散反射要素を、高分子共重合体等で発現する相分離現象を利用して円形，棒状及び紐状のパターン状に最密、かつ無秩序に配置、８）単位拡散反射要素である前記凸部または凹部を曲面反射部がほぼ同一方向、かつ所定の方向になるように、前記相分離現象による円形，棒状及び紐状のパターン状に配置、９）少なくとも２個以上、複数の前記凸部または凹部からなる単位拡散反射要素の直径ｄと高さあるいは深さｈの比ｄ／ｈが１０≦ｄ／ｈ≦２０，１３）単位拡散反射要素である前記凸部または凹部は、上方向から見た形状の中心角Φが90°≦Φ≦３６０°である、１０）単位拡散反射要素である前記凸部または凹部の連続的に変化する曲面反射部における傾斜角θが１°≦θ≦１５°である、これらの条件を満たすような拡散反射板を内蔵するというものである。
【００１９】
また、本発明の拡散反射板は連続的に変化する主及び副の２つの傾斜角領域からなる凸部または凹部の拡散反射要素、または連続的に変化する主及び副の２つの傾斜角領域からなる拡散反射要素を、少なくとも、２個以上複数を組合せた凸部または凹部の単位拡散反射要素を、高分子ブロック共重合体等で発現する相分離パターン状に配置することにより、前記拡散反射要素または単位拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置できるので、干渉による着色のない、高輝度，高コントラストの画像が表示できることを特徴とする反射型液晶表示装置である。
【００２０】
さらに、本発明の拡散反射板は連続的に変化する主及び副の２つの傾斜角領域からなる曲面反射部有する拡散反射要素、または単位拡散反射要素である前記凸部または凹部を、前記紐状相分離パターンの長さ方向に対して曲面反射部が平行あるいは垂直方向になるように最密、かつ無秩序に配置することにより、干渉による着色のない、高輝度，高コントラストの画像が表示できることを特徴とする反射型液晶表示装置である。
【００２１】
また、本発明はガラス基板上に薄膜トランジスタ部、入射光を特定の方向に集光させるための拡散反射要素または単位拡散反射要素である前記凸部または凹部が最密、かつ無秩序に形成された有機絶縁層上に、反射層，平坦化層，透明電極，配向制御膜が積層された一方の電極基板と、他方のガラス上に遮光層，着色層，平坦化層，透明電極，配向制御が積層された他方の電極基板とが、液晶を介して互いの透明電極が対向するように配置された素子構造を特徴とする反射型液晶表示装置である。
【００２２】
さらに、本発明は、反射光を特定の範囲に集光させるための前記凸部または凹部からなる拡散反射要素を、階調露光用マスク（例えば、HEBS−Glass Plate
CANYON MATERIALS，INC ）を用いて所望の形状の拡散反射要素を１工程で形成できることや、そのレジストパターンを利用して転写用金型を作製し、転写法あるいは印刷法により指向性拡散反射板を形成すること等により、低コスト化が可能になる効果がある。
【００２３】
また、本発明は前記拡散反射要素あるいは単位拡散反射要素を無秩序、かつ最密充填配置するためのガイドパターンとなる高分子ブロック共重合体等で発現する相分離パターンをシミュレーション手法により生成することを特徴とするものである。
【００２４】
さらに、前記樹脂層を形成する際に使用する階調露光あるいは２値用フォトマスクの遮光パターン（または透過パターン）、あるいは転写用金型に形成される凸部または凹部パターン用マスターマスク形成等に用いることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、高分子共重合体等で発現する相分離パターン生成のシミュレーション手法が、１）Cahn−Hilliard−Cook方程式、２）時間依存Ginzburg−
Landau方程式、３）Cell−Dyamical−System方程式等を用いた数値シミュレーションであることを特徴とするものである。
【００２６】
さらに、本発明の反射板形成に用いるフォトマスク用の遮光部あるいは透過部のパターンは、前記数値シミュレーションにより生成された相分離の濃度分布パターン（数値データ）と、前記拡散反射要素とをコンピュータを用いてデータ
（画像）処理したパターンであることを特徴するものである。
【００２７】
また、本発明は、前記シミュレーション手法により生成されるパターンが、あらゆる方位に対して一様な反射特性を示すものか、あるいは入射光を特定の方向に集光させるような反射特性を示すものの、いずれかのパターン状に前記拡散反射要素が配置されたものであることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明の反射型液晶表示装置は、ガラス基板の一方の面に、液晶を駆動するための薄膜トランジスタ（ゲート電極，ゲート絶縁膜，アモルファスシリコン層，ｎ型不純物とリンをドーピングしたアモルファスシリコン層，ドレイン電極，ソース電極，ドレイン配線），保護膜、連続的に変化する傾斜角を有する主及び副の２つの曲面反射部からなる拡散反射要素が最密、かつ無秩序に形成された有機絶縁層，コンタクトホール部，反射電極，配向制御膜が形成された一方の電極基板と、基板上に遮光層，着色層，保護膜，共通電極，配向制御膜が形成された他方の電極基板とを、液晶を介して対峙させた反射型液晶素子の観察者側のガラス基板上に位相板，偏光板を配置したものである。
【００２９】
特に、少なくとも、主及び副の２つ以上の連続した傾斜角を有する曲面反射部からなる微小な凸または凹の拡散反射要素、または前記拡散反射要素を少なくとも２つ以上、複数組合せた単位拡散反射要素が最密、かつ無秩序（例えば、前記円状，棒状及び紐状の相分離パターン状に形成）に形成された樹脂層上に積層される反射膜と、その反射膜上に絶縁層，複数の透明電極，配向制御膜が積層されてなる反射電極基板と、他方のガラス基板の一方の面に遮光層，着色層，平坦化層，複数の透明電極および配向制御膜が積層されてなるカラーフィルタ基板と、前記反射電極基板とカラーフィルタ基板との間隙部に封入された液晶とを備えた液晶表示素子を用いることを特徴とするものである。
【００３０】
また、本発明の反射型液晶表示素子の製造方法は、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（ゲート電極，ゲート絶縁膜，アモルファスシリコン層，ｎ型不純物とリンをドーピングしたアモルファスシリコン層，ドレイン電極，ソース電極，ドレイン配線）、を形成する工程，保護膜を形成する工程，感光性樹脂を塗布する工程、少なくとも主及び副の２つの連続した傾斜角を有する曲面反射部からなる微小な凸あるいは凹の拡散反射要素、または前記拡散反射要素を少なくとも２つ以上、複数組合せた単位拡散反射要素を、高分子共重合体等で発現する円状，棒状及び紐状の相分離パターンをガイドにして配置したフォトマスク，転写用型ロールあるいは型プレート等を用いて、入射光を所定の方向に集光するための凹凸を有機絶縁層に形成する工程及びコンタクトホールを形成する工程，前記樹脂層上に反射膜を形成する工程，前記反射膜上に配向制御膜を形成する工程とからなる反射電極基板と、他方のガラス基板に遮光層を形成する工程，前記遮光層上に着色層を形成する工程，前記着色層上に平坦化層を形成する工程，前記平坦化層上に透明電極を形成する工程，前記透明電極上に配向制御を形成する工程とからなる着色層基板と、前記反射電極基板と前記カラーフィルタ基板との間隙部に液晶を封入・封止する工程を含むことを特徴とする前記の液晶表示素子の製造方法である。
【００３１】
さらに、本発明の別の反射型液晶表示装置は、前記有機絶縁層に形成される主及び副の２つの連続的に変化する傾斜角を有する滑らかな曲面反射部からなる前記拡散反射要素が、１）凹または凸、２）前記凹または凸を上方から見た形状が円から扇までの任意の形状であり、３）前記円から扇までの形状をとりうる拡散反射要素である凹または凸を無秩序、かつ最密に配置、４）前記円状から扇状までの形状である前記凹または凸を曲面反射部がほぼ同じ方向を向くように配置、５）前記円状から扇状まで形状を有する凹または凸の拡散反射要素を、少なくとも２個以上，複数組合せたものを単位構成要素として最密、かつ無秩序に配置、６）前記円状から扇状までの形状を有する凹または凸の拡散反射要素を、少なくとも２個以上，複数組合せたものを単位構成要素として円状，棒状及び紐状のパターン状に最密、かつ無秩序に配置、７）前記円状，棒状及び紐状のガイドパターンが高分子ブロック共重合体等で発現する相分離パターンである、これらの条件を満たすように形成された拡散反射板を内蔵する反射型液晶表示装置であり、上方向及び左右方向から入射される照明光を効率良く、観察者方向に集光できる拡散反射板を内蔵したことを特徴とするもので、反射型液晶表示装置の構成は前述したものとほぼ同じである。
【００３２】
また、上記液晶表示装置の製造方法は、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（ゲート電極，ゲート絶縁膜，アモルファスシリコン層，ｎ型不純物とリンをドーピングしたアモルファスシリコン層，ドレイン電極，ソース電極，ドレイン配線）、を形成する工程，保護膜を形成する工程，感光性樹脂を塗布する工程，前記感光性樹脂層に、連続した傾斜角を有する２つの曲面反射部からなる、大略２分の１球状（上方向から見た形状：円形）〜８分の１球状（上方向から見た形状：扇形）の凸あるいは凹の拡散反射要素を、少なくとも２つ以上、複数を組合せて最小構成単位としたものを、高分子ブロック共重合体等で発現する円状，棒状及び紐状の相分離パターンをガイドにして配置したパターンを形成する工程及びコンタクトホールを形成する工程、前記樹脂層上に反射膜を形成する工程，前記反射膜上に配向制御膜を形成する工程とからなる反射電極基板と、他方のガラス基板に遮光層を形成する工程，前記遮光層上に着色層を形成する工程，前記着色層上に平坦化層を形成する工程，前記平坦化層上に透明電極を形成する工程，前記透明電極上に配向制御を形成する工程とからなる着色層基板と、前記反射電極基板と前記カラーフィルタ基板との間隙部に液晶を封入・封止する工程とにより液晶表示素子を作製し、前記液晶表示素子の着色層が形成されたガラス基板の他方の面に所定の位相板と偏光板を貼り合わせる工程、前記液晶表示素子に液晶駆動用ＩＣが搭載されたテープ・キャリア・パッケージ（以下、ＴＣＰと称する）および駆動用外部回路とを接続する工程，前記液晶表示素子をフレーム，ケース等に組み込む工程、を含むことを特徴とするものである。
【００３３】
本発明の拡散反射要素は、連続的に変化する傾斜角を有する２つの曲面反射部からなり、かつ微小なので、その形状を精度良く作る方法が重要になるので、具体的に製造方法の一実施例について説明する。
【００３４】
まず、高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象を解析するためのCell−Dynamical−System model 等の数値解析法より、半球状の凸あるいは凹が最密、かつ無秩序に配置されたパターンを濃度分布データとして創出し、この濃度データを利用して遮光量（透過光量）に対応させた階調露光用フォトマスクを製作する。次に、前記階調露光用フォトマスクと露光量に比例して除去され、かつ熱だれし難い感光性樹脂を用いることにより、微小で複雑な形状の前記拡散反射要素が精度良く形成できるので、明るく鮮明な画像が表示できる反射型液晶表示装置が提供できる。
【００３５】
より具体的には、
１）Cell−Dynamical−System model等の数値解析法を用いて、拡散反射要素となる円状の相分離濃度分布パターンを創生、２）前記創生パターンデータを用いて、２分の１球状の基礎（主）となる凸の上に、直径／高さあるいは深さの比が大略同じで、基礎（主）となる凸の直径よりも小さな２分の１球状の副となる凸または凹を重ねた構造の拡散反射要素を創生、３）創生した前記拡散反射要素を所定領域内に最密、かつ無秩序に配置したマスクパターンを創生、４）前記マスクパターンデータをフォトマスク用階調露光データに変換、５）電子ビームあるいはレーザ描画装置を使用してフォトマスク用ガラスブランクス（HEBS−Glass Photo mask Blanks：電子ビームあるいはレーザの照射光量に応じて透過率が変化するガラス，CANYON MATERIALS社製）に階調露光用パターンを形成、６）前記階調露光用フォトマスクを用い、フォトリソグラフィ法で連続的に変化する傾斜角を有する２つの曲面反射部からなる微小な拡散反射要素が最密、かつ無秩序に配置された樹脂層を形成、７）前記樹脂層上に反射層を形成する工程等により、液晶表示装置に入射した照明光を特定の方向に集光する内蔵型拡散反射板を作製する。
【００３６】
同様に、Cell−Dynamical−System model等の数値解析法を用いて、凸あるいは凹からなる円状，棒状及び紐状の相分離濃度分布パターンを創生、前記相分離濃度分布パターンから１個の円状パターンデータを抽出、３）前記円状パターンを画像処理により、円形（２分の１球状）から１／４円形（８分の１球状）までの扇形（４分の１球状＜扇＜２分の１球状）や半円（４分の１球状）等種々の基礎（主）となる凸あるいは凹の拡散反射要素の濃度データ作製、４）基礎（主）となる凸あるいは凹の前記拡散反射要素データを用いて、基礎（主）となる凸あるいは凹上に重ね合わせるように配置される、基礎（主）となる凸あるいは凹の径よりも小さな径を有する副拡散反射要素の濃度データ作製、５）基礎（主）となる凸あるいは凹の前記拡散反射要素上に、副となる凸あるいは凹の前記拡散反射要素を重ね合せた構造の拡散要素を創生、６）連続的に変化する２つ（主及び副）の曲面反射部からなる拡散反射要素を少なくとも２個以上、複数を組合せた単位拡散要素を創生、７）前記単位拡散反射要素を所定の領域に最密、かつ無秩序に配置した濃度分布パターンを作製、８）前記パターンを階調露光用フォトマスクデータに変換、９）前記階調露光用フォトマスクデータと電子ビームあるいはレーザ描画装置を使用してフォトマスク用ガラスブランクス（HEBS−Glass
Photo mask Blanks：電子ビームあるいはレーザの照射光量に応じて透過率が変化するガラス，CANYON MATERIALS社製）に階調露光用パターンを形成、１０）前記階調露光用フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法で、連続的に変化する２つの傾斜角を有する曲面反射部からなる微小な拡散反射要素が最密、かつ無秩序に配置された樹脂層を形成、１１）前記樹脂層上に反射層を形成する工程等により、反射光を特定の方向に集光できる内蔵型拡散反射板を作製する。
【００３７】
なお、前記拡散反射要素を少なくとも２つ以上、複数を組合せた単射拡散反射要素を用いた場合には、連続的に変化する傾斜角が１つの曲面反射部からなる拡散反射要素を組合せた単位拡散反射要素でも同等の反射特性が得られるので、
１）凸あるいは凹からなる円状，棒状及び紐状の相分離濃度分布パターンを創生、２）前記相分離濃度分布パターンから１個の円状パターンデータを抽出、３）前記円状パターンを画像処理により、円形（２分の１球状）から１／４円形（８分の１球状）までの扇形（４分の１球状＜扇＜２分の１球状）や半円（４分の１球状）等種々の凸あるいは凹の拡散反射要素の濃度データ作製、４）連続的に変化する傾斜角が１つの曲面反射部からなる前記拡散反射要素を少なくとも２個以上、複数を組合せた単位拡散要素を創生、５）前記単位拡散反射要素を所定の領域に最密、かつ無秩序に配置した濃度分布パターンを作製、６）前記パターンを階調露光用フォトマスクデータに変換、７）前記階調露光用フォトマスクデータと電子ビームあるいはレーザ描画装置を使用してフォトマスク用ガラスブランクス（HEBS−Glass Photo mask Blanks ：電子ビームあるいはレーザの照射光量に応じて透過率が変化するガラス，CANYON MATERIALS社製）に階調露光用パターンを形成、８）前記階調露光用フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法で、連続的に変化する傾斜角が１つの曲面反射部からなる微小な拡散反射要素が最密、かつ無秩序に配置された樹脂層を形成、９）前記樹脂層上に反射層を形成する工程等により、反射光を特定の方向に集光できる内蔵型拡散反射板を作製する。
【００３８】
本発明の拡散反射要素は入射光を特定方向に集光させるための２つの曲面反射部からなる微小な凹凸群の集合体であり、所期の反射性能を得るためには１つあるいは２つの曲面反射部からなる拡散反射要素の３次元形状制御が重要である。
【００３９】
したがって、階調露光用のフォトマスクを使用するだけでなく、感光性樹脂も露光強度に応じて膜厚が残存するような特性のものが必要になる。本実施例ではＪＳＲ社製のＰＣ３０２をベースにしたポジタイプの感光性樹脂を使用し、前述した大略４分の１球状の拡散要素（直径：２〜２０μｍ，高さあるいは深さ：０.２〜１.０μｍ）から８分の１球状の拡散要素（直径：２〜２０μｍ，高さあるいは深さ：０.２〜１.０μｍ）が相分離パターンをガイドにして配置された樹脂層を形成した。
【００４０】
ただし、本発明の拡散反射板は上記階調露光用フォトマスクの製法および上記感光性樹脂に限定されるものではない。
【００４１】
本発明の拡散反射板の特徴は拡散反射要素が無秩序、かつ最密配置できるパターンというだけでなく、Cell−Dynamical−System model 等の数値解析手法を用いて濃度パターンが生成できるので、断面形状が２次曲線になるような微小な凸あるいは凹パターンを形成するための階調露光用フォトマスクが簡単に作成できることである。
【００４２】
また、数値解析手法を用いて濃度パターンを生成するため、特定濃度でのパターン切出しが容易に行えるので、使用する樹脂の特性に適合したマスクパターン（パターンサイズおよびパターン間隙等）が容易に作製できる。
【００４３】
さらに、前述した棒状あるいは紐状の相分離パターンをガイドにして前記拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置するフォトマスクも、１）棒状及び紐状の相分離パターンを創生、２）創生した濃度分布パターンを所望のしきい値で２値化、３）２値化した白または黒パターン上に前記２個以上の円形以外の拡散反射要素を組合せた単位拡散反射要素を無秩序（平均移動量＋変化量（無秩序）等）、かつ最密に配置等のアルゴリズムを用いることにより容易に作製できる。
【００４４】
本発明の目的は、液晶表示装置のサイズや対象とする照明条件下で、最適な明るさになる液晶表示装置の提供およびその製造方法の提供にある。
【００４５】
本発明は、１）観察者の背面方向からは入射光が少ないこと，２）観察方向以外の方向へ反射する利用できない光成分（正反射光）があることから、できるだけ反射光を効率良く観察者方向に集光するため、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置した拡散反射板を内蔵する反射型液晶表示装置に関するであり、屋内，屋外あるいは日中，夜間等、何れの照明環境下においても、補助光なしで明るい表示が得られる反射型液晶表示装置に関する。
【００４６】
特に、本発明の特徴は連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置するため、高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象をCell−Dynamical−System model 等の数値解析手法を用いて濃度分布パターンを生成し、この相分離パターンの濃度分布データを利用して、３次元の形状制御を行うための階調露光用フォトマスクを作製することである。
【００４７】
本発明は、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる凸部あるいは凹部の拡散反射要素が無秩序に形成された樹脂パターン上に、反射膜を積層した拡散反射板を内蔵する反射型液晶表示装置の製造方法であって、前記反射板を構成するガラス基板の一方の面に感光性樹脂を塗布した後、入射光を特定の方向に集光するための拡散反射要素を形成するための階調露光用フォトマスクを介して、前記感光性樹脂を露光，現像および熱処理してパターン化することにより、連続的に変化する傾斜角を２つ有する曲面反射部からなる微細な凸部あるいは凹部の拡散反射要素を形成する工程，連続的に変化する傾斜角を２つ有する曲面反射部からなる微細な凸部あるいは凹部の拡散反射要素を備えた前記樹脂層上に反射層を形成する工程，高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象を前述したCell−Dynamical−System model 等の数値解析手法を用いて生成した無秩序な円状の濃度分布パターン、あるいは無秩序な棒状及び紐状の濃度分布パターンデータをパソコン等に取込みでデータ処理を行うことにより、連続的に変化する傾斜角を２つ有する曲面反射部からなる微小な拡散反射要素を形成するための階調露光用フォトマスクデータを作製し、階調露光用フォトマスクを形成する。この階調露光用フォトマスクを介して、前記感光性樹脂を露光，現像してパターン化した後熱処理することにより、連続的に変化する傾斜角を２つ有する曲面反射部からなる微小な拡散反射要素である凸部あるいは凹部が無秩序、かつ最密に配置された樹脂層を形成する工程，前記拡散反射要素が多数配置された前記樹脂層上に反射膜を形成する工程，前記反射膜上に平坦化層を形成する工程，前記平坦化膜上に複数の透明電極を形成する工程、とからなる反射電極基板と、
他方のガラス基板上に遮光層を形成する工程，前記遮光膜上に着色層を形成する工程，前記着色層上に平坦化層を形成する工程，前記平坦化層上に複数の透明電極を形成する工程とからなるカラーフィルタ基板とを、互いの透明電極が対向するように組合せる工程，前記反射電極基板と該着色層基板との間隙部に液晶を封入・封止する工程とにより液晶表示素子を作製し、
前記液晶表示素子の着色層が形成されたガラス基板の他方の面に所定の位相板と偏光板を貼り合わせる工程，前記液晶表示素子に液晶駆動用ＩＣが搭載されたテープ・キャリア・パッケージ（以下、ＴＣＰと称する）および駆動用外部回路とを接続する工程，前記液晶表示素子をフレーム，ケース等に組み込む工程、により反射型液晶表示装置を完成するものである。
【００４８】
【発明の実施の形態】
本発明の連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる拡散反射要素を有する新規な内蔵拡散反射板を備えた反射型カラー液晶表示装置の具体的な素子構成の一例は次の通りである。まず、パッシブ型カラー液晶表示装置の場合について、以下に詳述する。
【００４９】
（１）高分子共重合体や高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象の数値解析手法（Cahn−Hilliard(−Cook)方程式，時間依存Ginzburg−Landau方程式あるいはCell−Dynamical−System model(ＣＤＳ）方程式等）により生成される円状，棒状あるいは紐状の濃度分布パターンおよび２値化パターンを利用して形成されたフォトマスクあるいは転写用金型，印刷版等を使用して、
１）連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置、
２）前記拡散反射要素は上方から見た形状が大略４分の１円形から円形までの全ての形状で、その断面形状が２つの曲線部からなり、
３）前記拡散反射要素の厚み方向の断面形状が大略左右対称であり、
４）少なくとも、前記拡散要素が単体または２つ以上複数が組合せられたものを最小構成要素とし、それを上記数値解析手法により生成された円状，棒状及び紐状のパターンをガイドにして最密、かつ無秩序に配置、
５）前記拡散反射要素の曲面反射部がほぼ同一方向になるように配置、これら等の条件を満たすように配置された連続的に変化する傾斜角を２つ有する曲面反射部からなる凸部あるいは凹部パターンが形成された転写用ロール，転写用プレート，印刷版等を用いて、ガラス基板上に塗布された感光性樹脂(膜厚：０.５〜２.５μｍ）に前記転写用ロール状金型（ロール速度：０.１〜３ｍ／分）あるいは平板状金型を用いる転写法、さらには前記印刷版を用いる印刷法等により前記拡散要素が多数形成された樹脂パターンに光（波長：３６５ｎｍ，光量：５０〜５００mj／cm²），熱（５０〜１５０℃）および圧力（１〜１２kg／cm²）を加えて、前記感光性樹脂をパターン化する工程、あるいはガラス基板上に塗布された感光性樹脂（膜厚：０.５〜２.５μｍ）に遮光能が連続的に変化した遮光手段（階調露光用フォトマスク）を介して露光（波長：３６５ｎｍ，光量：５０〜５００mj／cm² ）し、所定の現像，硬化して前記感光性樹脂に拡散反射要素をパターン化(半円の直径ｄ：２〜２０μｍ，高さあるいは深さ：０.２〜１.０μｍ)する工程、あるいは前記ガラス基板に感光性樹脂（膜厚：０.５〜２.５μｍ）を塗布し、相分離現象によるパターン生成のシミュレーション手法を利用して作製した階露光用フォトマスクを介して、前記感光性樹脂を露光（波長：３６５ｎｍ，光量：５０〜５００mj／cm² ）した後、所定の現像，硬化して前記感光性樹脂に微小な凸状の拡散反射要素をパターン化（円の直径ｄ：２〜２０μｍ，高さあるいは深さ：０.２〜１.０μｍ））する工程、
（２）連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部を有する拡散反射要素がパターン化された前記樹脂層上に反射膜（アルミニューム，アルミニューム合金，銀，銀合金等の薄膜，膜厚：１００〜３００ｎｍ）を形成する工程、
（３）前記反射膜上に平坦化層（アクリル系感光性樹脂あるいは非感光性樹脂，膜厚：１.０〜３.０μｍ）を形成する工程、
（４）前記絶縁層上に透明電極を膜付け（ＩＴＯ(Indium Tin Oxide），膜厚：１００〜３００ｎｍ），パターニング（電極数：１９２０本，ピッチ：１００μｍ，電極々間隙：８〜２０μｍ）する工程、
（５）前記透明電極上に配向制御膜（ポリイミド，膜厚：５０〜１００ｎｍ，温度：２３０〜２５０℃）を形成する工程から成る一方の電極基板と、ガラス基板上に
（６）遮光層（黒色顔料分散型感光性樹脂，３層クロム等の低表面反射遮光膜膜厚：０.１〜１.４μｍ，ピッチ：１００μｍ，幅：１０〜２５μｍ）を形成する工程、
（７）前記遮光層上に着色層（赤，緑，青またはシアン，マゼンタ，イエロー，顔料分散型アクリル系感光性樹脂，膜厚：０.５〜１.５μｍ，ピッチ：１００μｍ，幅：７５〜９０μｍ）を形成する工程、
（８）前記着色層上に平坦化膜（アクリル系感光性樹脂，膜厚：１.０〜３.０μｍ，硬化温度：２３０〜２５０℃／１ｈｏｕｒ）を形成する工程、
（９）前記平坦化膜上に透明電極を膜付け（ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、膜厚：１００〜３００ｎｍ），パターニング（電極数：２４０本，ピッチ：３００μｍ，電極々間隙：８〜２０μｍ）する工程、
（１０）前記透明電極上に配向制御膜（ポリイミド，膜厚：５０〜１５０ｎｍ，硬化温度：２３０〜２５０℃）を形成する工程、から成るもう一方の電極基板とを、
（１１）互いの配向制御膜面が対向するようにスペーサ材（ポリマビーズ，シリカビーズ，ガラスファイバ，粒径：６μｍ）を介して組合せ、両電極基板周辺をシール材（エポキシ樹脂中に上記スペーサ材を分散したもの）で接着，シールする工程、
（１２）両電極基板間に液晶を封入，封止する工程、により液晶表示素子を作成する。
【００５０】
そして、
（１３）前記液晶表示素子の反射板が形成されていない方のガラス基板に所定の位相板と偏光板を貼り合わせる工程、
