JP2000347588A

JP2000347588A - 反射形表示素子、反射板および反射板の製造方法

Info

Publication number: JP2000347588A
Application number: JP11156125A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Yamanaka; 泰彦山中; Hisahide Wakita; 尚英脇田; Takeshi Karasawa; 武柄沢; Mariko Kawaguri; 真理子河栗
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】観察者の方向に対し、高い反射率とペーパー
ホワイトの自然な見えを両立する反射板を備えた反射形
表示素子および反射板を提供する。【解決手段】表示素子の表面にほぼ直角な方向から入
射した光のうち、散乱性を有する部材４に入射した光
は、図３（ａ）に示すように、散乱されて表示素子の表
面にほぼ直角な方向に最大光度を持つ散乱反射をする。
鏡面性を有する反射部材３に入射した光は、図３（ｃ）
に示すように、反射板の傾斜で反射して散乱し、表示素
子のほぼ直角方向に反射される。このように、入射光が
散乱されて観察者の方向に反射されるため、光の利用効
率が高く、明るい表示が可能となる。また、ペーパーホ
ワイトの自然な見えを実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射板を用いるこ
とで外光を利用して表示を行う反射形表示素子、反射板
および反射板の製造方法に関するものであり、反射形の
液晶表示素子になどに応用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】バックライトなどの光源を必要としない
反射形表示素子、たとえば、反射形液晶表示素子は、反
射板と、表示素子に入射する光および反射板で反射され
た光の光量を制御する光制御手段（液晶表示素子など）
とを組み合わせて表示を行うものであり、消費電力が小
さいため、携帯用の機器に利用されることが多い。反射
形表示素子では外光を反射する反射板が必要であるが、
表示素子として十分な明るさを確保するためには、反射
板から反射される光のうち表示素子を見る観察者の方向
に反射する光をできるだけ多くし、光の利用効率を高め
る必要がある。特にカラー表示を行う反射形表示素子で
は、単色の表示素子に比べて高い反射率が求められる。

【０００３】高い反射率を得るためには、反射板として
反射率の高いアルミニウムや銀などの金属反射膜を用い
ることが考えられるが、平坦な面上に金属反射膜を形成
すると、鏡面反射して光源が反射板に映り込み、表示が
非常に見づらくなる。一方、紙の印刷物のような自然な
見え（いわゆるペーパーホワイト）を得ようとすると、
反射板として白い紙やこれに類似するものを反射板とし
て用いればよいが、観察者から大きく外れた方向にも光
が反射されるため、光の利用効率が悪く暗い表示とな
る。

【０００４】そこで、これらの課題に対し次の反射板を
備えた表示素子が提案されている。ひとつは、特平５−
３５４３２であり、図６のように反射板表面を鋸の刃状
にしたものである。このようにすることで、観察者の方
向に光源が映り込んで見えることを防止し、金属反射膜
による高い反射率を実現したものである。いまひとつは
特開平６−２７４８１などに示されたものであり、図７
のように、フォトレジストにより凹凸形状を形成し、こ
の上に金属反射膜を形成したものである。これにより、
金属反射膜の高い反射率と、散乱性を両立させ、光源の
映り込みを小さくしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例は次のような課題を有していた。

【０００６】上記一つめの従来例では、光源の映り込み
は避けられるが、反射板が鏡面反射するため、表示素子
を見る角度によって明るさが大きく変化し、金属的な不
自然な見え方が残っていた。これは、表示素子を見る角
度に対する反射率の変化が大きいためである。

【０００７】また、上記二つ目の従来例では、反射光が
散乱するため光源の映り込みや金属的な不自然な見え方
が一つ目の例に比べて改善されるものの、依然として観
察する角度によって明るさの変化があった。特に光源が
正反射する角度に表示素子をおいて観察した場合、光源
が映り込んで金属的な不自然な見え方が残るものであっ
た。

【０００８】本発明は上記課題を解決するものであり、
観察者の方向に対し、高い反射率とペーパーホワイトの
自然な見えを両立する反射板および反射形表示素子を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１の反射形表示素子は、表示素子の
表面にほぼ直角な方向から入射した光が、主に散乱反射
し、表示素子の表面に斜方から入射した光が、主に表示
素子の表面にほぼ直角な方向に反射する反射板と、前記
反射板に入射する光量を制御する光制御手段とを有する
ことを特徴とする。