（１４）前記液晶表示素子に液晶駆動用ＩＣが搭載されたテープ・キャリア・パッケージ（以下、ＴＣＰと称する）および駆動用外部回路とを接続する工程、
（１５）前記液晶表示素子をフレーム，ケース等に組み込む工程、
により本発明の液晶表示装置が完成する。
【００５１】
本発明によれば、あらゆる方向から入射される光あるいは特定の方向から入射される光を、できるだけ多く観察者側に反射させるための２つの曲面反射部からなる大略１／２球状から１／８球状まで範囲の凸部あるいは凹部、または大略１／２球状から１／８球状まで範囲の凸部あるいは凹部を少なくとも２個以上、複数組合せたものからなる拡散反射要素を、画素電極に対応する部分に無秩序、かつ、最密に配置した反射板を内蔵しているので、明るく、かつ、コントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。
【００５２】
また、本発明によれば、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる大略１／２球状から１／８球状まで範囲の凸部あるいは凹部の拡散反射要素を、円形，棒状あるいは紐状の相分離パターンをガイドにして最密、かつ、無秩序に配置するため、あらゆる照明環境下でも入射光を効率良く観察者の方向に集光させることができるので、明るく，コントラストの高い画像が表示可能な低価格の反射型液晶表示装置が提供できる。
【００５３】
さらに、本発明によれば、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる大略１／２球状から１／８球状まで範囲の凸部あるいは凹部の拡散要素が多数形成された転写用ロール，プレートあるいは階調露光用フォトマスク等を作製するためのパターンデータが、高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象を解析するためのコンピュータ・シミュレーション手法を用いて生成できるため、前記拡散反射要素を無秩序、かつ最も密に配置できるので、明るく，コントラストの高い画像が表示可能な低価格の反射型液晶表示装置が提供できる。
【００５４】
さらにまた、本発明によれば、コンピュータ・シミュレーションにより任意に制御できる拡散反射要素を紐状，棒状あるいは円形で無秩序、かつ最密に配置したパターンを前記転写ロールやプレートの金型あるいはフォトマスク・パターンとして使用するため、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部の断面形状を変化させずに、拡散反射要素の配列方向だけを制御することで、入射光を特定方向に効率良く集光できるので、所望の反射特性を有する反射型液晶表示装置および拡散反射板が提供できる。
【００５５】
また、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲線反射部を有する拡散反射要素を無秩序、かつ最密に配置するための主（基礎）パターンとして、円状，棒状あるいは紐状等の相分離現象を解析するコンピュータ・シミュレーション手法により得た相分離生成パターンをコンピュータに取込み、データ処理を行って、前記拡散反射要素が無秩序、かつ最密配置になるようにパターン補正することにより、転写法あるいはフォトリソ法等の形成法に最も適したフォトマスクや転写金型が容易に形成できるため、あらゆる方向からの入射光をより観察者方向に集光させることができる反射板が形成できるだけでなく、拡散反射要素を複数組合せた単位拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置することにより、入射光をより効率的に集光することができるので、より明るく，コントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置および反射板が提供できる。
【００５６】
次に、アクティブマトリクス型カラー液晶表示装置の場合について、以下に詳述する。
（１）ガラス基板上に薄膜トランジスタ（ゲート電極（材質：クロム，膜厚：
１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ），ゲート絶縁膜（材質：窒化シリコン，膜厚：２００〜７００ｎｍ、好ましくは３５０ｎｍ），アモルファスシリコン層（材質：アモルファスシリコン，膜厚：５０〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ），ｎ型不純物とリンをドーピングしたアモルファスシリコン層（材質：アモルファスシリコン，膜厚：１０〜１００ｎｍ、好ましくは２０ｎｍ），ドレイン電極（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ），ソース電極（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ），ドレイン配線（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ））を形成する工程、
（２）保護膜（材質：窒化シリコン，膜厚：２００〜９００ｎｍ、好ましくは３５０ｎｍ）を形成する工程、
（３）入射光を特定の方向に集光させるための連続的に変化する傾斜角を２つ有する曲面反射部からなる微小な拡散反射要素の凸部あるいは凹部の曲面反射部が大略同一方向（所定の方向）を向き、最密、かつ無秩序（例えば、高分子ブロック共重合体等で発現する円状，棒状及び紐状の相分離パターンをガイドにして配置）に形成されたフォトマスク，転写用型ロールあるいは型プレート等を用いて、入射光を所定の方向に集光するための凹凸を備えた有機絶縁層（材質：アクリル系樹脂，膜厚：５００〜３０００ｎｍ、好ましくは２０００ｎｍ）を形成する工程及びコンタクトホールを形成する工程、
（４）前記樹脂層上に反射膜（材質：アルミ，銀及び銀合金，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）を形成する工程、
（５）前記反射膜上に配向制御膜（材質：ポリイミド樹脂，膜厚：１００〜300ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）を形成する工程とからなる一方の電極基板と、
（６）ガラス基板に遮光層（材質：クロム及び酸化クロム，膜厚：１００〜300ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）を形成する工程、
（７）前記遮光層上に着色層（母材：アクリル系樹脂，分散材：顔料，膜厚：１０００〜３０００ｎｍ、好ましくは１５００ｎｍ）を形成する工程、
（８）前記着色層上に平坦化層（材質：アクリル系樹脂，膜厚：１０００〜3000ｎｍ、好ましくは２０００ｎｍ）を形成する工程、
（９）前記平坦化層上に透明電極（材質：ＩＴＯ（Indium Tin Oxide），膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）を形成する工程、
（１０）前記透明電極上に配向制御（材質：ポリイミド系樹脂，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）を形成する工程とからなる他方の基板と、（１１）互いの配向制御膜面が対向するようにスペーサ材（ポリマビーズ，シリカビーズ，ガラスファイバ，粒径：５μｍ）を介して組合せ、両電極基板周辺をシール材（エポキシ樹脂中に上記スペーサ材を分散したもの）で接着，シールする工程、
（１２）両電極基板間に液晶を封入，封止する工程、により液晶表示素子を作成する。
【００５７】
そして、
（１３）前記液晶表示素子の反射板が形成されていない方のガラス基板に所定の位相板と偏光板を貼り合わせる工程、
（１４）前記液晶表示素子に液晶駆動用ＩＣが搭載されたテープ・キャリア・パッケージ（以下、ＴＣＰと称する）および駆動用外部回路とを接続する工程、
（１５）前記液晶表示素子をフレーム，ケース等に組み込む工程、
により本発明の液晶表示装置が完成する。
【００５８】
本発明によれば、あらゆる方向から入射される光あるいは特定の方向から入射される光を、できるだけ多く観察者側に反射させるための２つの曲面反射部からなる大略１／２球状から１／４球状まで範囲の凸部あるいは凹部、または大略１／２球状から１／４球状まで範囲の凸部あるいは凹部を少なくとも２個以上組合せたものからなる単位拡散反射要素を、画素電極に対応する部分に無秩序、かつ、最密に配置した反射板を内蔵しているので、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。
【００５９】
また、本発明によれば、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる、大略１／２球状から１／４球状まで範囲の凸部あるいは凹部の拡散反射要素を最密、かつ、無秩序に配置できる円形，棒状あるいは紐状の相分離パターンをガイドにして配置するため、あらゆる照明環境下でも入射光を効率良く観察者の方向に集光させることができるので、明るく，コントラストの高い画像が表示可能な低価格の反射型液晶表示装置が提供できる。
【００６０】
さらに、本発明によれば、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる、大略１／２球状から１／４球状まで範囲の凸部あるいは凹部の拡散要素が最密、かつ無秩序に形成された転写用ロール，プレートあるいは階調露光用フォトマスク等を作製するためのパターンデータが、高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象を解析するためのコンピュータ・シミュレーション手法を用いて生成できるため、前記拡散反射要素を無秩序、かつ最も密に配置できるので明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な低価格の反射型液晶表示装置が提供できる。
【００６１】
さらにまた、本発明によれば、コンピュータ・シミュレーションにより任意に制御できる拡散反射要素を紐状，棒状あるいは円形で無秩序、かつ最密に配置したパターンを前記転写ロールやプレートの金型あるいはフォトマスク・パターンとして使用するため、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部の断面形状を変化させずに、拡散反射要素の配列方向を制御するだけで、入射光を特定方向に効率良く集光できるので、所望の反射特性を有する反射型液晶表示装置および拡散反射板が提供できる。
【００６２】
また、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部を有する拡散反射要素を無秩序、かつ最密に配置するための主（基礎）パターンとして、円状，棒状あるいは紐状等の相分離現象を解析するコンピュータ・シミュレーション手法により得た相分離生成パターンをコンピュータに取込み、データ処理を行って、前記拡散反射要素が無秩序、かつ最密配置になるようにパターン補正することにより、転写法あるいはフォトリソ法等の形成法に最も適したフォトマスクや転写金型が容易に形成できるため、あらゆる方向からの入射光をより観察者方向に集光させることができる反射板が形成できるだけでなく、拡散反射要素を複数集合させたユニットを多数配置することにより、入射光をより効率的に集光することができるので、より明るい表示が得られる反射型液晶表示装置および反射板が提供できる。
【００６３】
なお、上記（４）の入射光を特定の方向に集光させるための連続した傾斜角を２つ有する曲面部からなる微小な拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置した有機絶縁層の形成については、下記に詳述する。
（１）高分子共重合体や高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象の数値解析手法（Cahn−Hilliard(−Cook)方程式，時間依存Ginzburg−Landau方程式あるいはCell−Dynamical−System model（ＣＤＳ）方程式等）により生成される円状，棒状あるいは紐状の濃度分布パターンおよび２値化パターンを利用して形成されたフォトマスクを使用して、１）連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置、
２）前記拡散反射要素は上方から見た形状が大略４分の１円形から円形までの全ての形状で、その断面形状が曲線部と直線部からなり、
３）前記拡散反射要素の厚み方向の断面形状が大略左右対称であり、
４）少なくとも、前記拡散要素が単体または２つ以上複数が組合せられたものを最小構成要素とし、それを上記数値解析手法により生成された円状，棒状及び紐状のパターン状に最密、かつ無秩序に配置、
５）前記拡散反射要素の曲面反射部がほぼ同一方向になるように配置、これら等の条件を満たすように形成された連続的に変化する傾斜角を２つ有する曲面反射部からなる凸部あるいは凹部パターンが形成された転写用高分子シート，転写用ロール，転写用プレート及び印刷版等を用いて、保護膜（材質：窒化シリコン，膜厚：２００〜９００ｎｍ、好ましくは３５０ｎｍ）２８上に塗布された有機絶縁層（材質：アクリル系樹脂，膜厚：２００〜９００ｎｍ、好ましくは３５０
ｎｍ）に、前記転写用ロール状金型(ロール速度：０.１〜３ｍ／分）あるいは平板状金型を用いる転写法、さらには前記印刷版を用いる印刷法等により前記拡散要素が多数形成された樹脂パターンに光（波長：３６５ｎｍ，光量：５０〜500mj／cm²），熱（５０〜１５０℃）および圧力（１〜１２kg／cm²）を加えて、前記有機絶縁層に前記拡散要素をパターン化するか、または保護膜（材質：窒化シリコン，膜厚：２００〜９００ｎｍ、好ましくは３５０ｎｍ）２８上に塗布された有機絶縁層（材質：アクリル系樹脂，膜厚：２００〜９００ｎｍ、好ましくは３５０ｎｍ）に遮光能が連続的に変化した遮光手段（階調露光用フォトマスク）を介して露光（波長：３６５ｎｍ，光量：５０〜５００mj／cm² ）し、所定の現像，硬化して前記有機絶縁層に連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる大略１／２球状から１／８球状までの範囲の凸部あるいは凹部、または大略１／２球状から１／８球状まで範囲の凸部あるいは凹部を少なくとも２個以上組合せたものからなる単位拡散反射要素を、画素電極に対応する所定の領域に無秩序、かつ、最も密になるように配置及びパターン化するか、さらには前記保護膜（材質：窒化シリコン，膜厚：２００〜９００ｎｍ、好ましくは350ｎｍ）２８上に塗布された有機絶縁層（材質：アクリル系樹脂，膜厚：２００〜９００ｎｍ、好ましくは３５０ｎｍ）に、高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象を解析するためのシミュレーション手法を利用して作製した階露光用フォトマスクを介して、前記感光性樹脂を露光（波長：３６５ｎｍ，光量：５０〜５００mj／cm² ）した後、所定の現像，硬化して前記有機絶縁層に前記拡散反射要素をパターン化する、
（２）連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部を有する拡散反射要素がパターン化された前記有機絶縁層上に反射膜（アルミニューム，アルミニューム合金，銀，銀合金等の薄膜，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは200ｎｍ）を形成する工程により、あらゆる方向から入射される光、あるいは特定の方向から入射される光を効率良く観察者方向に集光できる拡散反射層を形成する。
【００６４】
本発明によれば、あらゆる方向から入射される光あるいは特定の方向から入射される光を、できるだけ多く観察者側に反射させるための連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる大略１／２球状から１／８球状まで範囲の凸部あるいは凹部、または大略１／２球状から１／８球状まで範囲の凸部あるいは凹部を少なくとも２個以上組合せたものからなる単位拡散反射要素を、画素電極に対応する部分に無秩序、かつ、最も密になるように配置された反射板を内蔵しているので、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。
【００６５】
また、本発明によれば、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる大略１／２球状から１／８球状まで範囲の凸部あるいは凹部の拡散反射要素を最密、かつ、無秩序に配置できる円形，棒状あるいは紐状の相分離パターンをガイドにして配置するため、あらゆる照明環境下でも入射光を効率良く観察者の方向に集光させることができるので、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な低価格の反射型液晶表示装置が提供できる。
【００６６】
さらに、本発明によれば、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる大略１／２球状から１／８球状まで範囲の凸部あるいは凹部の拡散要素が多数形成された転写用ロール，プレートあるいは階調露光用フォトマスク等を作製するためのパターンデータが、高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象を解析するためのコンピュータ・シミュレーション手法を用いて生成できるため、前記拡散反射要素を無秩序、かつ最も密に配置できるので、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な低価格の反射型液晶表示装置が提供できる。
【００６７】
さらにまた、本発明によれば、コンピュータ・シミュレーションにより任意に制御できる拡散反射要素を紐状，棒状あるいは円形で無秩序、かつ最密に配置したパターンを前記転写ロールやプレートの金型あるいはフォトマスク・パターンとして使用するため、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部の断面形状を変化させずに、拡散反射要素の配列方向を制御するだけで、入射光を特定方向に効率良く集光できるので、所望の反射特性を有する反射型液晶表示装置および拡散反射板が提供できる。
【００６８】
また、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部を有する拡散反射要素を無秩序、かつ最密に配置するための主（基礎）パターンとして、円状，棒状あるいは紐状等の相分離現象を解析するコンピュータ・シミュレーション手法により得た相分離生成パターンをコンピュータに取込み、データ処理を行って、前記拡散反射要素が無秩序、かつ最密配置になるようにパターン補正することにより、転写法あるいはフォトリソ法等の形成法に最も適したフォトマスクや転写金型が容易に形成できるため、あらゆる方向からの入射光をより観察者方向に集光させることができる反射板が形成できるだけでなく、拡散反射要素を複数集合させたユニットを多数配置することにより、入射光をより効率的に集光することができるので、より明るく，コントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置および拡散反射板が提供できる。
【００６９】
次に、本発明の実施に好適なアクティブ・アドレッシング方式の反射型液晶表示装置を主に説明する。
【００７０】
ただし、本発明は液晶の駆動方式には依存するものではないので、アクティブ・アドレッシング方式，パッシブ方式等、いずれの駆動方式の液晶表示装置にも適応でき、アクティブ・アドレッシング方式反射型液晶表示装置に限定されるものではない。また、本発明の指向性拡散反射板はフォトリソ法，転写法，印刷法等のいずれも製作法でも適応でき、製作方式に限定されるものではない。
【００７１】
（実施例１）
反射型液晶表示装置の拡散反射板に用いる連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる１／２球状の凸部あるいは凹部の本発明の拡散反射要素を高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象等を利用して最密、かつ無秩序に配置した一実施例を図１に示す。同図（ａ）は連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる１／２球状の拡散反射要素１を高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象を利用して最密、かつ無秩序に配置したフォトマスク・パターンを示す図であり、黒で示した部分がパターン形状に対応した透過率を有する拡散反射要素となる部分で、白で示した部分が透過である。ただし、使用する感光性材料によっては同パターンにおいて黒の部分と白の部分を反転させる必要がある。この階調露光用マスクはキャニオンマテリアル社のＨＥＢＳフォトマスク用ブランクスガラスにレーザ描画装置を用い、かつ、レーザ光の照射時間を制御することにより、拡散反射要素の形状に対応した透過強度になるような階調露光用フォトマスクを作製した。このマスクを用いてフォトレジスト（ＪＳＲ，型式：ＰＣ３０２，膜厚：１.５μｍ）で連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる１／２球状の拡散反射要素１（ｄ：２〜２０μｍ，ｈ：０.２〜１.０μｍ，ｄ′：０.７〜７μｍ，ｈ′：０.０３５〜０.３５μｍ）を形成し、その上に滑らかな凹凸にするためのレべリング層（ＪＳＲ，型式：ＰＣ４０７，膜厚：１.０μｍ）を設け、さらに、その上にアルミや銀等の金属膜（膜厚：０.１μｍ）を積層して内蔵型の拡散反射板を形成した。本発明の明るさに寄与しない正反射光成分の発生が極端に低い拡散反射要素を配置する拡散反射板を用いることにより、外部から入射した光を効率良く観測者方向に集光できるようになるので、明るく，コントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。
【００７２】
同図（ｂ）は本発明の連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの拡散反射要素の詳細図であり、副曲面反射部が凸状の拡散反射要素を示す図である。同図には本発明の主曲面反射部２と副曲面反射部３からなる拡散反射要素１を上方向から見た図と、Ａ−Ａ′断面を示す図であり、主曲面反射部２の直径は２〜２０ミクロン、高さは０.１〜１.０ミクロンとした。また、副曲面反射部３の直径は０.７〜７ミクロン、高さは０.０３５〜０.３５ミクロンとした。
【００７３】
本来、主及び副曲面反射部２，３の傾斜角範囲は携帯電話，ノートパソコン等、サイズや使用形態に合わせて設定すべき値であるが、本実施例では携帯電話やＰＤＡ等、モバイル機器対応の拡散反射板を想定して１.５〜１５°、好ましくは２〜１２°の範囲に設定した。
【００７４】
同図（ｃ）は本発明の連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの拡散反射要素の詳細図であり、副曲面反射部３が凹状の拡散反射要素を示す図である。同図には本発明の主曲面反射部２と副曲面反射部３からなる拡散反射要素１を上方向から見た図と、Ａ−Ａ′断面を示す図であり、主曲面反射部２の直径は２〜２０ミクロン、高さは０.１〜１.０ミクロンとした。また、平面反射部３の直径は０.７〜７ミクロン、深さは０.０３５〜０.３５ミクロンとした。本来、副曲面反射部３の傾斜角範囲は携帯電話，ノートパソコン等、サイズや使用形態に合わせて設定すべき値であるが、本実施例では携帯電話やＰＤＡ等、モバイル機器対応の拡散反射板を想定して１.５〜１５°、好ましくは２〜１２°の範囲に設定した。
【００７５】
本発明の連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる別の拡散反射要素を図２〜図４に示す。同図に示した拡散反射要素１は上方向から見た形状が円形以外のものである。また、各図において、（ａ）は副曲面反射部３が凸状の拡散反射要素、（ｂ）は副曲面反射部３が凹状の拡散反射要素を示したものである。なお、同図に示した拡散反射要素の形状は、前述した上方向から見た拡散反射要素の形状が円形のものと同じ条件にした。したがって、同図に示した各拡散反射要素１の形状は主曲面反射部２の直径が２〜１５ミクロンで高さが０.１〜１.０ミクロン、副曲面反射部３の直径が０.７〜７ミクロンで高さまたは深さが０.０３５〜０.３５ミクロンである。同図２は上方向から見た主曲面反射部２と副曲面反射部３からなる拡散反射要素１の形が扇子を大きく広げた形状であり、その頂角Φがほぼ１８０°＜Φ＜３６０の条件を満たすものである。同図３は上面方向から見た主曲面反射部２と副曲面反射部３からなる拡散反射要素１の形状が半円状であり、その頂角ΦがほぼΦ＝１８０°の条件を満たすものである。同図４は上面方向から見た主曲面反射部２と副曲面反射部３からなる拡散反射要素１の形状が扇状であり、その頂角Φがほぼ９０°＜Φ＜１８０の条件を満たすものである。これらの拡散反射要素を最密、かつ無秩序になるように配置したことを特徴とする拡散反射板を用いることにより、明るく，コントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。
【００７６】
なお、モバイル機器対応の反射型液晶表示装置には、各拡散反射要素１の主及び副曲面反射部２，３が照明光方向に向くように配置するとともに、各拡散反射要素１のＡ−Ａ′断面図において主曲面反射部２の傾斜角をほぼ左右対称にすると、照明光を効率良く観測者方向に集光できるので望ましい。
【００７７】
同図において、ｄは主曲面反射部の直径であり、ｈは主曲面反射部の高さあるいは深さであり、ｄ′は副曲面反射部の直径であり、ｈ′は副曲面反射部の高さあるいは深さである。
【００７８】
本発明の連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる拡散反射要素を備えた拡散反射板を内蔵した液晶表示装置の断面構造を図５に示す。同図に示すように、基板２０上に、ゲート電極（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）２１，ゲート絶縁膜（材質：窒化シリコン、膜厚：２００〜７００ｎｍ、好ましくは３５０ｎｍ）２２，アモルファスシリコン層（材質：アモルファスシリコン，膜厚：５０〜３００ｎｍ、好ましくは２０ｎｍ）２３，ｎ型不純物としてリンをドーピングしたアモルファスシリコン層であるコンタクト補償層（膜厚：１０〜１００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）２４，ドレイン電極（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）２５，ソース電極（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）２６，ドレイン配線（材質：クロム，膜厚：１００〜300ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）２７，保護膜（材質：窒化シリコン，膜厚：200〜９００ｎｍ、好ましくは３５０ｎｍ）２８，表面に主曲面反射部５と副曲面反射部６からなる拡散反射要素１が形成された有機絶縁層（材質：アクリル系樹脂，膜厚：５００〜３０００ｎｍ、好ましくは２０００ｎｍ）２９，コンタクトホール３０，反射電極（材質：アルミ，銀及び銀合金，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）３１，配向制御膜（材質：ポリイミド系樹脂，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）３２が形成された一方の電極基板と、基板４０上に遮光層（材質：クロム及び酸化クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）４１，着色層（母材：アクリル系樹脂，分散材：顔料，膜厚：１０００〜３０００ｎｍ、好ましくは１５００ｎｍ）４２，保護膜（材質：アクリル系樹脂，膜厚：５００〜２０００ｎｍ、好ましくは１０００ｎｍ）４３，共通電極（材質：ＩＴＯ，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）４４，配向制御膜（材質：ポリイミド系樹脂，膜厚：１００〜300ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）４５が形成された他方の電極基板とを、液晶３３を介して対峙させた反射型液晶表示素子５０であり、さらに、観察者側のガラス基板上に位相差板４６，偏光板４７を配置して反射型液晶表示装置６０としたものである。