【００１０】この構成により、表示素子の表面にほぼ直
角な方向から入射した光は、散乱反射して観察者の方向
に反射して光源の映り込みを軽減できるとともに、表示
素子の斜方から入射した光は表示素子の正面に集光され
るため、観察者の方向に対し、高い反射率とペーパーホ
ワイトの自然な見えを両立する反射形表示素子を提供す
ることができる。

【００１１】また、請求項２の反射形表示素子は、微細
な反射特性が鏡面性を有する反射部材と、微細な反射特
性が散乱性を有する部材とを具備する反射板と、前記反
射板に入射する光量を制御する光制御手段とを有するこ
とを特徴とする。

【００１２】この構成により、観察者の方向に対し、高
い反射率とペーパーホワイトの自然な見えを両立する反
射形表示素子を提供することができる。

【００１３】また、請求項３の反射形表示素子は、表面
に微細な凹凸形状を有し、前記形状の凸部の頂上付近ま
たは凹部の底付近と、凹凸形状の傾斜部との散乱反射特
性が異なる２種類以上の表面性状を有する反射板と、前
記反射板に入射する光量を制御する光制御手段とを有す
ることを特徴とする。

【００１４】また、請求項４の反射形表示素子は、表面
に微細な凹凸形状を有し、前記形状の凸部の頂上付近、
または凹部の底付近の一方または両方に設けられた、主
たる反射が散乱性を有する部材と、凹凸形状の傾斜部に
設けられた、主たる反射が鏡面性を有する反射部材とを
具備する反射板と、前記反射板に入射する光量を制御す
る光制御手段とを有することを特徴とする。

【００１５】上記請求項３、４の構成により、表示素子
の表面にほぼ直角な方向から入射した光は、散乱性を有
する部材および凹凸形状の傾斜部の鏡面性を有する反射
部材により散乱されてペーパーホワイトの自然な見えを
実現し、一方、表示素子に斜方から入射した光は、散乱
性を有する部材では表示素子の表面に直角な方向に主な
配向をもつ散乱反射となり、凹凸形状の傾斜部では鏡面
性を有する反射部材により、主に表示素子と直角な方向
に散乱される。このような作用により、表示素子の表面
にほぼ直角方向に拡散光が多く反射され、高い反射率と
ペーパーホワイトの自然な見えを両立することができ
る。

【００１６】また、請求項５の反射形表示素子は、前記
散乱性を有する反射部材の表面が表示素子の表示面に対
し平行であることを特徴とする。

【００１７】この構成により、表示素子の表面にほぼ直
角な方向に主に光が散乱され、表示素子の正面からみた
ときにペーパーホワイトの自然な見えを実現できる。

【００１８】また、請求項６の反射形表示素子は、表面
形状の凸部の頂上付近、または凹部の底付近の一方また
は両方において、主たる反射が散乱性を有する部材と、
主たる反射が鏡面性を有する反射部材とが積層されてい
ることを特徴とする。

【００１９】この構成により、前記散乱性を有する部材
に入射した光のうち、前方散乱した光を前記鏡面性を有
する反射部材により、表示素子の観察者の方向に反射さ
せて、反射率を高めて明るい表示を実現できる。

【００２０】また、請求項７の反射形表示素子は、前記
鏡面性を有する反射部材が金属膜であることを特徴とす
る。

【００２１】この構成により、反射板が高い反射率を実
現することができる。

【００２２】また、請求項８の反射形表示素子は、前記
散乱性を有する部材が、散乱性の微細粒子、または白色
の顔料、または白色の染料を含むフォトレジストからな
ることを特徴とする。

【００２３】この構成により、反射板表面のの凹凸形状
の凸部の頂上付近、または凹部の底付近に散乱性を有す
る部材を容易に形成でき、本発明の効果を有する反射板
を形成できる。

【００２４】また、請求項９の反射板は、微細な反射特
性が鏡面性を有する反射部材と、微細な反射特性が散乱
性を有する部材とを具備することを特徴とする。

【００２５】また、請求項１０の反射板は、表面に微細
な凹凸形状を有し、前記形状の凸部の頂上付近、または
凹部の底付近の一方または両方に設けられた、主たる反
射が散乱性を有する部材と、凹凸形状の傾斜部に設けら
れた、主たる反射が鏡面性を有する反射部材とを有する
ことを特徴とする。