【００７９】
本発明は有機絶縁層２９表面に、主曲面反射部５と副曲面反射部６からなる半球状の拡散反射要素１を最密、かつ無秩序に配置することにより、あらゆる方向から入射される照明光を効率良く集光させて、観測者方向に出射させることができるので、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。なお、本実施例では、所定の領域内に拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置する方法として、高分子ブロック共重合体等で発現する円状，紐状あるいは棒状等の相分離パターンを利用し、そのパターンをガイドにして拡散反射要素を配置することにより、拡散反射要素の最密配置と無秩序配置を両立した。
【００８０】
本発明の拡散反射要素を備えた拡散反射板を内蔵した液晶表示装置は、特に、観察者が手に持って使用する携帯電話，ＰＤＡはじめ、机上に置いて使用するノートブック型ＰＣやモニタ用途の液晶表示装置まで幅広く有効であり、表示画像を劣化させる正反射光の少ない反射型液晶表示装置が提供できる。ただし、拡散反射要素は使用する機器に適したものを選定すべきであり、所定の領域に無秩序、かつ最も密に配置できるような形状及びサイズにすることが重要である。すなわち、拡散反射要素の形状，大きさ等は機器が使用される照明環境を考慮して決定すべきであり、本実施例に限定されるものではない。
【００８１】
（実施例２）
携帯機器用反射型液晶表示装置に好適な拡散反射板に対する本発明の基本思想を図６に示す。同図（ａ）は携帯情報機器に搭載された反射型ディスプレイ観察時における照明状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の照明条件に好適な拡散反射板用の拡散反射させるための最小構成要素を上方向から見た図を示す。同図（ａ）に示すように、屋外及び屋内において携帯情報機器に搭載された反射型ディスプレイを観察するときには、上方向や左右方向からの照明光１４は有効であるが、下側方向からの照明光１５は観察者１６に遮られて有効に作用しない。そこで、本発明は同図（ｂ）に示すような扇を大きく開いたような形状（大略４分の１球状）の連続的に変化する傾斜角が大略等しい主曲面反射部５と副曲面反射部６からなる拡散反射要素と、半円状（４分の１球状）の連続的に変化する傾斜角が大略等しい主曲面反射部５と副曲面反射部６からなる拡散反射要素を組合せて最小構成要素とした単位拡散反射要素を所定の領域に最密、かつ無秩序になるように配置することを骨子としたものである。
【００８２】
言換えると、本発明は、
１）単位拡散反射要素の占有面積が従来の単位拡散反射要素である円形状凸部と大略同じ、
２）有効な照明光１４だけを効率良く観察者１６方向に集光する条件を満たすような単位拡散反射要素を所定の領域に最密、かつ無秩序に配置することにより、従来の拡散反射要素に比べて大略２倍明るくなるような拡散反射板、及びそれを用いた反射型液晶表示装置を提供するものである。本発明の思想を活かすようなフロントライトと本発明の反射型液晶表示装置を組合せることにより屋内・屋外，日中・夜間、いずれの照明条件下でも使用可能な携帯情報機器に好適な液晶表示装置が提供できる。
【００８３】
上記の条件を満たす具体的な反射型液晶表示装置用拡散反射板として、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる大略４分の１球状の凸部あるいは凹部等からなる拡散反射要素を、少なくとも２つ以上、複数組合わせて単位拡散反射要素にするとともに、高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象等を利用して、前記単位拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置した実施例を図７に示す。同図（ａ）は連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる大略４分の１球状の拡散反射要素の主及び副曲面反射部が、ほぼ同一方向を向くように２つ並べた単位拡散反射要素を、高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象を利用して最密、かつ無秩序に配置したフォトマスク・パターン１７を示す図であり、同図（ｂ），（ｃ）は副曲面反射部を凸状または凹状にした有機絶縁材料等で形成される単位拡散反射要素を示す図である。同図（ａ）において、黒で示した部分が（ｂ），（ｃ）に示す単位拡散反射要素のパターン形状に対応した遮光能を有する単位拡散反射要素となる部分で、白で示した部分が感光性材料を除去するための透過部である。ただし、使用する感光性材料によっては同パターンにおいて黒の部分と白の部分を反転させる必要がある。本実施例ではパターン形状に対応した遮光能を有する階調露光用マスクとして、キャニオンマテリアル社のＨＥＢＳフォトマスク用ブランクスガラスとレーザ描画装置（またはＥＢ描画装置）を用い、かつ、レーザ光の照射時間を制御することにより、拡散反射要素の形状に対応した遮光率になるようなフォトマスクを作製した。このマスクを用いてフォトレジスト（ＪＳＲ，型式：ＰＣ３０２，膜厚：１５００ｎｍ）で、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる大略４分の１球状の拡散反射要素１（直径：２〜１５ミクロン）を形成し、その上に滑らかな凹凸にするためのレべリング層（ＪＳＲ，型式：ＰＣ４０７，膜厚：１０００ｎｍ）を設け、さらに、その上にアルミ，銀及び銀合金等の金属膜（膜厚：１００ｎｍ）を積層して内蔵型の拡散反射板を形成した。
【００８４】
同図（ｂ），（ｃ）に示すように、有機絶縁材料等で形成される単位拡散反射要素は、主曲面反射部５（ｄ：２〜２０μｍ，ｈ：０.１〜１.０μｍ）と副曲面反射部６(ｄ′：０.７〜７μｍ，ｈ′：０.０３５〜０.３５μｍ）からなる拡散要素を２つ組合せて単位拡散反射要素としたものであり、大略直径ｄの半球状の凸を２分割し、曲面反射部が同一方向になるように配置することにより、同紙面において、左方向と上下方向から入射される光を紙面に対して垂直方向に、半球状の凸に較べて大略２倍集光できるものである。さらに、拡散要素において平端部になり易い頂上付近に主曲面反射部の傾斜角と大略同じ傾斜角を有し、かつ主曲面反射部のｄより小さなｄ′を有する副曲面反射部６設けることにより、表示を劣化させる光成分を除去できるので、明るく，コントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。
【００８５】
また、本発明の連続的に変化する傾斜角が大略等しい主曲面反射部５と副曲面反射部６とからなる大略４分の１球状の凸部あるいは凹部等からなる拡散反射要素を、少なくとも２つ以上、複数組合せた単位拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置する拡散反射板において、単位拡散反射要素自体でも無秩序化を図る方法を図８に示す。同図（ａ）は連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる大略４分の１球状の拡散反射要素の主及び副曲面反射部が、ほぼ同一方向を向くように２つ並べた単位拡散反射要素を、高分子ブロック共重合体等で発現する相分離現象を利用して最密、かつ無秩序に配置したフォトマスク・パターン１７を示す図であり、（ｂ）〜（ｅ）は本実施例の拡散反射板に形成するための主曲面反射部５と副曲面反射部６からなる大略４分の１球状の拡散反射要素を２つ組合せた単位拡散反射要素を上方向から見たときの配置を示す図で、単位拡散反射要素自体でも無秩序化を付与するための拡散反射要素の組合せを説明する図である。
【００８６】
同図（ａ）において、黒で示した部分が（ｂ）〜（ｅ）に示す単位拡散反射要素のパターン形状に対応した遮光能を有する単位拡散反射要素となる部分で、白で示した部分が感光性材料を除去するための透過部である。ただし、使用する感光性材料によっては同パターンにおいて黒の部分と白の部分を反転させる必要がある。本実施例ではパターン形状に対応した遮光能を有する階調露光用マスクとして、キャニオンマテリアル社のＨＥＢＳフォトマスク用ブランクスガラスとレーザ描画装置（またはＥＢ描画装置）を用い、かつ、レーザ光の照射時間を制御することにより、拡散反射要素の形状に対応した遮光率になるようなフォトマスクを作製した。このマスクを用いてフォトレジスト（ＪＳＲ，型式：ＰＣ３０２，膜厚：１５００ｎｍ）で、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる大略４分の１球状の拡散反射要素１（直径：２〜１５ミクロン）を形成し、その上に滑らかな凹凸にするためのレべリング層（ＪＳＲ，型式：ＰＣ４０７，膜厚：１０００ｎｍ）を設け、さらに、その上にアルミ，銀及び銀合金等の金属膜（膜厚：１００ｎｍ）を積層して内蔵型の拡散反射板を形成した。
【００８７】
同図（ｂ)，(ｃ）には、本発明の連続的に変化する傾斜角が大略等しい主曲面反射部５と副曲面反射部６からなる２つの拡散反射要素間の距離を無秩序にする単位拡散反射要素を上方向から見た形状を示したもので、その断面形状は図示していないが、主曲面反射部５の直径は２〜２０ミクロン、高さは０.１〜１.０ミクロンと、副曲面反射部６の直径は０.７〜７ミクロン、高さは０.０３５〜0.35ミクロンとした。また、同図（ｄ)，(ｅ）には、本発明の連続的に変化する傾斜角が大略等しい主曲面反射部５と副曲面反射部６からなる２つの拡散反射要素の組合せで、方位方向を無秩序にする単位拡散反射要素を上方向から見た形状を示したもので、その断面形状は図示していないが、主曲面反射部５の直径は２〜２０ミクロン、高さは０.１〜１.０ミクロンと、副曲面反射部６の直径は０.７〜７ミクロン、高さは０.０３５〜０.３５ミクロンとした。本来、主及び副曲面反射部５，６の傾斜角範囲は携帯電話，ノートパソコン等、サイズや使用形態に合わせて設定すべき値であるが、本実施例では携帯電話やＰＤＡ等、モバイル機器対応の拡散反射板を想定して１.５〜１５°、好ましくは２〜１２°の範囲に設定した。
【００８８】
同図に示すように、単位拡散反射要素、それ自体でも無秩序化が図れるように拡散反射要素を組合せて単位拡散反射要素を構成し、単位拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置する拡散反射板を液晶表示素子に内蔵することにより、画像を劣化させる干渉による着色を解消することができるので、明るく，コントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。
【００８９】
また、同図（ａ）に示すように、高分子ブロック共重合体等で発現する相分離パターンを利用して、それ自体でも無秩序化が図れるようにした単位拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置することにより、画像を劣化させる干渉による着色の発生をなくすることができるので、明るく，コントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。
【００９０】
さらに、本発明の反射型液晶表示装置に使用する連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる凸部あるいは凹部の拡散反射要素を備えた拡散反射板の別の実施例を図９に示す。同図（ａ）は連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる４分の１球状の拡散反射要素を２つ組合せて構成した単位拡散反射要素８，９，１０及び１１を最密、かつ無秩序に配置するため、高分子ブロック共重合体等で発現する円状，棒状及び紐状のパターンをガイドにして配置したフォトマスク・パターンを示す図であり、黒色部（遮光パターン部）が組合せ拡散反射要素部であり、凸部あるいは凹部になる部分である。ただし、使用する材料によっては同パターンにおいて黒の部分と白の部分を反転させる必要がある。また、連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部５，６からなる単位拡散反射要素の形状を精度良く作るためには、本マスクパターンの黒の部分（遮光部）は階調制御されたパターンにするのが望ましい。
【００９１】
また、同図（ｂ）〜（ｅ）は前述した組合せ単位拡散反射要素８，９，１０及び１１を上方向から見た図である。同図（ｂ）は扇を大きく広げた形状の拡散反射要素と半円状の拡散反射要素を組合せた単位拡散反射要素を示したものであり、（ｃ）は扇を大きく広げた形状の拡散反射要素と扇状の拡散反射要素を組合せた単位拡散反射要素を示したものであり、同図（ｄ）は扇を大きく広げた形状の拡散反射要素を２つ組合せた単位拡散反射要素を示したものであり、（ｅ）は半円状の拡散反射要素と扇状の拡散反射要素を組合せた単位拡散反射要素１１を示したものである。これらの単位拡散反射要素は従来の円状の凸からなる単位拡散反射要素の占有面積と大略同じであり、従来の円状の凸からなる単位拡散反射要素を配置した拡散反射板を内蔵した反射型液晶表示装置に較べて、上方向及び左右方向からの照明光を観察者方向に集光させる拡散反射要素の面積が大略２倍になるため、その明るさも大略２倍になるものである。
【００９２】
なお、本実施例では拡散反射要素の曲面反射部が大略同一方向になるよう配置したが、拡散反射要素の配置は携帯機器の使用状態や使用する照明環境等を考慮して決定すべきであり、本実施例に限定されるものではない。
【００９３】
また、同図には連続的に変化する傾斜角が大略等しい主及び副曲面反射部５，６からなる拡散反射要素を２つ組合せたものを示したが、主曲面反射部５だけからなる拡散反射要素を２つ組合せたものを単位拡散反射要素として、所定の領域に最密、かつ無秩序に配置した拡散反射板でも同等の反射特性が得られるだけでなく、作り易い効果も得られるので、副曲面反射部６の付与については機器の用途や照明条件を考慮して決定すべきであり、本実施例に限定されるものではない。
【００９４】
さらに、前述したように、連続的に変化する傾斜角が大略等しい主曲面反射部５と副曲面反射部６からなる２つの拡散反射要素の組合せにおいて、拡散反射要素相互の距離と方位方向に対して無秩序配列になるような条件で配置した単位組み合わせ拡散反射要素にすることにより、干渉による着色のない拡散反射板ができることは前述した通りであり、単位拡散反射要素についても本実施例に限定されるものではない。また、同図には示していないが、前述した単位拡散反射要素を円状，棒状及び紐状等の相分離パターン状に配置すれば、より無秩序配置になるため干渉による着色が完全に解消できることが明らかなので、機器の用途や使用する照明条件を考慮して決定すべきであり、最密、かつ無秩序配置の条件についても本実施例に限定されるものではない。
【００９５】
なお、連続的に変化する傾斜角が大略等しい主及び副曲面反射部５，６の傾斜角範囲は携帯電話，ノートパソコン等使用形態に合わせて設定すべき値であるが、携帯電話やＰＤＡ等に用いる拡散反射板であれば１.５〜２０°、好ましくは２〜１２°の範囲が好ましい。
【００９６】
同図に示すような、連続的に変化する傾斜角が大略等しい主及び副曲面反射部５，６からなる組合せ拡散要素を配置した拡散反射板を用いることにより、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。
【００９７】
本発明の拡散反射板を内蔵した反射型液晶表示装置の断面構造を図１０に示す。同図に示すように、基板２０上に、ゲート電極（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）２１，ゲート絶縁膜（材質：窒化シリコン，膜厚：２００〜７００ｎｍ、好ましくは３５０ｎｍ）２２，アモルファスシリコン層（材質：アモルファスシリコン，膜厚：５０〜３００ｎｍ、好ましくは２０ｎｍ）２３，ｎ型不純物としてリンをドーピングしたアモルファスシリコン層（膜厚：１０〜１００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）２４，ドレイン電極（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）２５，ソース電極（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）２６，ドレイン配線（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）２７，保護膜（材質：窒化シリコン，膜厚：２００〜９００ｎｍ、好ましくは３５０ｎｍ）２８，表面に連続的に変化する傾斜角が大略等しい主曲面反射部５と副曲面反射部６からなる拡散反射要素１が形成された有機絶縁層（材質：アクリル系樹脂，膜厚：５００〜３０００ｎｍ、好ましくは２０００ｎｍ）２９，コンタクトホール３０，反射電極（材質：アルミ，銀及び銀合金，膜厚：100〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）３１，配向制御膜（材質：ポリイミド系樹脂，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）３２が形成された一方の電極基板と、基板４０上に遮光層（材質：クロム及び酸化クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）４１，着色層（母剤：アクリル系樹脂，着色剤：顔料，膜厚：１.２〜１.４μｍ）４２，保護膜（材質：アクリル系樹脂，膜厚：５００〜２０００ｎｍ、好ましくは１０００ｎｍ）４３，共通電極（材質：ＩＴＯ，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）４４，配向制御膜（材質：ポリイミド系樹脂，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）４５が形成された他方の電極基板とを、液晶３３を介して対峙させた反射型液晶素子５０であり、さらに、観察者側のガラス基板上に位相差板４６，偏光板４７を配置して反射型液晶表示装置６０としたものである。
【００９８】
本発明の連続的に変化する傾斜角が大略等しい２つの曲面反射部からなる拡散反射要素を２つ組み合わせた単位拡散反射要素を所定の領域に最密、かつ無秩序になるように形成した拡散反射板を内蔵することにより、照明光を効率良く観察者方向に集光できるので、明るく，コントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。
【００９９】
なお、本実施例では、凸部あるいは凹部の拡散反射要素における主曲面反射部の直径に相当する長さｄを２〜２０μｍの範囲、曲面反射部の高さあるいは深さｈを１.０μｍの範囲、副曲面反射部の直径に相当する長さｄ′を０.７〜７μｍの範囲、曲面反射部の高さあるいは深さｈを０.０３５〜０.３５μｍの範囲としたが、拡散反射要素の形状は本実施例に限定されるものではない。
【０１００】
また、反射型液晶表示装置６０の偏光板４７側の上方にフロントライト（図示せず）を配置すれば、屋内，屋外及び夜間等どのような照明条件下でも明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な液晶表示装置が提供できる。
【０１０１】
（実施例３）
本発明の別の拡散反射板を内蔵した反射型液晶表示装置の断面構造を図１１に示す。同図に示すように、基板２０上に、ゲート電極（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）２１，ゲート絶縁膜（材質：窒化シリコン，膜厚：２００〜７００ｎｍ、好ましくは３５０ｎｍ）２２，アモルファスシリコン層（材質：アモルファスシリコン，膜厚：５０〜３００ｎｍ、好ましくは２０ｎｍ）２３，ｎ型不純物としてリンをドーピングしたアモルファスシリコン層であるコンタクト補償層（膜厚：１０〜１００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）２４，ドレイン電極（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）２５，ソース電極（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）２６，ドレイン配線（材質：クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ）２７，保護膜（材質：窒化シリコン，膜厚：２００〜９００ｎｍ、好ましくは３５０ｎｍ）２８，表面に、連続的に変化する傾斜角を有する主曲面反射部５に相当する拡散反射要素部だけの拡散反射要素３′を２つ組合せた単位拡散反射要素を所定の領域(画素部、または表示部全面)に最密、かつ無秩序に形成された有機絶縁層（材質：アクリル系樹脂，膜厚：５００〜３０００ｎｍ、好ましくは２０００ｎｍ）２９，コンタクトホール３０，反射電極（材質：アルミ，銀及び銀合金，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）３１，配向制御膜（材質：ポリイミド系樹脂，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）３２が形成された一方の電極基板と、基板４０上に遮光層（材質：クロム及び酸化クロム，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）４１，着色層４２，保護膜（材質：アクリル系樹脂，膜厚：５００〜２０００ｎｍ、好ましくは１０００ｎｍ）４３，共通電極（材質：ＩＴＯ，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ）４４，配向制御膜(材質：ポリイミド系樹脂，膜厚：１００〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ)４５が形成された他方の電極基板とを、液晶３３を介して対峙させた反射型液晶表示素子５０であり、さらに、観察者側のガラス基板上に位相差板４６，偏光板４７を配置して反射型液晶表示装置６０としたものである。
【０１０２】
本発明の反射型液晶表示装置の光学特性を図１２に示す。同図（ａ）は反射型液晶表示装置６０の光学特性を測定するための測定系を示す図であり、（ｂ）はその特性を示す図である。同図（ａ）に示す測定系は輝度計６１と液晶表示装置６０を正対するように配置し、光源６２が左右方向に±６０°移動するものである。同図（ｂ）に、本発明の液晶表示装置の反射特性を示したが、従来の円形状の凹凸部を配置した液晶表示装置に較べて大略２倍程度明るい特性になっており、本発明思想の妥当性が確認できた。
【０１０３】
本発明の連続的に変化する傾斜角を有する主曲面反射部に相当する曲面反射部だけからなる拡散反射要素を２つ組合せた単位拡散反射要素を所定の領域に最密、かつ無秩序になるように形成した拡散反射板を内蔵することにより、照明光を効率良く観察者方向に集光できるので、明るい画像が表示可能な低価格の反射型液晶表示装置が提供できる。
【０１０４】
なお、反射型液晶表示装置６０の偏光板４７側の上方に本発明の思想を考慮したフロントライト（図示せず）を配置すれば、屋内，屋外及び日中，夜間等どのような照明条件下でも明るい画像が得られる低価格の反射型液晶表示装置が提供できる。
【０１０５】
（実施例４）
さらに、本発明の反射型液晶表示装置に用いた拡散反射要素の別の配置例を図１３に示す。同図(ａ）は上方向から見た形状が前述した半円状(４分の１球状）の拡散反射要素を２つ組合せて構成した組合せ単位拡散反射要素を、高分子ブロック共重合体等で発現する紐状の相分離パターンをガイドにして配置すると共に、連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部５，６がほぼ同じ方向を向くように配置したフォトマスク・パターンであり、黒色部(遮光パターン部)が組合せ拡散反射要素部であり、凸部あるいは凹部になる部分である。同図(ｂ)は上方向から見た形状が前述した半円状（４分の１球状）の拡散反射要素を２つ組合せて構成した単位組合せ拡散反射要素を、高分子ブロック共重合体等で発現する円形状の相分離パターンをガイドにして配置すると共に、連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部５，６がほぼ同じ方向を向くように配置したフォトマスク・パターンであり、黒色部（遮光パターン部）が組合せ拡散反射要素部であり、凸部あるいは凹部になる部分である。
【０１０６】
ただし、使用する材料によっては同パターンにおいて、黒の部分と白の部分を反転させる必要がある。また、連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部からなる半円状（４分の１球状）の拡散反射要素、あるいは連続的に変化する傾斜角が１つの曲面反射部だけからなる半円状（４分の１球状）の拡散反射要素を２つ組合わせた単位拡散反射要素の形状を精度良く作るためには、本マスクパターンの黒の部分（遮光部）を前述したような階調制御したパターンにするのが望ましい。
【０１０７】
上記のフォトマスクを用いて、図１０，図１１に示した薄膜トランジスタ上の有機絶縁層に、大略４分の１球状の拡散反射要素を２つ組合せた単位拡散反射要素を、高分子ブロック共重合体等で発現する円形状あるいは紐状の相分離パターン状に配置すると共に、連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部５，６が大略同じ方向を向き、かつ最密になるように形成し、前述した図１０，図１１に示した構成の液晶表示装置を形成した。
【０１０８】
本発明の単位拡散反射要素を、高分子ブロック共重合体等で発現する円形状あるいは紐状の相分離パターン状に形成するフォトマスクの形成法の概要を図１４に示す。同図（ａ）は高分子ブロック共重合体で発現する紐状の相分離パターンを示す図であり、（ｂ）は前述した相分離パターンの凸部あるいは凹部に相当する部分に、単位拡散反射要素の曲面反射部が大略幅方向を向くように配置した図であり、（ｃ）は前述した相分離パターンの凸部あるいは凹部に相当する部分に、単位拡散反射要素の曲面反射部が大略長さ方向を向くように配置した図である。
【０１０９】
同図（ａ）に示すように、
１）前述したCell−Dynamical−System model(ＣＤＳ）方程式等を用いて紐状の相分離パターン（白で表示した部分が凸部，黒部で表示した部分が凹部）を創出すると共に、
２）同様に、Cell−Dynamical−System model(ＣＤＳ）方程式等を用いて円形状の相分離パターンを創出し、
３）凸部あるいは凹部単体の濃度パターンを画像処理により、単拡散反射要素を２つ組み合わせた単位拡散反射要素を作製、
４）前述の紐状の相分離パターン（白で表示した部分が凸部，黒部で表示した部分が凹部）部に、同図（ａ），（ｂ），（ｃ）の条件を満たすように、前記単位拡散反射要素を配置、
５）４）で作製した画像データを基にフォトマスク描画データを作製、
６）フォトマスク描画データを用いてフォトマスク作製、
７）６）で作製したフォトマスクを用いて図９，図１０に示した構成の反射型液晶表示装置を作製の工程により、干渉による着色のない、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できるようになる。
【０１１０】
なお、本実施例では単位拡散反射要素を紐状の相分離パターンをガイドにして配置したが、単位拡散反射要素を「所定の領域に最密、かつ無秩序に配置」の条件を満たすように配置すれば、棒状あるいは円状の相分離パターンをガイドにして配置してもよく、本実施例に限定されることはない。
【０１１１】
本発明の液晶表示装置は、観察者が手に持って使用する携帯電話やＰＤＡ等の液晶表示装置に連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部からなる拡散反射要素、あるいは連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部からなる拡散反射要素、少なくとも２つ以上、複数組合せた拡散反射要素を最小構成単位としたものを高分子ブロック共重合体等で発現する円状，紐状あるいは棒状等の相分離パターンを利用して最密、かつ無秩序に配置する拡散反射板を内蔵することにより、上方向及び左右方向から入射する光を効率良く観察者方向に集光できるので、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。
【０１１２】
なお、本発明の複数の拡散反射要素を組合せた拡散反射要素を所定の領域に無秩序、かつ最も密に配置する拡散反射板においては、副曲面反射部を設けずに主曲面反射部だけの拡散反射要素を組合せたものでも、本来の拡散反射要素を組合せたものの反射特性と遜色なく、十分な反射特性であることが確認できた。このことは、本発明の複数の拡散反射要素を組合せた拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置する拡散反射板は、階調露光用のフォトマスクを使用しなくても、汎用のフォトマスクで製作できるので低コスト化につながるものであり効果が大きい。
【０１１３】
本発明の組合わせ拡散反射要素を備えた拡散反射板を内蔵した液晶表示装置は、特に、観察者が手に持って使用する携帯電話やＰＤＡ等のように観察者が陰になり下側方向からの入射光が少ないものに有効であり、上方向及び左右方向から入射する光を最大限に観察者方向に集光でき、組合せる拡散反射要素の形状に制限はない。ただし、組合せた拡散反射要素が所定の領域に無秩序、かつ最も密に配置できるような形状及びサイズにすることが重要である。また、組合せる拡散反射要素の形状は照明環境及び液晶ディスプレイの使用条件を考慮して決定すべきである。
【０１１４】
なお、図示していないが、本発明の思想を活かしたフロントライトと本発明の液晶表示装置を組合せれば、屋内・屋外及び日中・夜間等どのような照明環境下でも明るく，コントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。
【０１１５】
これらの実施例によれば、
（１）液晶表示装置に入射する光を観察者方向に集光させるための拡散反射板として、所望の反射特性を得るための連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部からなる微小な凸部あるいは凹部を最密、かつ無秩序に配置することにより、液晶表示装置に入射する光を効率良く観察者方向に集光させることができるので、光の干渉による色づきのない、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な反射型液晶表示装置が提供できる。
【０１１６】
（２）所望の反射特性を得るための連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部からなる微小な凸部あるいは凹部、または所望の反射特性を得るための連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部からなる微小な凸部あるいは凹部を、少なくとも２つ以上、複数組合せものを単位拡散反射要素として最密、かつ無秩序に配置することにより、液晶表示装置に入射する光を観察者方向に効率良く集光できるので、光の干渉による色づきのない、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な低価格の反射型液晶表示装置が提供できる。
【０１１７】
（３）所望の反射特性を得るための連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部からなる微小な凸部あるいは凹部、または所望の反射特性を得るための曲面反射部からなる微小な凸部あるいは凹部を、少なくとも２つ以上、複数組合せものを単位拡散反射要素として、高分子ブロック共重合体等で発現する紐状，棒状あるいは円形状の相分離パターンをガイドにして最密に配置することにより、液晶表示装置に入射する光を観察者方向に効率良く集光できるので、光の干渉による色づきのない、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な低価格の反射型液晶表示装置が提供できる。
【０１１８】
（４）所望の反射特性を得るための連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部からなる微小な凸部あるいは凹部、または所望の反射特性を得るための曲面反射部からなる微小な凸部あるいは凹部を、少なくとも２つ以上、複数組合せものを単位拡散反射要素として、高分子共重合体等で発現する紐状，棒状あるいは円形状の相分離パターンをガイドにして最密に配置するためのフォトマスク作製用データを、高分子ブロック共重合等で発現する相分離現象を解析するためのコンピュータ・シミュレーションを用いて創出ことにより、高精度の階調露光用フォトマスクができるので、光の干渉による色づきのない、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な低価格の反射型液晶表示装置が提供できる。
【０１１９】
（５）所望の反射特性を得るための連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部からなる微小な凸部あるいは凹部、または所望の反射特性を得るための連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部からなる微小な凸部あるいは凹部を、少なくとも２つ以上、複数組合せた単位拡散反射要素を最密、かつ無秩序に配置することにより、１枚のフォトマスクだけで反射型液晶表示装置に入射する光を効率良く特定方向に集光できるので、光の干渉による色づきのない、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な低価格の反射型液晶表示装置が提供できる。
【０１２０】
（６）本発明の思想を考慮したフロントライトと本発明の反射型液晶表示装置を組合せることにより、屋内・屋外あるいは日中・夜間等の照明条件に依存しない、光の干渉による色づきのなく、明るく、かつコントラストの高い画像が表示可能な低価格の反射型カラー液晶表示装置が提供できる。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明によれば、より良好な反射特性を有する拡散反射板を備えた反射型液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフォトマスク・パターンを示す図。
【図２】本発明の拡散反射要素の別の形状を示す図。
【図３】本発明の拡散反射要素の別の形状を示す図。
【図４】本発明の拡散反射要素の別の形状を示す図。
【図５】実施例１の反射型カラー液晶表示装置の構成を示す模式断面図。
【図６】本発明の別の集光思想を説明するための拡散反射要素図。
【図７】本発明の拡散反射板を形成するためのフォトマスク・パターンを示す図。
【図８】本発明の拡散反射板を形成するためのフォトマスク・パターンを示す図。
【図９】本発明の拡散反射板を形成するためのフォトマスク・パターンを示す図。
【図１０】実施例２の反射型カラー液晶表示装置の構成を示す模式断面図。
【図１１】実施例３の反射型カラー液晶表示装置の構成を示す模式断面図。
【図１２】実施例２の反射型カラー液晶表示装置の反射特性を測定する光学系及びその特性を示す図。
【図１３】実施例４の反射型カラー液晶表示装置を作製するためのフォトマスクを示す図。
【図１４】実施例４の反射型カラー液晶表示装置を作製するためのフォトマスク作製方法を示す図。
【符号の説明】
１…連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部からなる球状拡散反射要素、２，５…主曲面反射部、３，６…副曲面反射部、３′…連続的に変化する傾斜角が１つの曲面反射部からなる半円状拡散反射要素、４…連続的に変化する傾斜角が大略同じ２つの曲面反射部からなる扇状拡散反射要素、７…組合せ型半円状拡散反射要素、８…組合せ型逆扇・半円拡散反射要素、９…組合せ型逆扇・扇状拡散反射要素、１０…組合せ型逆扇・逆扇状拡散反射要素、１１…組合せ型半円・扇状拡散反射要素、１２…携帯情報機器、１３…反射型ディスプレイ、１４…有効照明光、１５…無効照明光、１６…観察者、１７…フォトマスク・パターン、２０，４０…ガラス基板、２１…ゲート電極、２２…ゲート絶縁層、２３…アモルファスシリコン層、２４…コンタクト補償層、２５…ドレイン電極、２６…ソース電極、２７…ドレイン配線、２８…保護層、２９…有機絶縁層、３０…コンタクトホール、３１…反射電極、３２，４５…配向制御膜、３３…液晶、４１…遮光層、４２…着色層、４３…保護膜、４４…共通電極、４６…位相差板、４７…偏光板、５０…反射型液晶表示素子、６０…反射型液晶表示装置、６１…輝度計、６２…光源、６３…サンプル、６４…相分離パターン（凹部または凸部）、６５…液晶駆動用回路、６６…電源回路および制御回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device having a function effective for a reflection type.
[0002]
[Prior art]
As a conventional diffuse reflector and reflective color liquid crystal display device, Japanese Patent Laid-Open No. 10-105
As shown in Japanese Patent No. 177106, a reflection plate having asymmetric cross section or depression formed under a reflection film to collect light incident from all directions in a specific angle range and the same There has been proposed a liquid crystal display device provided with a liquid crystal element.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional technique, a plurality of convex portions or concave portions having an asymmetric axis are formed on the substrate, and the reflected light is condensed in a specific angle range, thereby reducing the light reflected outside the viewer direction as much as possible. The incident light can be used efficiently.
[0004]
However, since the above-mentioned prior art imparts a bias to the inclination angle distribution of the convex part or the concave part, the inclination angle distribution is anisotropic using the heat dripping phenomenon of the semicircular resist (semi-cylinder) by inclining the substrate during the heat treatment. Irradiate an ion beam onto a glass substrate on which a semicircular resist (semi-cylinder) is formed to form convex portions or concave portions with a biased inclination angle distribution on the glass substrate. However, it is difficult to control a fine convex part or concave part with an asymmetrical cross-sectional shape with high reproducibility, and the cost is high. Had the problem of becoming.
[0005]
In addition, the above-mentioned prior art is a technique in which an asymmetrical inclination angle distribution is given to the convex part or concave part, which is a diffusing element, so that the reflected light is condensed in a specific range. However, there has been a problem that the reduction of the flat portion and the provision of the specific inclination angle have not been devised, and it is dark indoors and has poor visibility.
[0006]
Furthermore, since the convex part or concave part which is a directional diffusion element is not in the close-packed arrangement, there is a problem that it is dark without auxiliary light such as a front light when used indoors.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a reflective liquid crystal display device including a diffusive reflecting plate having better reflection characteristics and a manufacturing method thereof.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to one embodiment of the present application, the substrate includes a pair of substrates disposed to face each other with a liquid crystal layer interposed therebetween. An insulating layer is formed on one of the substrates, and incident on the insulating film from the other substrate side. In the reflection type liquid crystal display device in which the reflective electrode for reflecting the light is formed, the insulating layer includes a substantially hemispherical main convex portion and a substantially hemispherical sub-projection formed in the vicinity of the apex of the substantially hemispherical main convex portion. It is constituted by an organic resin layer in which convex portions or concave portions are formed.
[0009]
Further, the diameter d and height h of the hemispherical main convex portion and the diameter d ′ and height or depth h ′ of the substantially hemispherical sub convex portion or concave portion are d / h = d ′ / h. It is said to be '.
[0010]
Further, the arrangement of the substantially hemispherical main projections of the resin layer is arranged without regularity.
[0011]
Further, the relationship h: d between the diameter d and the height h of the hemispherical main convex portion is approximately 1: 10-20.
[0012]
The substantially hemispherical shape is a circle from the upper surface and a substantially semicircular cross section from the upper part to the lower part.
[0013]
According to another embodiment of the present application, the substrate includes a pair of substrates disposed to face each other via a liquid crystal layer, and an insulating layer is formed on one of the substrates, and the insulating film is formed on the insulating film from the other substrate side. In the reflective liquid crystal display device in which a reflective electrode for reflecting incident light is formed, the insulating layer has a substantially hemispherical main convex portion and a substantially conical shape formed in the vicinity of the apex of the substantially hemispherical main convex portion. It is composed of an organic resin layer in which sub-projections or recesses are formed.
[0014]
According to another embodiment of the present application, the substrate includes a pair of substrates disposed to face each other with a liquid crystal layer interposed therebetween, and an insulating layer is formed on one substrate, and the other substrate side is formed on the insulating film. In the reflective liquid crystal display device in which a reflective electrode for reflecting incident light is formed, the insulating layer is formed in the vicinity of the approximately 1/4 spherical main protrusion and the apex of the approximately 1/4 spherical main protrusion. It is constituted by an organic resin layer in which a substantially 1/4 spherical sub-projection or recess is formed.
[0015]
According to another embodiment of the present application, it has a pair of substrates arranged to face each other via a liquid crystal layer, an insulating layer is formed on one substrate, and the other substrate side is formed on the insulating film. In the reflection type liquid crystal display device in which the reflective electrode for reflecting the light incident from is formed, the insulating layer has a substantially fan-shaped main convex portion and a substantially fan-shaped main convex portion formed near the apex of the fan-shaped main convex portion. It is composed of an organic resin layer in which sub-projections or recesses are formed.
[0016]
According to another embodiment of the present application, it has a pair of substrates arranged to face each other via a liquid crystal layer, an insulating layer is formed on one substrate, and the other substrate side is formed on the insulating film. In the reflection type liquid crystal display device in which the reflective electrode for reflecting the light incident from is formed, the insulating layer is composed of an organic resin layer having a substantially hemispherical convex part, and the shape seen from above is a semicircle The two are arranged as a unit.
[0017]
According to another embodiment of the present application, it has a pair of substrates arranged to face each other via a liquid crystal layer, an insulating layer is formed on one substrate, and the other substrate side is formed on the insulating film. In a reflective liquid crystal display device in which a reflective electrode for reflecting light incident from is formed, the insulating layer is composed of an organic resin layer having a substantially hemispherical convex portion, and the shape viewed from above is a fan shape And a shape in which two semicircles are arranged as one unit.