【００２６】上記構成により、観察者の方向に対し、高
い反射率とペーパーホワイトの自然な見えを両立する反
射板を提供することができる。

【００２７】また、請求項１１の反射板の製造方法は、
凹凸形状を有する基材の表面に鏡面性を有する金属膜を
成膜し、鏡面性を有する反射部材を形成する工程と、散
乱性の微細粒子を含有するフォトレジストを前記基材上
に塗布した後、フォト工程により凹凸形状の凸部頂上付
近または凹部底付近の少なくとも一方を残し、これ以外
の部分のフォトレジストを取り除いて、散乱性を有する
部材を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

【００２８】上記方法により、凹凸形状を有する反射板
の凸部頂上付近または凹部底付近のみに散乱性を有する
部材を配置することができ、請求項１０の反射板を容易
に形成できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態１の一例を図
面を参照しながら説明する。

【００３０】図１は、本発明の反射板の表示部分の一断
面を示すものである。図１において、基板１上に微細な
凹凸形状を有する樹脂２が設けられており、基板１と樹
脂２が反射板を形成する基材となる。樹脂１はフォトレ
ジストからなる。樹脂１の表面には鏡面性を有する反射
部材３が成膜されている。鏡面性を有する反射部材３
は、反射率の高い金属反射膜であるアルミニウムを０．
１μｍの厚みで蒸着成膜したものである。アルミニウム
と同様に、反射率の高い銀などの金属膜を形成してもよ
い。鏡面性を有する反射部材３上の表面のうち、凹凸形
状の凸部の頂上付近、および凹部の底付近には、散乱性
を有する部材４が設けられている。散乱性を有する部材
４は、白い散乱反射をする酸化チタンの微細粒子を含む
フォトレジストからなり、フォト工程により凸部頂上付
近および凹部底付近に形成されている。散乱性を有する
部材は、酸化チタンに限らず、セラミック粒子やフォト
レジストと屈折率が異なる粒子、白色の顔料または染料
をフォトレジストに混入して散乱性を発現する材料であ
ればよい。このようにして反射板表面に、２種類以上の
異なる散乱反射特性を有する表面性状を形成している。

【００３１】図２は、図１の反射板を有する反射形表示
素子の一例として、１枚偏光板形の反射形液晶表示素子
を示すものである。これは、本発明の反射板と、反射板
に入射する光量を制御する光制御手段としての液晶表示
素子を組み合わせ、さらに、カラーフィルタを用いてカ
ラー表示を実現するものである。

【００３２】金属性を有する反射部材３は、液晶表示素
子の画素電極を兼ねる構造となっており、基板上の駆動
素子７に接続されている。反射板を設けた基板１に対向
する位置に、共通電極５および赤、緑、青の各色が格子
状に配置されたカラーフィルタ６を備えた対向基板７が
設けられ、基板１と対向基板７の間に液晶１０が封入さ
れている。対向基板７の外には、光学補償板８、偏光板
９が設けられて、反射形液晶表示素子を形成している。
ここでは、１枚偏光板形の反射形液晶表示素子を例とし
て挙げたが、他の反射形液晶表示素子、たとえば色素を
含有するゲストホストタイプの反射形液晶表示素子な
ど、他の方式の反射形液晶表示素子でも同様の効果を得
ることができる。

【００３３】次に、本発明の反射板の反射特性について
説明する目的で、まず図７に示す従来技術、すなわち、
凹凸形状の上に鏡面性を有する金属反射膜を形成した反
射板の光の反射の方向を、図４に基づいて説明する。図
４は従来技術の反射板の反射光の方向を模式的に示した
ものである。図４では、入射光を実線と矢印、反射光を
破線と矢印で示す。

【００３４】表示素子に入射する光のうち、凹凸形状の
頂上付近および底付近に入射する光は、これらの部分で
の反射膜が表示素子の表示面とおよそ平行であるため、
図４（ａ）、（ｂ）のように鏡面反射する。図４（ａ）
のように表面に対しほぼ直角な方向（表示素子表面に立
てた法線の前後３０度程度の範囲を含む）から入射した
光は、観察者の方向に鏡面反射され、光源の映り込み
や、金属光沢による不自然な見えの原因となる。また、
表示素子に斜方から入射した光は、図４（ｂ）のよう
に、観察者と異なる方向に反射するため、光が表示に利
用されず、光の利用効率が悪くなる。