[0018]
According to another embodiment of the present application, a structure in which a reflective layer and a resin layer having convex portions or concave portions serving as a diffuse reflection element for condensing incident light in a specific angle range on a glass substrate are laminated. A reflective liquid crystal display device incorporating a diffuse reflection plate of 1) at least minute diffuse reflection elements composed of two curved reflection portions of a main and a sub-diffuse reflection element portion are arranged in a close-packed and random manner, and 2) the diffusion In the reflection element, at least the two curved reflection parts of the main and sub-diffusive reflection element parts have a substantially quadratic cross-sectional shape. 3) The convex part or the concave part that is a diffuse reflection element has a shape viewed from above. It is a shape from approximately ¼ circle to a circle, and the cross-sectional shape when cut in the thickness direction is composed of at least two main and sub-inclination regions that continuously change, and 4) a circular main and Diffuse reflection element composed of sub-curved reflection parts A certain convex part or concave part has a substantially symmetrical shape in cross section. 5) The convex part or concave part, which is a diffuse reflection element composed of two main and secondary curved reflecting parts, has a shape when viewed from above. The apex angle Φ is 90 ° ≦ θ ≦ 360 °, 6) a convex portion or a combination of at least two or more convex portions or concave portions, which are diffuse reflection elements composed of two main and sub curved reflection portions, or The unit diffuse reflection elements of the recesses are arranged in a close-packed and disordered manner. 7) The projections which are a combination of a plurality of projections or depressions which are diffuse reflection elements composed of two main and sub two curved reflection parts. Alternatively, the unit diffuse reflection elements in the recesses are arranged in a close-packed and disordered pattern in the form of a circle, rod, or string using the phase separation phenomenon that occurs in a polymer copolymer or the like. 8) With the unit diffuse reflection elements The convex part or concave part is a curved reflection part Are arranged in a circular, rod-like and string-like pattern due to the phase separation phenomenon so that they are substantially in the same direction and in a predetermined direction. 9) Unit diffuse reflection comprising at least two or more of the convex or concave portions The ratio d / h of the element diameter d to the height or depth h is 10 ≦ d / h ≦ 20, 13) The convex portion or concave portion which is a unit diffuse reflection element has a central angle Φ of the shape seen from above Is 90 ° ≦ Φ ≦ 360 °, and 10) the inclination angle θ in the continuously changing curved reflection portion of the convex portion or concave portion which is a unit diffuse reflection element is 1 ° ≦ θ ≦ 15 °, A diffusive reflector that satisfies the conditions is built in.
[0019]
Further, the diffuse reflector of the present invention has a convex or concave diffuse reflection element composed of two main and sub inclination angle regions that change continuously, or two main and sub inclination angle regions that change continuously. The diffuse reflection element is arranged by arranging at least a unit diffuse reflection element of a convex part or a concave part, which is a combination of two or more, in a phase separation pattern expressed by a polymer block copolymer or the like. Alternatively, the reflection type liquid crystal display device can display a high-brightness and high-contrast image without coloring due to interference since the unit diffuse reflection elements can be arranged in a close-packed and disorderly manner.
[0020]
Furthermore, the diffuse reflector of the present invention is a diffuse reflective element having a curved reflective portion composed of two main and secondary inclined angle regions that change continuously, or the convex portion or concave portion that is a unit diffuse reflective element. It is possible to display a high-brightness, high-contrast image without coloring due to interference by arranging the curved reflectors in a close-packed and disorderly manner so that the curved reflectors are parallel or perpendicular to the length direction of the phase separation pattern. This is a reflective liquid crystal display device.
[0021]
Further, the present invention provides a thin film transistor portion on a glass substrate, an organic material in which the convex portions or concave portions which are diffuse reflection elements or unit diffuse reflection elements for condensing incident light in a specific direction are formed in a close-packed and disordered manner. One electrode substrate with a reflective layer, planarization layer, transparent electrode, and orientation control film laminated on the insulating layer, and a light-shielding layer, colored layer, planarization layer, transparent electrode, and orientation control on the other glass The other electrode substrate is a reflective liquid crystal display device characterized by an element structure in which the transparent electrodes face each other with liquid crystal interposed therebetween.
[0022]
Furthermore, the present invention provides a diffused exposure element composed of the convex portion or the concave portion for condensing reflected light in a specific range with a gradation exposure mask (for example, a HEBS-Glass Plate).
CANYON MATERIALS, INC) can be used to form a diffuse reflection element with a desired shape in one step, and a resist mold can be used to produce a transfer mold, and a directional diffuse reflector can be formed by the transfer method or printing method. By forming it, the cost can be reduced.
[0023]
Further, the present invention generates a phase separation pattern expressed by a polymer block copolymer or the like, which serves as a guide pattern for arranging the diffuse reflection element or unit diffuse reflection element in a disorderly and close-packed manner by a simulation method. It is a feature.
[0024]
Furthermore, for gradation exposure used when forming the resin layer, light shielding pattern (or transmission pattern) of a binary photomask, or formation of a convex or concave pattern master mask formed on a transfer mold, etc. It is characterized by using.
[0025]
In the present invention, a simulation method for generating a phase separation pattern expressed in a polymer copolymer or the like is 1) Cahn-Hilliard-Cook equation, 2) time-dependent Ginzburg-
Landau equation, 3) Numerical simulation using Cell-Dyamical-System equation and the like.
[0026]
Further, the pattern of the light-shielding part or the transmission part for the photomask used for forming the reflector of the present invention is obtained by using a computer with the phase distribution density distribution pattern (numerical data) generated by the numerical simulation and the diffuse reflection element. Use data
(Image) It is a pattern that has been processed.
[0027]
In addition, the present invention shows that the pattern generated by the simulation method exhibits a uniform reflection characteristic with respect to all directions or a reflection characteristic that condenses incident light in a specific direction. The diffuse reflection element is arranged in any pattern shape.
[0028]
The reflection type liquid crystal display device of the present invention has a thin film transistor (gate electrode, gate insulating film, amorphous silicon layer, amorphous silicon layer doped with n-type impurities and phosphorus, drain) on one surface of a glass substrate for driving liquid crystal. Electrode, source electrode, drain wiring), protective film, organic insulating layer in which diffuse reflection elements composed of two main and sub curved reflecting portions having continuously changing inclination angles are formed in a close-packed and disordered manner, contacts One electrode substrate on which the hole portion, the reflective electrode, and the orientation control film are formed, and the other electrode substrate on which the light shielding layer, the colored layer, the protective film, the common electrode, and the orientation control film are formed on the substrate A phase plate and a polarizing plate are disposed on a viewer-side glass substrate of a reflective liquid crystal element opposed to each other.
[0029]
In particular, at least a minute convex or concave diffuse reflection element composed of a curved reflection portion having two or more main and sub continuous inclination angles, or a unit diffuse reflection obtained by combining a plurality of at least two diffuse reflection elements. A reflective film laminated on a resin layer in which the elements are close-packed and disordered (for example, formed in the shape of the phase separation pattern of the circle, rod, and string), and an insulating layer, a plurality of layers on the reflective film A transparent electrode, a reflective electrode substrate in which an orientation control film is laminated, and a color in which a light shielding layer, a colored layer, a planarization layer, a plurality of transparent electrodes and an orientation control film are laminated on one surface of the other glass substrate A liquid crystal display element including a filter substrate and liquid crystal sealed in a gap between the reflective electrode substrate and the color filter substrate is used.
[0030]
Further, the reflective liquid crystal display device manufacturing method of the present invention includes a thin film transistor (a gate electrode, a gate insulating film, an amorphous silicon layer, an amorphous silicon layer doped with n-type impurities and phosphorus, a drain electrode, a source electrode, Drain wiring), a process of forming a protective film, a process of applying a photosensitive resin, and a minute convex or concave diffuse reflection composed of a curved reflecting portion having at least two main and secondary continuous inclination angles. A photomask in which element or unit diffuse reflection elements in which at least two or more of the diffuse reflection elements are combined are arranged with a circular, rod-like and string-like phase separation pattern expressed by a polymer copolymer as a guide Using the transfer mold roll or mold plate, the organic insulating layer is formed with concavities and convexities for condensing incident light in a predetermined direction. Forming a light-shielding layer on the other glass substrate, and a step of forming a contact hole, a step of forming a reflective film on the resin layer, and a step of forming an orientation control film on the reflective film Forming a colored layer on the light shielding layer, forming a flattened layer on the colored layer, forming a transparent electrode on the flattened layer, and forming an alignment control on the transparent electrode. A liquid crystal display element manufacturing method comprising: a colored layer substrate comprising: a step of encapsulating and sealing liquid crystal in a gap between the reflective electrode substrate and the color filter substrate.
[0031]
Furthermore, in another reflection type liquid crystal display device of the present invention, the diffuse reflection element comprising a smooth curved reflection portion having two continuously changing inclination angles of main and sub formed in the organic insulating layer, 1) Concave or convex, 2) The shape of the concave or convex viewed from above is an arbitrary shape from a circle to a fan, and 3) Concave or convex that is a diffuse reflection element capable of taking the shape from the circle to a fan. 4) Arrange the concave or convex shapes from the circular shape to the fan shape so that the curved reflecting portions face almost the same direction. 5) Have the shape from the circular shape to the fan shape. 6) Concave or convex diffuse reflection elements having a shape from circular to fan-like, arranged in a close-packed and disorderly manner as a unit component consisting of a combination of at least two or more concave or convex diffuse reflection elements 2 or more, multiple sets 7) The circular, rod-like and string-like guide patterns are expressed in a polymer block copolymer, etc. This is a reflection type liquid crystal display device with a built-in diffusive reflector formed so as to satisfy these conditions, which is a phase separation pattern, and efficiently illuminates illumination light incident from above and from the left and right. It is characterized by incorporating a diffusive reflecting plate capable of condensing light, and the configuration of the reflective liquid crystal display device is substantially the same as that described above.
[0032]
In addition, the method for manufacturing the liquid crystal display device includes a thin film transistor (a gate electrode, a gate insulating film, an amorphous silicon layer, an amorphous silicon layer doped with n-type impurities and phosphorus, a drain electrode, a source electrode, and a drain wiring) on a glass substrate, A step of forming a protective film, a step of applying a photosensitive resin, a step of applying a photosensitive resin, and the photosensitive resin layer comprising two curved reflecting portions having a continuous inclination angle. The shape seen from: circular) to 1/8 spherical shape (shape seen from above: fan-shaped) Convex or concave diffuse reflection elements, at least two or more in combination, the minimum structural unit, Forming a contact pattern by forming a pattern in which circular, rod-like and string-like phase separation patterns expressed in a polymer block copolymer are used as a guide A step of forming a reflection electrode on the resin layer, a step of forming a reflection film on the resin layer, a step of forming an orientation control film on the reflection film, and a step of forming a light shielding layer on the other glass substrate, on the light shielding layer A colored layer comprising a step of forming a colored layer, a step of forming a planarizing layer on the colored layer, a step of forming a transparent electrode on the planarized layer, and a step of forming orientation control on the transparent electrode. A liquid crystal display element is produced by a step of sealing and sealing liquid crystal in a gap between the substrate and the reflective electrode substrate and the color filter substrate, and the other glass substrate on which the colored layer of the liquid crystal display element is formed Bonding a predetermined phase plate and a polarizing plate to the surface, connecting a tape carrier package (hereinafter referred to as TCP) in which a liquid crystal driving IC is mounted on the liquid crystal display element and a driving external circuit; Above Step of incorporating a crystal display device frame, a case or the like and is characterized in that it comprises a.
[0033]
Since the diffuse reflection element of the present invention is composed of two curved reflection portions having continuously changing inclination angles and is minute, a method for accurately producing the shape is important. An example will be described.
[0034]
First, a pattern in which hemispherical projections or depressions are arranged densely and randomly by numerical analysis methods such as Cell-Dynamical-System model for analyzing phase separation phenomenon that occurs in polymer block copolymers, etc. Is produced as density distribution data, and a photomask for gradation exposure corresponding to the light shielding amount (transmitted light amount) is manufactured using the density data. Next, by using the photomask for gradation exposure and a photosensitive resin that is removed in proportion to the exposure amount and is not easily heated, the diffuse reflection element having a minute and complicated shape can be accurately formed. A reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and clear image can be provided.
[0035]
More specifically,
1) Use a numerical analysis method such as Cell-Dynamical-System model to create a circular phase separation concentration distribution pattern that becomes a diffuse reflection element. 2) Use the creation pattern data to create a half spherical shape. Convex or concavity that is a half spherical sub, which has a diameter / height or depth ratio of approximately the same and is smaller than the diameter of the concavity that forms the base (main). 3) Create a diffuse reflection element with a structure of 3), 3) Create a mask pattern in which the created diffuse reflection elements are closely and randomly arranged in a predetermined region, 4) Use the mask pattern data for a photomask Convert to gradation exposure data, 5) Glass blanks for photomasks using electron beam or laser drawing device (HEBS-Glass Photo mask Blanks), CANYON glass whose transmittance changes depending on the amount of irradiation light of electron beam or laser (Made by MATERIALS) 6) Using the above-described photomask for gradation exposure, a minute diffuse reflection element composed of two curved reflection portions having an inclination angle continuously changing by a photolithography method is closely packed and disorderly. 7) A built-in diffuse reflector that collects the illumination light incident on the liquid crystal display device in a specific direction is manufactured by a step of forming a reflective layer on the resin layer.
[0036]
Similarly, using a numerical analysis method such as a Cell-Dynamical-System model, a circular, rod-like, or string-like phase separation concentration distribution pattern is created, and one phase separation concentration distribution pattern is created from the phase separation concentration distribution pattern. Extract circular pattern data 3) The circular pattern is processed by image processing into a circular shape (1/2 spherical shape) to a 1/4 circular shape (1/8 spherical shape) (1/4 spherical shape <fan < Concentration data generation of convex or concave diffuse reflection elements that are various bases (main) such as half spheres and semicircles (quarter spheres) 4) The above convex or concave bases (main) Concentration of sub-diffuse reflective elements having a diameter smaller than the diameter of the base (main) convex or concave, arranged so as to overlap the base (main) convex or concave using the diffuse reflection element data Data creation, 5) The above-mentioned diffuse reflection of the convex or concave as the basis (main) 6) A diffused element having a structure in which the convex or concave diffused reflective elements that are sub-layers are superposed on each other is created. 6) A diffusely reflective element comprising two (main and sub) curved reflecting portions that change continuously. 7) Create a unit diffusing element that combines at least two or more, 7) Create a density distribution pattern in which the unit diffusing and reflecting elements are arranged in a predetermined area in a close-packed and random manner, and 8) Tone the pattern 9) Conversion into photomask data for exposure, 9) Photomask glass blanks (HEBS-Glass) using the above-described photomask data for gradation exposure and an electron beam or laser drawing apparatus
Photo mask Blanks: Glass whose transmittance changes according to the amount of light emitted from an electron beam or laser (produced by CANYON MATERIALS)). A gradation exposure pattern is formed. 10) A photolithography method using the gradation exposure photomask. Thus, a resin layer is formed in which minute diffusive reflecting elements each having a curved reflecting portion having two continuously changing inclination angles are arranged in a close-packed and disordered manner. 11) A reflecting layer is formed on the resin layer. By a process or the like, a built-in diffuse reflector that can collect the reflected light in a specific direction is manufactured.
[0037]
In addition, in the case of using a single-shot diffuse reflection element in which at least two or more of the diffuse reflection elements are combined, a unit in which the diffuse reflection elements each having a continuously changing inclination angle composed of one curved reflection portion is combined. Because the same reflection characteristics can be obtained with diffuse reflection elements,
1) Creation of convex, concave, circular, bar-like, and string-like phase separation concentration distribution patterns 2) Extracting one circular pattern data from the phase separation concentration distribution pattern 3) Extracting the circular pattern By image processing, a circular shape (1/2 spherical shape) to a 1/4 circular shape (1/8 spherical shape) (quarter sphere <fan <1/2 sphere) or semicircle (quarter) Concentration data generation of various convex or concave diffuse reflection elements such as spherical) 4) Unit diffusion in which at least two or more diffuse reflection elements each having a continuously changing inclination angle are formed by a curved reflection portion are combined. 5) Create a density distribution pattern in which the unit diffuse reflection elements are densely and randomly arranged in a predetermined region, 6) Convert the pattern into photomask data for gradation exposure, and 7) The floor Photomask data for exposure and electron beam Uses a laser lithography system to form gradation exposure patterns on glass masks for photomasks (HEBS-Glass Photo mask Blanks: glass whose transmittance changes according to the amount of electron beam or laser light, manufactured by CANYON MATERIALS). 8) A resin layer in which minute diffuse reflection elements each having a continuously changing inclination angle formed by a curved reflection portion are closely packed and randomly arranged in a photolithography method using the gradation exposure photomask. 9) A built-in diffusive reflecting plate capable of condensing reflected light in a specific direction is produced by a step of forming a reflective layer on the resin layer.
[0038]
The diffuse reflection element of the present invention is an aggregate of minute irregularities composed of two curved reflecting portions for condensing incident light in a specific direction, and in order to obtain the desired reflection performance, one or two It is important to control the three-dimensional shape of the diffuse reflection element composed of the curved reflection portion.
[0039]
Therefore, not only a photomask for gradation exposure is used, but also a photosensitive resin having a characteristic that the film thickness remains in accordance with the exposure intensity is required. In this embodiment, a positive photosensitive resin based on PC302 manufactured by JSR Co. is used, and the above-mentioned approximately 1/4 spherical diffusion element (diameter: 2 to 20 μm, height or depth: 0.2 to 0.2). 1.0 μm) to 1/8 spherical diffusion element (diameter: 2 to 20 μm, height or depth: 0.2 to 1.0 μm) was formed using a phase separation pattern as a guide to form a resin layer .
[0040]
However, the diffuse reflection plate of the present invention is not limited to the above-described method for producing a photomask for gradation exposure and the photosensitive resin.
[0041]
The feature of the diffuse reflector of the present invention is not only a pattern in which the diffuse reflection elements are disordered and close-packed, but also a density pattern can be generated using a numerical analysis method such as a Cell-Dynamical-System model. A gradation exposure photomask for forming a minute convex or concave pattern that forms a quadratic curve can be easily produced.
[0042]
In addition, since a density pattern is generated using a numerical analysis method, pattern cutting at a specific density can be easily performed, so that a mask pattern (pattern size, pattern gap, etc.) suitable for the characteristics of the resin used can be easily produced. .
[0043]
Furthermore, a photomask in which the diffuse reflection elements are arranged in a close-packed and disordered manner using the rod-like or string-like phase separation pattern as a guide as described above 1) Creation of a rod-like and string-like phase separation pattern 2) Creation The resulting density distribution pattern is binarized with a desired threshold value. 3) The unit diffuse reflection elements in which the two or more non-circular diffuse reflection elements are combined on the binarized white or black pattern are disordered (averaged) (Moving amount + changing amount (disorder), etc.) and can be easily manufactured by using an algorithm such as close arrangement.
[0044]
An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having an optimum brightness under the size of the liquid crystal display device and a target illumination condition, and to provide a manufacturing method thereof.
[0045]
In the present invention, 1) there is little incident light from the back direction of the observer, and 2) there is an unusable light component (regular reflection light) that reflects in a direction other than the observation direction, so that the reflected light is observed as efficiently as possible. The present invention relates to a reflective liquid crystal display device having a built-in diffuse reflection plate in which diffuse reflection elements composed of two curved reflection portions with continuously changing inclination angles are approximately the same in order to collect light in the direction of the person. In addition, the present invention relates to a reflective liquid crystal display device capable of obtaining a bright display without auxiliary light in any lighting environment such as indoors, outdoors, daytime, and nighttime.
[0046]
In particular, the feature of the present invention is that phase-differences expressed in a polymer block copolymer or the like are arranged in a close-packed and disorderly manner in which diffusely reflecting elements composed of two curved reflecting portions whose inclination angles that change continuously are substantially equal. Photographic for gradation exposure to generate a density distribution pattern using a numerical analysis method such as Cell-Dynamical-System model and to control the three-dimensional shape using the density distribution data of this phase separation pattern. It is to make a mask.
[0047]
The present invention has a built-in diffusive reflecting plate in which a reflecting film is laminated on a resin pattern in which convex or concave diffusing reflective elements each having two curved surface reflecting portions whose continuously changing inclination angles are substantially equal are formed randomly. A reflection type liquid crystal display device manufacturing method, comprising: a diffusion reflection element for condensing incident light in a specific direction after applying a photosensitive resin to one surface of a glass substrate constituting the reflection plate; The photosensitive resin is exposed, developed, and heat-treated through a gradation exposure photomask for formation to form a fine pattern comprising a curved reflection portion having two continuously changing inclination angles. A step of forming a diffusive reflecting element of a convex part or a concave part, a reflecting layer on the resin layer provided with a diffusing reflective element of a fine convex part or a concave part consisting of a curved reflecting part having two continuously changing inclination angles Form Disordered circular concentration distribution pattern generated using numerical analysis techniques such as the Cell-Dynamical-System model described above for the phase separation phenomenon that occurs in processes, polymer block copolymers, etc., or disordered rods and strings Gradation exposure photomask for forming minute diffuse reflection elements composed of curved reflecting portions having two continuously changing inclination angles by processing the density distribution pattern data of the image into a personal computer or the like and processing the data Data is prepared and a gradation exposure photomask is formed. Through the photomask for gradation exposure, the photosensitive resin is exposed, developed, patterned, and then heat-treated, so that minute diffuse reflection composed of a curved reflection portion having two continuously changing inclination angles. A step of forming a resin layer in which convex portions or concave portions as elements are disordered and closely arranged, a step of forming a reflective film on the resin layer on which a large number of the diffuse reflection elements are arranged, on the reflective film A reflective electrode substrate comprising: a step of forming a flattening layer; a step of forming a plurality of transparent electrodes on the flattening film;
Forming a light shielding layer on the other glass substrate, forming a colored layer on the light shielding film, forming a planarizing layer on the colored layer, and forming a plurality of transparent electrodes on the planarizing layer And a step of combining the color filter substrate and the transparent electrode so that the transparent electrodes face each other, and a step of sealing and sealing liquid crystal in a gap between the reflective electrode substrate and the colored layer substrate. Make the device,
A step of bonding a predetermined phase plate and a polarizing plate to the other surface of the glass substrate on which the colored layer of the liquid crystal display element is formed, a tape carrier package (hereinafter, referred to as a liquid crystal driving IC mounted on the liquid crystal display element) , TCP) and a driving external circuit, and a step of incorporating the liquid crystal display element into a frame, a case or the like completes a reflective liquid crystal display device.
[0048]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of a specific element configuration of a reflective color liquid crystal display device having a new built-in diffuse reflector having a diffuse reflector composed of two curved reflectors having substantially the same inclination angles that change continuously is substantially as follows. It is as follows. First, a passive color liquid crystal display device will be described in detail below.
[0049]
(1) Numerical analysis method of phase separation phenomenon appearing in polymer copolymer or polymer block copolymer (Cahn-Hilliard (-Cook) equation, time-dependent Ginzburg-Landau equation or Cell-Dynamical-System model ( CDS) Using photomasks or transfer molds, printing plates, etc. formed using circular, rod-like or string-like density distribution patterns and binarization patterns generated by equations)
1) The diffusely reflecting elements composed of two curved reflecting portions having substantially the same inclination angles that change continuously are arranged in a close-packed manner and in a disorderly manner.
2) The diffuse reflection element has a shape seen from above in all shapes from approximately a quarter circle to a circle, and its cross-sectional shape is composed of two curved portions,
3) The cross-sectional shape of the diffuse reflection element in the thickness direction is substantially symmetrical.
4) At least the diffusing element is a single element or a combination of two or more elements as the minimum constituent element, and this is used as a guide with the circular, rod-like and string-like patterns generated by the above numerical analysis technique as the guide. And disorganized,
5) A convex part composed of a curved reflection part having two continuously changing inclination angles arranged so that the curved reflection parts of the diffuse reflection element are substantially in the same direction, and satisfying these conditions. Using a transfer roll, a transfer plate, a printing plate, or the like on which a concave pattern is formed, the transfer roll-shaped gold is applied to a photosensitive resin (film thickness: 0.5 to 2.5 μm) applied on a glass substrate. Light (wavelength: 365 nm) is formed on a resin pattern in which a large number of the diffusing elements are formed by a transfer method using a mold (roll speed: 0.1 to 3 m / min) or a flat plate mold, or a printing method using the printing plate. , Light quantity: 50-500mj / cm ² ), Heat (50 to 150 ° C.) and pressure (1 to 12 kg / cm) ² ) And patterning the photosensitive resin, or a light shielding means in which the light shielding ability is continuously changed to the photosensitive resin (film thickness: 0.5 to 2.5 μm) coated on the glass substrate. Exposure through photomask for gradation exposure (wavelength: 365 nm, light quantity: 50 to 500 mj / cm ² A predetermined development and curing, and patterning the diffuse reflection element on the photosensitive resin (semicircle diameter d: 2 to 20 μm, height or depth: 0.2 to 1.0 μm), or A photosensitive resin (film thickness: 0.5 to 2.5 μm) is applied to the glass substrate, and the photosensitivity is obtained through a floor exposure photomask prepared by using a pattern generation simulation technique based on a phase separation phenomenon. Resin exposed (wavelength: 365 nm, light intensity: 50-500 mj / cm ² ) And then developed and cured to pattern a fine convex diffuse reflection element on the photosensitive resin (circle diameter d: 2 to 20 μm, height or depth: 0.2 to 1.0 μm). )) The process of
(2) A thin reflection film (aluminum, aluminum alloy, silver, silver alloy, or the like) is formed on the resin layer on which the diffuse reflection element having two curved reflection portions with continuously changing inclination angles is approximately equal. , Film thickness: 100-300 nm),
(3) forming a flattening layer (acrylic photosensitive resin or non-photosensitive resin, film thickness: 1.0 to 3.0 μm) on the reflective film;
(4) A transparent electrode is formed on the insulating layer (ITO (Indium Tin Oxide), film thickness: 100 to 300 nm) and patterned (number of electrodes: 1920, pitch: 100 μm, gap between electrodes: 8 to 20 μm). Process,
(5) One electrode substrate comprising a step of forming an orientation control film (polyimide, film thickness: 50 to 100 nm, temperature: 230 to 250 ° C.) on the transparent electrode, and a glass substrate
(6) A step of forming a light shielding layer (black pigment dispersion type photosensitive resin, low surface reflection light shielding film thickness such as 3-layer chromium: 0.1 to 1.4 μm, pitch: 100 μm, width: 10 to 25 μm),
(7) A colored layer (red, green, blue or cyan, magenta, yellow, pigment dispersed acrylic photosensitive resin, film thickness: 0.5 to 1.5 μm, pitch: 100 μm, width: 75 on the light shielding layer. ~ 90 μm),
(8) A step of forming a planarizing film (acrylic photosensitive resin, film thickness: 1.0 to 3.0 μm, curing temperature: 230 to 250 ° C./1 hour) on the colored layer;
(9) A transparent electrode is formed on the planarizing film (ITO (Indium Tin Oxide), film thickness: 100 to 300 nm), patterning (number of electrodes: 240, pitch: 300 μm, gap between electrodes: 8 to 20 μm) The process of
(10) Another electrode substrate comprising a step of forming an orientation control film (polyimide, film thickness: 50 to 150 nm, curing temperature: 230 to 250 ° C.) on the transparent electrode,
(11) A spacer material (polymer beads, silica beads, glass fiber, particle diameter: 6 μm) is combined so that the orientation control film surfaces face each other, and the periphery of both electrode substrates is sealed (the spacer material in the epoxy resin). Bonding and sealing with a dispersion of
(12) A liquid crystal display element is formed by a step of sealing and sealing liquid crystal between both electrode substrates.
[0050]
And
(13) A step of bonding a predetermined phase plate and a polarizing plate to the glass substrate on which the reflection plate of the liquid crystal display element is not formed,
(14) connecting a tape carrier package (hereinafter referred to as TCP) in which a liquid crystal driving IC is mounted on the liquid crystal display element and an external driving circuit;
(15) a step of incorporating the liquid crystal display element into a frame, a case, or the like;
Thus, the liquid crystal display device of the present invention is completed.
[0051]
According to the present invention, approximately 1/2 spherical to 1/8 of two curved reflecting portions for reflecting as much as possible light incident from all directions or light incident from a specific direction to the viewer side. A portion corresponding to a pixel electrode having a diffuse reflection element composed of a combination of a plurality of convex portions or concave portions in a range up to a spherical shape, or a combination of a plurality of convex portions or concave portions in a range from approximately 1/2 spherical shape to 1/8 spherical shape. Therefore, a reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image can be provided.
[0052]
Further, according to the present invention, the diffuse reflection element of the convex portion or the concave portion in the range from approximately ½ spherical shape to １／ spherical shape composed of two curved surface reflecting portions having approximately the same inclination angle that changes continuously is circular, Since the rod-like or string-like phase separation pattern is used as a guide and arranged in a dense and random manner, incident light can be efficiently focused in the direction of the observer even in any lighting environment. A low-cost reflective liquid crystal display device capable of displaying a high image can be provided.
[0053]
Furthermore, according to the present invention, a large number of diffusing elements of convex portions or concave portions ranging from approximately 1/2 spherical shape to 1/8 spherical shape composed of two curved reflecting portions whose inclination angles that continuously change are substantially equal are formed. Because pattern data for producing transfer rolls, plates, photomasks for gradation exposure, etc. can be generated using a computer simulation method for analyzing phase separation phenomena that occur in polymer block copolymers, etc. Since the diffuse reflection elements can be arranged randomly and most densely, a low-cost reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image can be provided.
[0054]
Furthermore, according to the present invention, a pattern in which diffuse reflection elements that can be arbitrarily controlled by computer simulation are arranged in a string-like, rod-like or circular disorderly and close-packed pattern is formed on the transfer roll, plate mold, photomask, Because it is used as a pattern, incident light is efficiently directed in a specific direction by controlling only the arrangement direction of the diffuse reflection elements without changing the cross-sectional shape of the two curved reflection portions whose inclination angles that change continuously are substantially equal. Since the light can be condensed well, a reflective liquid crystal display device and a diffusive reflector having desired reflection characteristics can be provided.
[0055]
In addition, as a main (basic) pattern for arranging the diffuse reflection elements having two curved reflection portions whose inclination angles that change continuously approximately equal to each other randomly and closely, a phase such as a circle, a rod, or a string is used. Transferring the phase separation generation pattern obtained by the computer simulation method for analyzing the separation phenomenon into a computer, performing data processing, and correcting the pattern so that the diffuse reflection elements are disordered and close-packed. Alternatively, a photomask or transfer mold most suitable for a forming method such as a photolithographic method can be easily formed, so that not only a reflecting plate that can collect incident light from any direction in an observer direction can be formed, Incident light can be collected more efficiently by arranging unit diffuse reflection elements, which are a combination of multiple diffuse reflection elements, in a close-packed and disorderly manner. Since it is, brighter, high-contrast images can be provided a reflection type liquid crystal display device and the reflector can be displayed.
[0056]
Next, the case of an active matrix type color liquid crystal display device will be described in detail below.
(1) Thin film transistor (gate electrode (material: chromium, film thickness:
100 to 300 nm, preferably 150 nm), gate insulating film (material: silicon nitride, film thickness: 200 to 700 nm, preferably 350 nm), amorphous silicon layer (material: amorphous silicon, film thickness: 50 to 300 nm, preferably 200 nm) , Amorphous silicon layer doped with n-type impurities and phosphorus (material: amorphous silicon, film thickness: 10 to 100 nm, preferably 20 nm), drain electrode (material: chromium, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm), source Forming an electrode (material: chrome, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm), drain wiring (material: chrome, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm);
(2) forming a protective film (material: silicon nitride, film thickness: 200 to 900 nm, preferably 350 nm),
(3) The convex part of the minute diffuse reflection element or the curved reflection part of the concave part composed of the curved reflection part having two continuously changing inclination angles for condensing the incident light in a specific direction is substantially in the same direction ( Photomask formed in a close-packed and disordered manner (for example, arranged using circular, rod-like and string-like phase separation patterns as guides), and transfer An organic insulating layer (material: acrylic resin, film thickness: 500 to 3000 nm, preferably 2000 nm) having projections and depressions for condensing incident light in a predetermined direction is formed using a mold roll or mold plate And a step of forming a contact hole,
(4) forming a reflective film (material: aluminum, silver and silver alloy, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm) on the resin layer;
(5) One electrode substrate comprising a step of forming an orientation control film (material: polyimide resin, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm) on the reflective film;
(6) A step of forming a light shielding layer (material: chromium and chromium oxide, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) on a glass substrate;
(7) A step of forming a colored layer (base material: acrylic resin, dispersion material: pigment, film thickness: 1000 to 3000 nm, preferably 1500 nm) on the light shielding layer,
(8) forming a planarizing layer (material: acrylic resin, film thickness: 1000 to 3000 nm, preferably 2000 nm) on the colored layer;
(9) forming a transparent electrode (material: ITO (Indium Tin Oxide), film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm) on the planarizing layer;
(10) the other substrate comprising the step of forming orientation control (material: polyimide resin, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) on the transparent electrode; and (11) mutual orientation control film surfaces. Combined with spacer materials (polymer beads, silica beads, glass fiber, particle size: 5 μm) so as to face each other, and the periphery of both electrode substrates is bonded and sealed with a sealing material (the spacer material dispersed in epoxy resin) Process,
(12) A liquid crystal display element is formed by a step of sealing and sealing liquid crystal between both electrode substrates.
[0057]
And
(13) A step of bonding a predetermined phase plate and a polarizing plate to the glass substrate on which the reflection plate of the liquid crystal display element is not formed,
(14) connecting a tape carrier package (hereinafter referred to as TCP) in which a liquid crystal driving IC is mounted on the liquid crystal display element and an external driving circuit;
(15) a step of incorporating the liquid crystal display element into a frame, a case, or the like;
Thus, the liquid crystal display device of the present invention is completed.
[0058]
According to the present invention, from approximately ½ spherical shape to ¼ comprising two curved reflecting portions for reflecting as much as possible light incident from all directions or light incident from a specific direction to the viewer side. A unit diffuse reflection element consisting of a combination of at least two convex portions or concave portions in a range up to a sphere, or a combination of at least two convex portions or concave portions in a range from about a half sphere to a quarter sphere is provided in a portion corresponding to a pixel electrode. Since the reflecting plates arranged in a disordered and close-packed manner are built in, a reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image can be provided.
[0059]
In addition, according to the present invention, the diffuse reflection element of the convex portion or the concave portion in the range from approximately ½ spherical shape to ¼ spherical shape, which is composed of two curved reflecting portions whose inclination angles that change continuously are substantially equal, is the closest. In addition, the circular, rod-like, or string-like phase separation pattern that can be arranged randomly is used as a guide, so that incident light can be efficiently collected in the direction of the observer even in any lighting environment. A low-cost reflective liquid crystal display device capable of displaying a high-contrast image can be provided.
[0060]
Furthermore, according to the present invention, the convex or concave diffusion elements in the range from approximately ½ spherical to ¼ spherical are composed of two curved reflecting portions having substantially the same inclination angles that change continuously. Computer simulation method for analyzing phase separation phenomenon in which pattern data for producing transfer rolls, plates or gradation exposure photomasks, etc., which are randomly formed, are expressed in polymer block copolymers, etc. Since the diffuse reflection elements can be arranged randomly and most densely, it is possible to provide a low-cost reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image.
[0061]
Furthermore, according to the present invention, a pattern in which diffuse reflection elements that can be arbitrarily controlled by computer simulation are arranged in a string-like, rod-like or circular disorderly and close-packed pattern is formed on the transfer roll, plate mold, photomask, Because it is used as a pattern, incident light can be efficiently directed in a specific direction simply by controlling the arrangement direction of the diffuse reflection elements without changing the cross-sectional shape of the two curved reflection portions having substantially the same inclination angle. Since the light can be condensed, it is possible to provide a reflective liquid crystal display device and a diffuse reflector that have desired reflection characteristics.
[0062]
In addition, as a main (basic) pattern for arranging the diffuse reflection elements having two curved reflection portions having continuously changing inclination angles approximately equal to each other in a disorderly and close-packed manner, there are phases such as a circular shape, a rod shape or a string shape. Transferring the phase separation generation pattern obtained by the computer simulation method for analyzing the separation phenomenon into a computer, performing data processing, and correcting the pattern so that the diffuse reflection elements are disordered and close-packed. Alternatively, a photomask or transfer mold most suitable for a forming method such as a photolithographic method can be easily formed, so that not only a reflecting plate that can collect incident light from any direction in an observer direction can be formed, Incident light can be collected more efficiently by arranging a large number of units in which multiple diffuse reflection elements are assembled. Reflective Rui display can be obtained a liquid crystal display device and the reflector can be provided.
[0063]
In addition, formation of an organic insulating layer in which minute diffuse reflection elements composed of curved surface portions having two continuous inclination angles for condensing incident light in the above-mentioned (4) in a specific direction are arranged in a close-packed and disorderly manner. Is described in detail below.
(1) Numerical analysis method of phase separation phenomenon expressed in polymer copolymer or polymer block copolymer (Cahn-Hilliard (-Cook) equation, time-dependent Ginzburg-Landau equation or Cell-Dynamical-System model ( CDS) Using a photomask formed using a circular, rod-like or string-like density distribution pattern and binarization pattern generated by the equation etc.) 1) The continuously changing inclination angle is roughly The diffuse reflection elements composed of two equal curved reflection portions are arranged in a close-packed and disorderly manner,
2) The diffuse reflection element has a shape seen from above in all shapes from a quarter circle to a circle, and its cross-sectional shape is composed of a curved portion and a straight portion,
3) The cross-sectional shape of the diffuse reflection element in the thickness direction is substantially symmetrical.
4) At least the diffusing element is a single element or a combination of two or more of the diffusion elements as a minimum constituent element, which is the closest to the circular, bar-like, and string-like patterns generated by the numerical analysis method, and Placed randomly,
5) A convex part composed of a curved reflection part having two continuously changing inclination angles, which is arranged so that the curved reflection parts of the diffuse reflection element are substantially in the same direction, and satisfying these conditions. Coating on the protective film (material: silicon nitride, film thickness: 200 to 900 nm, preferably 350 nm) 28 using a transfer polymer sheet, a transfer roll, a transfer plate, and a printing plate on which a concave pattern is formed. Organic insulating layer (material: acrylic resin, film thickness: 200-900 nm, preferably 350
nm), a large number of diffusion elements are formed by a transfer method using a transfer roll mold (roll speed: 0.1 to 3 m / min) or a flat mold, and a printing method using the printing plate. Light (wavelength: 365 nm, light quantity: 50 to 500 mj / cm) ² ), Heat (50 to 150 ° C.) and pressure (1 to 12 kg / cm) ² ) And patterning the diffusion element on the organic insulating layer, or an organic insulating layer (material) applied on a protective film (material: silicon nitride, film thickness: 200 to 900 nm, preferably 350 nm) 28 : Acrylic resin, film thickness: 200 to 900 nm, preferably 350 nm) exposure (wavelength: 365 nm, light quantity: 50 to 500 mj / light) through a light shielding means (tone exposure photomask) whose light shielding ability is continuously changed cm ² And a convex or concave portion in the range from approximately 1/2 spherical to 1/8 spherical composed of two curved reflecting portions whose inclination angles continuously changing to the organic insulating layer after predetermined development and curing are substantially equal. Or a unit diffuse reflection element composed of a combination of at least two projections or depressions in a range from approximately ½ spherical to ８ spherical, and is disposed in a predetermined region corresponding to the pixel electrode in a disordered and most dense manner. Or an organic insulating layer (material: acrylic resin, film) applied on the protective film (material: silicon nitride, film thickness: 200 to 900 nm, preferably 350 nm) 28 (Thickness: 200 to 900 nm, preferably 350 nm) Photo for floor exposure produced using a simulation technique for analyzing the phase separation phenomenon expressed in a polymer block copolymer or the like Through the disk, exposing said photosensitive resin (wavelength: 365 nm, light intensity: 50 to 500 mJ / cm ² ), Followed by predetermined development and curing to pattern the diffuse reflection element on the organic insulating layer,
(2) A reflective film (aluminum, aluminum alloy, silver, silver alloy, etc.) is formed on the organic insulating layer on which the diffuse reflection element having two curved reflecting portions having substantially the same inclination angles that change continuously is patterned. A diffuse reflection layer capable of efficiently condensing light incident from all directions or light incident from a specific direction in the viewer direction by a process of forming a thin film (film thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) Form.
[0064]
According to the present invention, from two curved surface reflecting portions having substantially the same continuously changing inclination angles for reflecting as much as possible light incident from all directions or light incident from a specific direction to the viewer side. Unit diffuse reflection consisting of a combination of at least two projections or depressions ranging from approximately 1/2 sphere to 1/8 sphere, or a combination of at least two projections or depressions ranging from approximately 1/2 sphere to 1/8 sphere. Reflective liquid crystal display device capable of displaying bright and high-contrast images, since the elements are arranged in a disordered and densest arrangement in the part corresponding to the pixel electrode it can.
[0065]
Further, according to the present invention, the diffuse reflection elements of the convex or concave portions in the range from approximately ½ spherical shape to なる spherical shape composed of two curved reflecting portions whose inclination angles that continuously change are substantially equal are closely packed, In addition, since the circular, bar-like or string-like phase separation pattern that can be arranged randomly is used as a guide, incident light can be efficiently condensed in the direction of the observer even in any lighting environment, and it is bright and A low-cost reflective liquid crystal display device capable of displaying a high-contrast image can be provided.
[0066]
Furthermore, according to the present invention, a large number of diffusing elements of convex portions or concave portions ranging from approximately 1/2 spherical shape to 1/8 spherical shape composed of two curved reflecting portions whose inclination angles that continuously change are substantially equal are formed. Because pattern data for producing transfer rolls, plates, photomasks for gradation exposure, etc. can be generated using a computer simulation method for analyzing phase separation phenomena that occur in polymer block copolymers, etc. Since the diffuse reflection elements can be arranged randomly and most densely, a low-cost reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image can be provided.
[0067]
Furthermore, according to the present invention, a pattern in which diffuse reflection elements that can be arbitrarily controlled by computer simulation are arranged in a string-like, rod-like or circular disorderly and close-packed pattern is formed on the transfer roll, plate mold, photomask, Because it is used as a pattern, incident light can be efficiently directed in a specific direction simply by controlling the arrangement direction of the diffuse reflection elements without changing the cross-sectional shape of the two curved reflection portions having substantially the same inclination angle. Since the light can be condensed, it is possible to provide a reflective liquid crystal display device and a diffuse reflector that have desired reflection characteristics.
[0068]
In addition, as a main (basic) pattern for arranging the diffuse reflection elements having two curved reflection portions having continuously changing inclination angles approximately equal to each other in a disorderly and close-packed manner, there are phases such as a circular shape, a rod shape or a string shape. Transferring the phase separation generation pattern obtained by the computer simulation method for analyzing the separation phenomenon into a computer, performing data processing, and correcting the pattern so that the diffuse reflection elements are disordered and close-packed. Alternatively, a photomask or transfer mold most suitable for a forming method such as a photolithographic method can be easily formed, so that not only a reflecting plate that can collect incident light from any direction in an observer direction can be formed, Incident light can be collected more efficiently by arranging a large number of units in which multiple diffuse reflection elements are assembled. Torque, high-contrast image can be provided a reflection type liquid crystal display device and the diffuse reflector can be displayed.
[0069]
Next, an active addressing reflection type liquid crystal display device suitable for implementing the present invention will be mainly described.
[0070]
However, since the present invention does not depend on the liquid crystal driving method, it can be applied to any driving type liquid crystal display device such as an active addressing method and a passive method, and can be applied to an active addressing type reflective liquid crystal display device. It is not limited. Further, the directional diffuse reflector of the present invention can be applied by any manufacturing method such as a photolithographic method, a transfer method, and a printing method, and is not limited to the manufacturing method.