【００３５】一方、反射板の凹凸形状の傾斜部分に入射
した光のうち、表面にほぼ直角な方向から入射した光は
図４（ｃ）のように散乱して主に観察者の方向に反射す
る。また、表示素子に斜方から入射した光も図４（ｄ）
のように反射板で散乱し、主に観察者の方向に反射す
る。

【００３６】このように、従来技術では、凹凸形状の頂
上付近および底付近で光が鏡面反射するため、反射光が
散乱するため光源の映り込みや金属光沢による不自然な
見え方が残り、また、光の有効利用という点で課題があ
った。

【００３７】これに対し、本発明の反射板の光の反射の
方向を図３に基づいて説明する。図３も図４と同様、入
射光を実線と矢印、反射光を破線と矢印で示す。本発明
の反射板では、凹凸形状の頂上付近および底付近の散乱
性を有する部材３に入射した光が、図３（ａ）、（ｂ）
のように表示素子の表面にほぼ直角な方向に最大光度を
持つ散乱反射をする。図３（ａ）のように表面に対しほ
ぼ直角な方向（表示素子の表面に立てた法線の前後３０
度程度の範囲を含む）から入射した光は、観察者の方向
に、光源の映り込みがなく反射され、自然な見えを得る
ことができる。また、表示素子に斜方から入射した光
も、図３（ｂ）のように観察者の方向に最大光度を持つ
散乱反射をし、表示に利用される。

【００３８】一方、反射板の凹凸形状の傾斜部分に入射
した光は、表面にほぼ直角な方向から入射した光、表示
素子に斜方から入射した光、のいずれも、従来例と同
様、図３（ｃ）、図３（ｄ）のように鏡面性を有する反
射部材２で反射し、散乱されて表示素子の表面にほぼ直
角な方向、すなわち、主に観察者の方向に反射する。

【００３９】このように本発明の反射板を有する表示素
子は、表示素子のほぼ直角方向に光を集中させ、さらに
光源の映り込みをなくすことができ、自然なペーパーホ
ワイトの見えを実現することができる。

【００４０】本実施の形態では、酸化チタンを含有する
ことによって、散乱性を有する部材が主に後方散乱し、
均等拡散するようにした。しかし、屈折率が異なる微粒
子を含有させた場合などは、散乱性を有する部材の光学
特性が主に前方散乱することになる。このとき、本実施
の形態のように、鏡面性を有する反射部材上に散乱性を
有する部材を積層することにより、前方散乱した光が、
散乱性を有する部材の下の鏡面性を有する反射部材で反
射され、表示素子前方、すなわち観察者の方向に散乱光
を反射させることができ、本発明と同様の効果を得るこ
とができる。また、この構成により、鏡面性を有する反
射部材が画素全体を覆うため、鏡面性を有する反射部材
を電極として用いることができる。

【００４１】また、散乱性を有する部材の表面を表示素
子の表示面と平行にすることにより、表示素子のほぼ直
角方向に散乱反射される光を多くすることができ、光の
利用効率をより高めることができる。

【００４２】また、本実施の形態では反射板の凹凸形状
の凸部の頂上付近、および凹部の底付近の両方に散乱性
を有する部材を配置したが、凸部または凹部のいずれか
一方のみに散乱性を有する部材を配置しても、同様の効
果を得ることができる。この場合、両方に散乱性を有す
る部材を配置する場合に比べて鏡面反射を抑制する効果
が小さくなる。

【００４３】次に本発明の反射板の製造方法を示す。図
５（ａ）のように、基板上に、加熱によりメルトダウン
したのち硬化する性質を有するポジ形のフォトレジスト
を２μｍの厚みに塗布し、フォトおよび現像の工程によ
り表面に凹凸形状を形成する。フォト工程で使用するマ
スクは、レジストを取り除く部分のパターンが直径３〜
７μｍの円を不規則に密集させて並べたものとする。ポ
ストベークすると、図５（ｂ）の凹凸形状となる。この
上に図５（ｃ）のようにアルミニウムの金属膜を０．１
μｍの厚みに蒸着成膜する。次に、散乱性を有する微粒
子（酸化チタン）を混入したフォトレジストを０．５μ
ｍの厚みに塗布し、フォト工程により凹凸形状の凸部頂
上付近および凹部底付近のみを残し、これ以外を取り除
く。これにより、図５（ｄ）のように、散乱性を有する
部材を形成することができる。散乱性を有する部材とし
てフォトレジストを用いることにより、凸部頂上付近お
よび凹部底付近のみに散乱性を有する部材を容易に形成
することができる。