[0071]
Example 1
The diffusive reflective element of the present invention having a 1/2 spherical convex part or concave part composed of two curved reflecting parts having substantially the same inclination angle which is continuously changed and used for a diffuse reflection plate of a reflective liquid crystal display device is polymerized together with a polymer block. FIG. 1 shows an embodiment in which the layers are arranged in a close-packed and disordered manner by utilizing a phase separation phenomenon or the like that appears in coalescence. FIG. 4A shows a phase separation phenomenon in which a ½ spherical diffuse reflecting element 1 composed of two curved reflecting portions having substantially the same inclination angle that changes continuously is expressed by a polymer block copolymer or the like. It is a figure which shows the photomask pattern arrange | positioned densely and disorderly, the part shown by black is a part used as the diffuse reflection element which has the transmittance | permeability corresponding to a pattern shape, and the part shown by white is transmission . However, depending on the photosensitive material used, it is necessary to invert the black portion and the white portion in the same pattern. This gradation exposure mask has a transmission intensity corresponding to the shape of the diffuse reflection element by using a laser drawing device on the HEBS photomask blank glass of Canyon Materials and controlling the irradiation time of the laser beam. A photomask for gradation exposure was prepared. Using this mask, a ½ spherical diffuse reflection element 1 (d) composed of two curved reflection portions whose inclination angles continuously changing with photoresist (JSR, model: PC302, film thickness: 1.5 μm) are approximately equal. : 2 to 20 μm, h: 0.2 to 1.0 μm, d ′: 0.7 to 7 μm, h ′: 0.035 to 0.35 μm) Built-in diffuse reflector by providing a belling layer (JSR, model: PC407, film thickness: 1.0 μm) and further laminating a metal film (film thickness: 0.1 μm) such as aluminum or silver thereon Formed. By using a diffuse reflector that has a diffuse reflection element with extremely low generation of specularly reflected light components that do not contribute to the brightness of the present invention, it becomes possible to efficiently collect light incident from the outside toward the observer. Therefore, a reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image can be provided.
[0072]
FIG. 4B is a detailed view of two diffuse reflection elements of the present invention, in which the continuously changing inclination angles are substantially equal, and shows a diffuse reflection element having a convex sub-curve reflection portion. In the figure, a diffuse reflection element 1 composed of a main curved surface reflecting portion 2 and a sub curved surface reflecting portion 3 according to the present invention is viewed from above, and a cross-sectional view taken along the line AA ′. The diameter was 2 to 20 microns and the height was 0.1 to 1.0 microns. The diameter of the sub-curve reflecting portion 3 was 0.7 to 7 microns and the height was 0.035 to 0.35 microns.
[0073]
Originally, the inclination angle range of the main and sub-curved reflection portions 2 and 3 should be set in accordance with the size and usage pattern of mobile phones, notebook computers, etc., but in this embodiment, mobile devices such as mobile phones and PDAs. Assuming a corresponding diffuse reflector, it was set to a range of 1.5 to 15 °, preferably 2 to 12 °.
[0074]
FIG. 4C is a detailed view of two diffuse reflection elements having substantially the same inclination angle which changes continuously in the present invention, and the sub-curve reflection portion 3 shows a concave diffuse reflection element. In the figure, a diffuse reflection element 1 composed of a main curved surface reflecting portion 2 and a sub curved surface reflecting portion 3 according to the present invention is viewed from above, and a cross-sectional view taken along the line AA ′. The diameter was 2 to 20 microns and the height was 0.1 to 1.0 microns. The diameter of the planar reflecting portion 3 was 0.7 to 7 microns and the depth was 0.035 to 0.35 microns. Originally, the inclination angle range of the sub-curved surface reflection portion 3 is a value that should be set according to the size and usage pattern of a mobile phone, a notebook computer, etc., but in this embodiment, diffuse reflection corresponding to a mobile device such as a mobile phone or a PDA. Assuming a plate, it was set to a range of 1.5 to 15 °, preferably 2 to 12 °.
[0075]
FIG. 2 to FIG. 4 show another diffuse reflection element composed of two curved reflection portions of the present invention with continuously changing inclination angles substantially equal. The diffuse reflection element 1 shown in the figure has a shape other than circular when viewed from above. In each figure, (a) shows a diffuse reflection element having a convex sub-curve reflection portion 3 and (b) shows a diffuse reflection element having a concave sub-curve reflection portion 3. In addition, the shape of the diffuse reflection element shown in the same figure was set to the same condition as that of the circular diffuse reflection element as viewed from above. Therefore, the shape of each diffuse reflection element 1 shown in the figure is that the main curved surface reflecting portion 2 has a diameter of 2 to 15 microns, a height of 0.1 to 1.0 microns, and the sub curved surface reflecting portion 3 has a diameter of 0.1. 7 to 7 microns and height or depth is 0.035 to 0.35 microns. In FIG. 2, the shape of the diffuse reflection element 1 composed of the main curved surface reflecting portion 2 and the sub curved surface reflecting portion 3 as viewed from above is a shape in which the fan is greatly expanded, and the apex angle Φ is approximately 180 ° <Φ <360. It satisfies the following conditions. FIG. 3 shows that the shape of the diffuse reflection element 1 composed of the main curved surface reflecting portion 2 and the sub curved surface reflecting portion 3 viewed from the top surface is a semicircular shape, and the apex angle Φ satisfies the condition of approximately Φ = 180 °. It is. FIG. 4 shows that the shape of the diffuse reflection element 1 composed of the main curved surface reflecting portion 2 and the sub curved surface reflecting portion 3 viewed from the top surface is a fan shape, and the apex angle Φ satisfies the condition of approximately 90 ° <Φ <180. It is. By using a diffuse reflection plate characterized in that these diffuse reflection elements are arranged in a close-packed and disordered manner, a reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image can be provided.
[0076]
In the reflective liquid crystal display device compatible with mobile devices, the main and sub-curved reflection portions 2 and 3 of each diffuse reflection element 1 are arranged so as to face the illumination light direction, and the AA of each diffuse reflection element 1 is taken. In the cross-sectional view, it is desirable to make the inclination angle of the main curved surface reflecting portion 2 almost symmetrical, because the illumination light can be efficiently condensed in the observer direction.
[0077]
In the figure, d is the diameter of the main curved surface reflecting portion, h is the height or depth of the main curved surface reflecting portion, d 'is the diameter of the sub curved surface reflecting portion, and h' is the sub curved surface reflecting portion. Height or depth.
[0078]
FIG. 5 shows a cross-sectional structure of a liquid crystal display device incorporating a diffusive reflection plate having a diffusive reflection element composed of two curved reflection portions having substantially the same inclination angle that changes continuously. As shown in the figure, a gate electrode (material: chrome, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm) 21, a gate insulating film (material: silicon nitride, film thickness: 200 to 700 nm, preferably on a substrate 20 350 nm) 22, amorphous silicon layer (material: amorphous silicon, film thickness: 50 to 300 nm, preferably 20 nm) 23, contact compensation layer (film thickness: 10 to 100 nm, which is an amorphous silicon layer doped with phosphorus as an n-type impurity) 24, preferably drain electrode (material: chrome, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm) 25, source electrode (material: chrome, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm) 26, drain wiring (material) : Chrome, film thickness: 100-300 nm, preferably 150 n ) 27, protective film (material: silicon nitride, film thickness: 200 to 900 nm, preferably 350 nm) 28, an organic insulating layer on the surface of which the diffuse reflection element 1 including the main curved surface reflecting portion 5 and the sub curved surface reflecting portion 6 is formed. (Material: acrylic resin, film thickness: 500-3000 nm, preferably 2000 nm) 29, contact hole 30, reflective electrode (material: aluminum, silver and silver alloy, film thickness: 100-300 nm, preferably 200 nm) 31, orientation One electrode substrate on which a control film (material: polyimide resin, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) 32 is formed, and a light shielding layer (material: chromium and chromium oxide, film thickness: 100 to 100) on the substrate 40. 300 nm, preferably 200 nm 41, colored layer (base material: acrylic resin, dispersion material: pigment, film thickness: 1000 to 3000 nm, preferably 1500 nm) 42, protective film (material: acrylic resin, film thickness: 500 to 2000 nm, preferably 1000 nm) 43, common electrode (material: ITO, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) 44, alignment control film ( (Material: polyimide resin, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) is a reflection type liquid crystal display element 50 in which the other electrode substrate 45 is opposed to each other through a liquid crystal 33, and further an observer The retardation plate 46 and the polarizing plate 47 are arranged on the glass substrate on the side to form a reflective liquid crystal display device 60.
[0079]
In the present invention, illumination light that is incident from all directions is arranged on the surface of the organic insulating layer 29 by arranging the hemispherical diffuse reflection elements 1 including the main curved surface reflecting portion 5 and the sub curved surface reflecting portion 6 in a close-packed and random manner. Can be efficiently collected and emitted in the direction of the observer, so that a reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image can be provided. In this example, as a method of arranging the diffuse reflection elements in a predetermined region in a close-packed and disorderly manner, a phase separation pattern such as a circular shape, a string shape, or a rod shape expressed in a polymer block copolymer or the like is used. By using the pattern and using the pattern as a guide, the diffuse reflection elements are arranged to achieve both the close-packed arrangement and the random arrangement of the diffuse reflection elements.
[0080]
The liquid crystal display device incorporating the diffuse reflection plate having the diffuse reflection element of the present invention is used especially for portable PCs and PDAs used by an observer, and notebook PCs and monitor applications used on a desk. The liquid crystal display device is effective in a wide range, and a reflective liquid crystal display device with less specular reflection light that degrades the display image can be provided. However, the diffuse reflection element should be selected to be suitable for the equipment to be used, and it is important that the diffuse reflection element has a shape and a size that can be arranged in a predetermined region in a random manner. That is, the shape, size, and the like of the diffuse reflection element should be determined in consideration of the lighting environment in which the device is used, and are not limited to the present embodiment.
[0081]
(Example 2)
FIG. 6 shows the basic idea of the present invention with respect to a diffuse reflector suitable for a reflective liquid crystal display device for portable equipment. The figure (a) is a figure which shows the illumination state at the time of the reflection type display mounted in portable information equipment, (b) is for diffusely reflecting for the diffuse reflector suitable for the illumination conditions of (a). The figure which looked at the minimum component from the upper direction is shown. As shown in FIG. 4A, when observing a reflective display mounted on a portable information device outdoors and indoors, illumination light 14 from the upper direction and the left and right directions is effective, but from the lower direction. The illumination light 15 is blocked by the observer 16 and does not act effectively. Therefore, in the present invention, the main curved surface reflecting portion 5 and the sub-curved surface reflection having a shape in which the fan as shown in FIG. Combined with a diffuse reflection element composed of a portion 6 and a diffuse reflection element composed of a main curved surface reflection portion 5 and a sub-curve reflection portion 6 that are semicircular (1/4 spherical) continuously changing inclination angles are substantially equal. The essence is that the unit diffuse reflection elements as constituent elements are arranged in a predetermined region so as to be closest and disordered.
[0082]
In other words, the present invention
1) Occupied area of the unit diffuse reflection element is substantially the same as a circular convex portion which is a conventional unit diffuse reflection element;
2) The unit diffuse reflection elements that satisfy the condition for efficiently condensing only the effective illumination light 14 in the direction of the viewer 16 are arranged in a predetermined area in a close-packed and disorderly manner, so that the conventional diffuse reflection element can be obtained. The present invention provides a diffusive reflector that is approximately twice as bright as that of the present invention, and a reflective liquid crystal display device using the same. A liquid crystal display suitable for a portable information device that can be used indoors / outdoors, during daytime / nighttime lighting conditions, by combining the front light utilizing the idea of the present invention and the reflective liquid crystal display device of the present invention. A device can be provided.
[0083]
As a specific diffusive reflector for a reflective liquid crystal display device that satisfies the above-mentioned conditions, it is composed of approximately one-quarter convex or concave portions composed of two curved reflecting portions that continuously change in inclination angle and are substantially equal. At least two or more diffuse reflection elements are combined into a unit diffuse reflection element, and by utilizing a phase separation phenomenon expressed in a polymer block copolymer or the like, the unit diffuse reflection element is closely packed, FIG. 7 shows an example in which the arrangement is random. FIG. 2A shows that the main and sub-curve reflection portions of a substantially quarter-spherical diffuse reflection element composed of two curved reflection portions having substantially the same inclination angles that change continuously are oriented in substantially the same direction. FIG. 8B is a diagram showing a photomask pattern 17 in which two unit diffuse reflection elements arranged in a close-packed and disordered manner using a phase separation phenomenon expressed in a polymer block copolymer or the like are shown in FIG. (C) is a figure which shows the unit diffuse reflection element formed with the organic insulating material etc. which made the sub-curve reflective part convex or concave. In FIG. 6A, the black portion is a portion that becomes a unit diffuse reflection element having a light shielding capability corresponding to the pattern shape of the unit diffuse reflection element shown in FIGS. Is a transmission part for removing the photosensitive material. However, depending on the photosensitive material used, it is necessary to invert the black portion and the white portion in the same pattern. In this embodiment, as a gradation exposure mask having a light shielding ability corresponding to a pattern shape, a blank glass for a HEBS photomask manufactured by Canyon Material Co., Ltd. and a laser drawing apparatus (or an EB drawing apparatus) are used, and a laser beam irradiation time is used. By controlling the above, a photomask having a light shielding rate corresponding to the shape of the diffuse reflection element was produced. Using this mask, the photoresist (JSR, model: PC302, film thickness: 1500 nm) is a substantially quarter-spherical diffuse reflection element 1 (consisting of two curved reflection portions having approximately the same inclination angle that changes continuously). A leveling layer (JSR, model: PC407, film thickness: 1000 nm) for forming smooth unevenness is provided thereon, and aluminum, silver and silver are further formed thereon. A metal film (film thickness: 100 nm) such as an alloy was laminated to form a built-in diffuse reflector.
[0084]
As shown in FIGS. 5B and 5C, the unit diffuse reflection element formed of an organic insulating material or the like has a main curved reflection portion 5 (d: 2 to 20 μm, h: 0.1 to 1.0 μm). And a sub-curved surface reflection portion 6 (d ′: 0.7 to 7 μm, h ′: 0.035 to 0.35 μm) are combined to form a unit diffuse reflection element having an approximate diameter d. By dividing the hemispherical projection into two and arranging the curved reflection portions in the same direction, the light incident from the left direction and the vertical direction on the same paper surface is hemispherical in the direction perpendicular to the paper surface. The light can be condensed approximately twice as much as the convex. Further, by providing a sub-curved surface reflecting portion 6 having an inclination angle substantially the same as the inclination angle of the main curved surface reflecting portion and having a d ′ smaller than d of the main curved surface reflecting portion in the vicinity of the top that tends to be a flat end portion in the diffusing element. Since a light component that deteriorates the display can be removed, a reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image can be provided.
[0085]
In addition, at least 2 diffuse reflection elements consisting of approximately a quarter spherical convex portion or concave portion composed of a main curved surface reflecting portion 5 and a sub-curved surface reflecting portion 6 having substantially the same inclination angle that continuously change according to the present invention. FIG. 8 shows a method of achieving disorder in the unit diffuse reflection element itself in a diffuse reflector in which one or more unit diffuse reflection elements are arranged in a close-packed and disordered manner. FIG. 2A shows that the main and sub-curve reflection portions of a substantially quarter-spherical diffuse reflection element composed of two curved reflection portions having substantially the same inclination angles that change continuously are oriented in substantially the same direction. It is a figure which shows the photomask pattern 17 which arrange | positioned the unit diffuse reflection element arranged side by side using the phase-separation phenomenon expressed with a polymer block copolymer etc. in close proximity and disorder | damage | failure, (b)-( e) is a unit diffuse reflection element formed by combining two approximately quarter-spherical diffuse reflection elements each composed of a main curved surface reflection portion 5 and a sub curved surface reflection portion 6 to be formed on the diffuse reflection plate of this embodiment. It is a figure which shows arrangement | positioning when it sees from, and is a figure explaining the combination of the diffuse reflection element for providing disorder | damage | disordering also in unit diffuse reflection element itself.
[0086]
In FIG. 5A, the black portion is a portion that becomes a unit diffuse reflection element having a light shielding capability corresponding to the pattern shape of the unit diffuse reflection element shown in FIGS. Is a transmission part for removing the photosensitive material. However, depending on the photosensitive material used, it is necessary to invert the black portion and the white portion in the same pattern. In this embodiment, as a gradation exposure mask having a light shielding ability corresponding to a pattern shape, a blank glass for a HEBS photomask manufactured by Canyon Material Co., Ltd. and a laser drawing apparatus (or an EB drawing apparatus) are used, and a laser beam irradiation time is used. By controlling the above, a photomask having a light shielding rate corresponding to the shape of the diffuse reflection element was produced. Using this mask, the photoresist (JSR, model: PC302, film thickness: 1500 nm) is a substantially quarter-spherical diffuse reflection element 1 (consisting of two curved reflection portions having approximately the same inclination angle that changes continuously). A leveling layer (JSR, model: PC407, film thickness: 1000 nm) for forming smooth unevenness is provided thereon, and aluminum, silver and silver are further formed thereon. A metal film (film thickness: 100 nm) such as an alloy was laminated to form a built-in diffuse reflector.
[0087]
In FIGS. 5B and 5C, the distance between two diffuse reflection elements composed of a main curved surface reflecting portion 5 and a sub-curved surface reflecting portion 6 having a continuously changing inclination angle of the present invention is approximately random. The unit diffuse reflection element is shown as viewed from above, and its cross-sectional shape is not shown. However, the diameter of the main curved reflection part 5 is 2 to 20 microns and the height is 0.1 to 1.0. The diameter of the sub-surface reflecting portion 6 is 0.7 to 7 microns, and the height is 0.035 to 0.35 microns. FIGS. 4D and 4E show a combination of two diffuse reflection elements composed of a main curved surface reflecting portion 5 and a sub-curved surface reflecting portion 6 of the present invention, in which the continuously changing inclination angles are substantially equal. The unit diffuse reflection element whose direction is disordered is shown as viewed from above, and its cross-sectional shape is not shown, but the diameter of the main curved reflection part 5 is 2 to 20 microns and the height is 0. The diameter of the sub-curve reflecting portion 6 was set to 0.7 to 7 microns and the height was set to 0.035 to 0.35 microns. Originally, the inclination angle range of the main and sub-curved reflection portions 5 and 6 should be set in accordance with the size and use form of mobile phones, notebook computers, etc., but in this embodiment, mobile devices such as mobile phones and PDAs. Assuming a corresponding diffuse reflector, it was set to a range of 1.5 to 15 °, preferably 2 to 12 °.
[0088]
As shown in the figure, the unit diffuse reflection elements are combined to form a unit diffuse reflection element so that the unit diffuse reflection element itself can be disordered, and the unit diffuse reflection elements are arranged in the closest and disorderly manner. By incorporating the plate into the liquid crystal display element, coloring due to interference that deteriorates the image can be eliminated, so that a reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image can be provided.
[0089]
In addition, as shown in FIG. 5A, the unit diffuse reflection elements that can be disordered by themselves using the phase separation pattern expressed in the polymer block copolymer or the like are closely packed and disordered. By disposing in this manner, it is possible to eliminate the occurrence of coloration due to interference that degrades the image, so that it is possible to provide a reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image.
[0090]
Furthermore, another embodiment of the diffuse reflector having a convex or concave diffuse reflection element composed of two curved reflection parts having substantially the same inclination angle which is continuously changed, which is used in the reflective liquid crystal display device of the present invention. As shown in FIG. FIG. 6A shows unit diffuse reflection elements 8, 9, 10 and 11 formed by combining two quarter-spherical diffuse reflection elements each composed of two curved reflection portions having substantially the same inclination angles that change continuously. Is a diagram showing a photomask pattern in which circular, rod-like and string-like patterns expressed in a polymer block copolymer or the like are arranged as a guide to arrange the dots in a close-packed and disorderly manner, and the black portion (light shielding (Pattern part) is a combination diffuse reflection element part, which is a part that becomes a convex part or a concave part. However, depending on the material used, it is necessary to invert the black portion and the white portion in the same pattern. Further, in order to accurately form the shape of the unit diffuse reflection element composed of the two curved reflection portions 5 and 6 having substantially the same inclination angle that changes continuously, the black portion (light-shielding portion) of the mask pattern has a gradation. It is desirable to have a controlled pattern.
[0091]
FIGS. 7B to 7E are views of the above-described combination unit diffuse reflection elements 8, 9, 10 and 11 as viewed from above. FIG. 2B shows a unit diffuse reflection element in which a diffuse reflection element having a shape in which a fan is greatly expanded and a semicircular diffuse reflection element are combined, and FIG. A unit diffuse reflection element in which a reflection element and a fan-like diffuse reflection element are combined is shown. FIG. 4D shows a unit diffuse reflection element in which two diffuse reflection elements having a shape in which a fan is greatly expanded are combined. (E) shows a unit diffuse reflection element 11 in which a semicircular diffuse reflection element and a fan-like diffuse reflection element are combined. These unit diffuse reflection elements are approximately the same as the area occupied by conventional circular convex unit diffuse reflective elements, and have a reflection plate with a built-in diffuse reflective plate in which conventional circular convex unit diffuse reflective elements are arranged. Compared with the liquid crystal display device, the area of the diffuse reflection element that collects the illumination light from the upper and left and right directions in the direction of the viewer is approximately doubled, and thus the brightness is also approximately doubled.
[0092]
In this embodiment, the curved reflection portions of the diffuse reflection elements are arranged so as to be substantially in the same direction. However, the arrangement of the diffuse reflection elements should be determined in consideration of the usage state of the mobile device, the lighting environment used, and the like. However, the present invention is not limited to this embodiment.
[0093]
In addition, the figure shows a combination of two diffuse reflection elements composed of main and sub-curve reflection parts 5 and 6 having substantially the same inclination angle, but a diffusion composed only of the main curve reflection part 5. As a unit diffuse reflection element, which is a combination of two reflection elements, not only the equivalent reflection characteristics can be obtained even with a diffuse reflection plate arranged in a predetermined area in a close-packed and disorderly manner, but an effect that is easy to make is also obtained. The provision of the sub-curved reflection portion 6 should be determined in consideration of the use of the device and the illumination conditions, and is not limited to the present embodiment.
[0094]
Further, as described above, in the combination of the two diffuse reflection elements composed of the main curved surface reflection portion 5 and the sub-curve reflection portion 6 whose inclination angles that change continuously are substantially equal, the distance and the azimuth direction between the diffuse reflection elements are different. As described above, it is possible to form a diffuse reflector without coloring due to interference by using unit-combined diffuse reflector elements arranged in a disordered arrangement, and the unit diffuse reflector elements are also limited to this embodiment. It is not something. Although not shown in the figure, if the unit diffuse reflection elements described above are arranged in a phase separation pattern such as a circle, rod, or string, the discoloration due to interference can be completely eliminated because the arrangement becomes more disordered. Therefore, it should be determined in consideration of the application of the equipment and the illumination conditions to be used, and the conditions for the close-packed and random arrangement are not limited to this embodiment.
[0095]
Note that the inclination angle range of the main and sub-curved surface reflecting portions 5 and 6 with continuously changing inclination angles is a value that should be set according to the use form such as a mobile phone, a notebook personal computer, etc. In the case of the diffusive reflector used in the above, a range of 1.5 to 20 °, preferably 2 to 12 ° is preferable.
[0096]
As shown in the figure, a bright and high-contrast image can be obtained by using a diffusive reflecting plate on which a combination diffusing element composed of main and sub-curved reflecting portions 5 and 6 with substantially continuously changing inclination angles is arranged. A reflective liquid crystal display device capable of display can be provided.
[0097]
FIG. 10 shows a cross-sectional structure of a reflective liquid crystal display device incorporating the diffuse reflector of the present invention. As shown in the figure, a gate electrode (material: chromium, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm) 21, a gate insulating film (material: silicon nitride, film thickness: 200 to 700 nm, preferably on a substrate 20. 350 nm) 22, amorphous silicon layer (material: amorphous silicon, film thickness: 50 to 300 nm, preferably 20 nm) 23, amorphous silicon layer doped with phosphorus as an n-type impurity (film thickness: 10 to 100 nm, preferably 200 nm) 24 , Drain electrode (material: chrome, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm) 25, source electrode (material: chrome, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm) 26, drain wiring (material: chrome, film thickness) : 100 to 300 nm, preferably 150 nm) 27, protective film ( (Quality: silicon nitride, film thickness: 200 to 900 nm, preferably 350 nm) 28, and the diffuse reflection element 1 is formed of the main curved surface reflecting portion 5 and the sub-curved surface reflecting portion 6 having substantially the same inclination angle that changes continuously on the surface. Organic insulating layer (material: acrylic resin, film thickness: 500 to 3000 nm, preferably 2000 nm) 29, contact hole 30, reflective electrode (material: aluminum, silver and silver alloy, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) ) 31, an orientation control film (material: polyimide resin, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) 32 on which one electrode substrate is formed, and a light shielding layer (material: chromium and chromium oxide, film on the substrate 40) Thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) 41, colored layer (base material: acrylic resin, colorant: pigment, film thickness: 1.2 to 1.4 μm) 2, protective film (material: acrylic resin, film thickness: 500 to 2000 nm, preferably 1000 nm) 43, common electrode (material: ITO, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) 44, orientation control film (material: (Polyimide resin, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) is a reflective liquid crystal element 50 in which the other electrode substrate on which 45 is formed is opposed to the other through a liquid crystal 33, and further, glass on the viewer side. The retardation plate 46 and the polarizing plate 47 are arranged on the substrate to form a reflective liquid crystal display device 60.
[0098]
The diffuse reflection formed by combining unit diffuse reflection elements of two curved reflection parts composed of two curved reflection portions having substantially the same inclination angle, which are continuously changed, in the present invention so as to be closely packed and disordered in a predetermined region. By incorporating the plate, the illumination light can be efficiently condensed in the direction of the observer, so that a reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image can be provided.
[0099]
In this embodiment, the length d corresponding to the diameter of the main curved surface reflection portion in the diffuse reflection element of the convex portion or the concave portion is in the range of 2 to 20 μm, and the height or depth h of the curved reflection portion is 1.0 μm. The length d ′ corresponding to the range and the diameter of the sub-curve reflecting portion is set in the range of 0.7 to 7 μm, and the height or depth h of the curved reflecting portion is set in the range of 0.035 to 0.35 μm. The shape of the element is not limited to this embodiment.
[0100]
In addition, if a front light (not shown) is disposed above the polarizing plate 47 side of the reflective liquid crystal display device 60, a bright and high-contrast image is displayed under any lighting conditions such as indoors, outdoors, and at night. A possible liquid crystal display device can be provided.
[0101]
Example 3
FIG. 11 shows a sectional structure of a reflective liquid crystal display device incorporating another diffusive reflector of the present invention. As shown in the figure, a gate electrode (material: chromium, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm) 21, a gate insulating film (material: silicon nitride, film thickness: 200 to 700 nm, preferably on a substrate 20. 350 nm) 22, amorphous silicon layer (material: amorphous silicon, film thickness: 50 to 300 nm, preferably 20 nm) 23, contact compensation layer (film thickness: 10 to 100 nm, which is an amorphous silicon layer doped with phosphorus as an n-type impurity) 24, preferably drain electrode (material: chrome, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm) 25, source electrode (material: chrome, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 150 nm) 26, drain wiring (material) : Chrome, film thickness: 100-300 nm, preferably 15 nm) 27, protective film (material: silicon nitride, film thickness: 200 to 900 nm, preferably 350 nm) 28, only the diffuse reflection element portion corresponding to the main curved reflection portion 5 having a continuously varying inclination angle on the surface. An organic insulating layer (material: acrylic resin, film thickness) in which a unit diffuse reflection element, which is a combination of two diffuse reflection elements 3 ', is formed in a predetermined region (the pixel portion or the entire display portion) in close proximity and randomly. : 500 to 3000 nm, preferably 2000 nm) 29, contact hole 30, reflective electrode (material: aluminum, silver and silver alloy, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) 31, orientation control film (material: polyimide resin, Film thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) One electrode substrate on which 32 is formed, and a light shielding layer (material: chromium and chromium oxide, film thickness on the substrate 40) : 100-300 nm, preferably 200 nm) 41, colored layer 42, protective film (material: acrylic resin, film thickness: 500-2000 nm, preferably 1000 nm) 43, common electrode (material: ITO, film thickness: 100-300 nm) , Preferably 200 nm) 44, and a reflection type in which an alignment control film (material: polyimide resin, film thickness: 100 to 300 nm, preferably 200 nm) 45 is opposed to the other electrode substrate through the liquid crystal 33. The liquid crystal display element 50 is a reflection type liquid crystal display device 60 in which a retardation plate 46 and a polarizing plate 47 are further arranged on a glass substrate on the viewer side.
[0102]
The optical characteristics of the reflective liquid crystal display device of the present invention are shown in FIG. FIG. 4A is a diagram showing a measurement system for measuring the optical characteristics of the reflective liquid crystal display device 60, and FIG. 4B is a diagram showing the characteristics. The measurement system shown in FIG. 6A is arranged so that the luminance meter 61 and the liquid crystal display device 60 face each other, and the light source 62 moves ± 60 ° in the left-right direction. FIG. 2B shows the reflection characteristics of the liquid crystal display device of the present invention, which is about twice as bright as that of a conventional liquid crystal display device in which circular uneven portions are arranged. The validity of the idea was confirmed.
[0103]
According to the present invention, unit diffused reflection elements obtained by combining two diffuse reflection elements composed only of a curved reflection part corresponding to a main curved reflection part having a continuously changing inclination angle are closely packed and disordered in a predetermined region. By incorporating the diffusive reflecting plate formed in this manner, the illumination light can be efficiently condensed in the direction of the viewer, so that a low-cost reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright image can be provided.
[0104]
If a front light (not shown) in consideration of the idea of the present invention is arranged above the polarizing plate 47 side of the reflective liquid crystal display device 60, indoor, outdoor, daytime, nighttime, etc. However, it is possible to provide a low-cost reflective liquid crystal display device capable of obtaining a bright image.
[0105]
(Example 4)
Furthermore, another example of the arrangement of the diffuse reflection elements used in the reflective liquid crystal display device of the present invention is shown in FIG. The figure (a) shows the combination unit diffuse reflection element formed by combining two semicircular (quarter sphere) diffuse reflection elements as seen from above, a polymer block copolymer, etc. A photomask pattern in which two curved reflectors 5 and 6 with continuously changing inclination angles are arranged in substantially the same direction are arranged using the string-like phase separation pattern expressed in FIG. The black portion (light-shielding pattern portion) is a combined diffuse reflection element portion, which is a portion that becomes a convex portion or a concave portion. FIG. 4B shows a unit block diffuse reflection element formed by combining two semi-circular (quarter sphere) diffuse reflection elements as seen from above, such as a polymer block copolymer. A photomask pattern in which the circular phase separation patterns appearing in FIG. 1 are arranged as guides, and the two curved reflecting portions 5 and 6 having continuously changing inclination angles are substantially directed in the same direction. Yes, the black part (light-shielding pattern part) is a combined diffuse reflection element part, which is a part that becomes a convex part or a concave part.
[0106]
However, depending on the material used, it is necessary to invert the black portion and the white portion in the same pattern. In addition, a semicircular (quarter-spherical) diffuse reflection element composed of two curved reflection parts having substantially the same inclination angle, or a curved reflection part having a continuously changing inclination angle. In order to accurately form the shape of the unit diffuse reflection element in which two semicircular (quarter-spherical) diffuse reflection elements are combined, the black portion (light shielding portion) of the mask pattern is as described above. It is desirable to use a pattern with a controlled gradation.
[0107]
Using the above-described photomask, a unit diffusive reflection element in which two approximately ¼ spherical diffusive reflection elements are combined with the organic insulating layer on the thin film transistor shown in FIGS. Arranged in a circular or string-like phase-separation pattern that appears when combined, etc., and the two curved reflecting portions 5 and 6 that have substantially the same inclination angle change in substantially the same direction and become the most dense. The liquid crystal display device having the structure shown in FIGS. 10 and 11 was formed.
[0108]
FIG. 14 shows an outline of a photomask forming method in which the unit diffuse reflection element of the present invention is formed into a circular or string-like phase separation pattern expressed by a polymer block copolymer or the like. The figure (a) is a figure which shows the string-like phase-separation pattern expressed with a polymer block copolymer, (b) is a unit diffuse reflection in the part equivalent to the convex part or recessed part of the phase-separation pattern mentioned above. It is the figure arrange | positioned so that the curved reflection part of an element may face the width direction substantially, (c) is the part equivalent to the convex part or recessed part of the phase-separation pattern mentioned above, and the curved reflection part of a unit diffuse reflection element is substantially long. It is the figure arrange | positioned so that it may face the direction.
[0109]
As shown in FIG.
1) Using the Cell-Dynamical-System model (CDS) equation described above, etc., a string-like phase separation pattern (a white portion is a convex portion and a black portion is a concave portion) is created.
2) Similarly, create a circular phase separation pattern using the Cell-Dynamical-System model (CDS) equation, etc.
3) A unit diffuse reflection element in which two single diffuse reflection elements are combined by image processing of the density pattern of the convex part or the single concave part,
4) The above-described string-like phase separation pattern (the portion displayed in white is a convex portion and the portion displayed in black is a concave portion) is to satisfy the conditions of (a), (b), and (c) in FIG. Arranging the unit diffuse reflection element,
5) Photomask drawing data is produced based on the image data produced in 4).
6) Photomask fabrication using photomask drawing data,
7) By using the photomask produced in 6), a reflective liquid crystal display device having the structure shown in FIGS. 9 and 10 can be produced to display a bright and high-contrast image free from coloration due to interference. A reflective liquid crystal display device can be provided.
[0110]
In this embodiment, the unit diffuse reflection elements are arranged using the string-like phase separation pattern as a guide, but the unit diffuse reflection elements are arranged so as to satisfy the condition of “closest and disorderly arranged in a predetermined region”. If so, it may be arranged using a rod-like or circular phase separation pattern as a guide, and is not limited to this embodiment.
[0111]
The liquid crystal display device of the present invention is a diffuse reflection element composed of two curved reflecting portions having substantially the same inclination angle, which is continuously changed to a liquid crystal display device such as a mobile phone or PDA that is used by an observer. A circular block which is expressed by a polymer block copolymer or the like with a diffuse reflection element composed of two curved reflection parts having substantially the same inclination angle, and a combination of at least two or more diffuse reflection elements with a minimum constituent unit Incorporates a diffusive reflector that is arranged in a close-packed and random manner using a phase-separation pattern such as a string, string or rod, and efficiently collects light incident from above and from the left and right. Therefore, a reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image can be provided.
[0112]
In addition, in the diffuse reflector in which the diffuse reflective elements obtained by combining a plurality of diffuse reflective elements according to the present invention are arranged in a predetermined region in a disorderly and most dense manner, only the main curved reflective part is diffused without providing the secondary curved reflective part. It was confirmed that even the combination of the reflective elements was not inferior to the reflection characteristics of the combination of the original diffuse reflection elements and was sufficient. This is because the diffuse reflection plate in which the diffuse reflection elements obtained by combining the plurality of diffuse reflection elements of the present invention are arranged in a close-packed and random manner is a general-purpose photomask without using a photomask for gradation exposure. Can be manufactured at a low cost, which is very effective.
[0113]
The liquid crystal display device incorporating the diffuse reflection plate having the combined diffuse reflection element according to the present invention is particularly in the downward direction when the viewer is behind the mobile phone, PDA, etc. used by the viewer. This is effective for a small amount of incident light from the light source, can maximally collect light incident from above and from the left and right directions in the direction of the viewer, and there is no limitation on the shape of the diffuse reflection element to be combined. However, it is important that the combined diffuse reflection elements have a shape and size that can be arranged in a predetermined region in a disorderly and most dense manner. Further, the shape of the diffuse reflection element to be combined should be determined in consideration of the illumination environment and the usage conditions of the liquid crystal display.
[0114]
Although not shown, when the front light utilizing the idea of the present invention and the liquid crystal display device of the present invention are combined, it is bright and has high contrast in any lighting environment such as indoors / outdoors and during the day / night. A reflective liquid crystal display device capable of displaying an image can be provided.
[0115]
According to these examples,
(1) As a diffusive reflector for condensing light incident on a liquid crystal display device in the direction of the viewer, it consists of two curved reflectors with substantially the same inclination angle that changes continuously to obtain desired reflection characteristics. By arranging minute projections or depressions in a close-packed and disorderly manner, the light incident on the liquid crystal display device can be efficiently condensed in the direction of the viewer, so there is no coloration due to light interference, it is bright, In addition, a reflective liquid crystal display device capable of displaying an image with high contrast can be provided.
[0116]
(2) A minute convex portion or concave portion composed of two curved reflecting portions having substantially the same inclination angle for obtaining desired reflection characteristics, or a continuously changing inclination for obtaining desired reflection characteristics. By arranging at least two or more minute convex portions or concave portions composed of two curved reflection portions having substantially the same angle as a unit diffuse reflection element in a close-packed and disorderly manner, the light enters the liquid crystal display device. Since light can be efficiently collected in the direction of the observer, a low-cost reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image free from coloration due to light interference can be provided.
[0117]
(3) A minute convex part or concave part composed of two curved reflecting parts having substantially the same inclination angle to obtain desired reflection characteristics, or a minute curved part reflecting part for obtaining desired reflection characteristics Concentrated convex or concave parts with at least two or more combinations as unit diffuse reflection elements, with string-like, rod-like or circular phase separation patterns expressed in polymer block copolymers as a guide By arranging it, the light incident on the liquid crystal display device can be efficiently collected in the direction of the viewer, so a low-cost reflective liquid crystal display that can display bright and high-contrast images without coloration due to light interference A device can be provided.
[0118]
(4) A minute convex part or concave part composed of two curved reflecting parts having substantially the same inclination angle for obtaining desired reflection characteristics, or a minute curved part reflecting part for obtaining desired reflection characteristics At least two or more convex parts or concave parts, with multiple combinations as unit diffuse reflection elements, arranged in a close-packed manner using a string-like, rod-like or circular phase separation pattern expressed by a polymer copolymer as a guide By creating computer mask data to analyze the phase separation phenomenon that occurs in polymer block copolymerization, etc., a photomask for high-accuracy gradation exposure can be created. A low-cost reflective liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image free from coloration due to light interference can be provided.
[0119]
(5) A minute convex part or concave part composed of two curved reflecting parts having substantially the same inclination angle for obtaining a desired reflection characteristic, or a continuously changing inclination for obtaining a desired reflection characteristic. By arranging unit diffusive reflection elements composed of two or more small convex portions or concave portions composed of two curved reflection portions having substantially the same corners in a close-packed and disorderly manner, a single photomask can be used. Since light incident on the reflective liquid crystal display device can be efficiently collected in a specific direction, it is possible to provide a low-cost reflective liquid crystal display device capable of displaying bright, high-contrast images without coloration due to light interference. .
[0120]
(6) By combining the front light in consideration of the idea of the present invention and the reflective liquid crystal display device of the present invention, there is no coloration due to light interference, which does not depend on indoor / outdoor or daytime / nighttime illumination conditions. A low-cost reflective color liquid crystal display device capable of displaying a bright and high-contrast image can be provided.
[0121]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reflection type liquid crystal display device provided with the diffused reflector which has a more favorable reflective characteristic can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a photomask pattern of the present invention.
FIG. 2 is a view showing another shape of the diffuse reflection element of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing another shape of the diffuse reflection element of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing another shape of the diffuse reflection element of the present invention.
5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a reflective color liquid crystal display device of Example 1. FIG.
FIG. 6 is a diffuse reflection element diagram for explaining another condensing concept of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a photomask pattern for forming the diffuse reflector of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a photomask pattern for forming the diffuse reflector of the present invention.
FIG. 9 is a view showing a photomask pattern for forming the diffuse reflector of the present invention.
10 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a reflective color liquid crystal display device of Example 2. FIG.
11 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a reflective color liquid crystal display device of Example 3. FIG.
12 is a diagram showing an optical system for measuring the reflection characteristics of the reflective color liquid crystal display device of Example 2 and the characteristics thereof. FIG.
13 shows a photomask for manufacturing a reflective color liquid crystal display device of Example 4. FIG.
14 is a diagram showing a photomask manufacturing method for manufacturing the reflective color liquid crystal display device of Example 4. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... The spherical diffuse reflection element which consists of two curved-surface reflection parts with the substantially same inclination | tilt angle substantially the same, 2, 5 ... Main curved surface reflection part, 3, 6 ... Sub-curve reflection part, 3 '... Continuously changes A semicircular diffuse reflection element having an inclined angle of one curved reflection part, 4... A fan-shaped diffuse reflection element consisting of two curved reflection parts having substantially the same inclination angle, and 7 a combined semicircular diffuse reflection. Elements 8 ... Combination type reverse fan / semicircular diffuse reflection element 9 ... Combination type reverse fan / fan-shaped diffuse reflection element 10 ... Combination type reverse fan / reverse fan-shaped diffuse reflection element 11 ... Combination type semi-circular / fan diffuse reflection element Elements: 12 ... portable information device, 13 ... reflective display, 14 ... effective illumination light, 15 ... invalid illumination light, 16 ... observer, 17 ... photomask pattern, 20, 40 ... glass substrate, 21 ... gate electrode, 22 ... Gate insulating layer, 23 ... Amorphous silicon 24 ... contact compensation layer, 25 ... drain electrode, 26 ... source electrode, 27 ... drain wiring, 28 ... protective layer, 29 ... organic insulating layer, 30 ... contact hole, 31 ... reflective electrode, 32, 45 ... orientation Control film 33 ... Liquid crystal 41 ... Light shielding layer 42 ... Colored layer 43 ... Protective film 44 ... Common electrode 46 ... Phase difference plate 47 ... Polarizing plate 50 ... Reflective liquid crystal display element 60 ... Reflective type Liquid crystal display device, 61 ... Luminance meter, 62 ... Light source, 63 ... Sample, 64 ... Phase separation pattern (concave or convex), 65 ... Circuit for driving liquid crystal, 66 ... Power supply circuit and control circuit.

Claims

A pair of substrates disposed to face each other via the liquid crystal layer,
An insulating layer formed on one HoHajime plate of the pair of substrates,
Wherein formed on the insulating layer, a passive-type reflective liquid crystal display device having a reflective electrode which reflects light incident from the other HoHajime plate of the pair of substrates,
The insulating layer includes at least two or more diffusive reflection elements of convex portions or concave portions in a range from 1/2 sphere to 1/8 sphere composed of two curved reflecting portions having continuously changing inclination angles. A reflection type liquid crystal display device , wherein a plurality of unit diffuse reflection elements combined are randomly formed .

A pair of substrates opposed to each other via a liquid crystal layer ;
An insulating layer formed on one of the pair of substrates ;
An active matrix reflective liquid crystal display device, comprising: a reflective electrode formed on the insulating layer and reflecting light incident from the other substrate of the pair of substrates;
The insulating layer includes at least two or more diffusive reflection elements in a convex portion or a concave portion in a range from 1/2 sphere to ¼ sphere composed of two curved reflecting portions having continuously changing inclination angles. A reflection type liquid crystal display device, wherein a plurality of unit diffuse reflection elements combined are formed randomly .

The reflective liquid crystal display device according to claim 1 or 2,
The reflection type liquid crystal display device, wherein the two curved reflection portions of the diffuse reflection element are arranged side by side so that a continuously changing inclination angle faces the same direction .

The reflective liquid crystal display device according to claim 1 or 2,
The reflection type liquid crystal display device, wherein the diffuse reflection elements are arranged randomly using a circular, string-like or rod-like pattern generated by a phase separation phenomenon expressed in a polymer block copolymer .