【００４４】なお本実施の形態では、光制御手段として
液晶表示素子を用いたがこれに限らず、他の方式の反射
形の表示素子でも、本発明の反射板を用いることによ
り、同様の効果を得ることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高い反射
率とペーパーホワイトの自然な見えを両立する反射板を
形成し、明るく自然な表示を可能とする反射形表示素子
を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の反射形表示素子の反射
板の断面図

【図２】本発明の実施の形態１の反射板を備えた反射形
表示素子の模式図

【図３】本発明の反射板の反射光の方向を示す模式図

【図４】従来の反射板の反射光の方向を示す模式図

【図５】本発明の実施の形態１の反射板の製造方法を示
す説明図

【図６】従来の反射板の一例を示す断面図

【図７】従来の反射板の別の一例を示す断面図

【符号の説明】

１基板２樹脂３鏡面性を有する反射部材４散乱性を有する部材５共通電極６カラーフィルタ７対向基板８光学補償板９偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ３２Ｂ 7/02 １０３Ｂ３２Ｂ 7/02 １０３ (72)発明者柄沢武大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者河栗真理子大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H042 BA02 BA03 BA12 BA15 BA20 DA02 DA11 DB08 DC02 DE00 2H091 FA14Z FA16Z FB02 FB08 FC02 FC10 FC23 FC26 FD04 LA16 4F100 AA21 AB10 AK01 AK01C AR00A AT00B BA03 BA07 BA10A BA10B DD01A EH66 GB90 JN06A 5G435 AA01 AA16 BB12 BB16 CC12 EE22 FF03 GG12 HH01 KK07 LL07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示素子の表面にほぼ直角な方向から入射
した光が、主に散乱反射し、表示素子の表面に斜方から
入射した光が、主に表示素子の表面にほぼ直角な方向に
反射する反射板と、前記反射板に入射する光量を制御す
る光制御手段とを有することを特徴とする反射形表示素
子。
【請求項２】微細な反射特性が鏡面性を有する反射部材
と、微細な反射特性が散乱性を有する部材とを具備する
反射板と、前記反射板に入射する光量を制御する光制御
手段とを有することを特徴とする反射形表示素子。
【請求項３】表面に微細な凹凸形状を有し、前記形状の
凸部の頂上付近または凹部の底付近と、凹凸形状の傾斜
部との散乱反射特性が異なる２種類以上の表面性状を有
する反射板と、前記反射板に入射する光量を制御する光
制御手段とを有することを特徴とする反射形表示素子。
【請求項４】表面に微細な凹凸形状を有し、前記形状の
凸部の頂上付近、または凹部の底付近の一方または両方
に設けられた、主たる反射が散乱性を有する部材と、凹
凸形状の傾斜部に設けられた、主たる反射が鏡面性を有
する反射部材とを具備する反射板と、前記反射板に入射
する光量を制御する光制御手段とを有することを特徴と
する反射形表示素子。
【請求項５】前記散乱性を有する反射部材の表面が表示
素子の表示面に対し平行であることを特徴とする請求項
４記載の反射形表示素子。
【請求項６】表面形状の凸部の頂上付近、または凹部の
底付近の一方または両方において、主たる反射が散乱性
を有する部材と、主たる反射が鏡面性を有する反射部材
とが積層されていることを特徴とする請求項４記載の反
射形表示素子。
【請求項７】前記鏡面性を有する反射部材が金属膜であ
ることを特徴とする請求項６記載の反射形表示素子。
【請求項８】前記散乱性を有する部材が、散乱性の微細
粒子、または白色の顔料、または白色の染料を含むフォ
トレジストからなることを特徴とする請求項６記載の反
射形表示素子。
【請求項９】微細な反射特性が鏡面性を有する反射部材
と、微細な反射特性が散乱性を有する部材とを具備する
ことを特徴とする反射板。
【請求項１０】表面に微細な凹凸形状を有し、前記形状
の凸部の頂上付近、または凹部の底付近の一方または両
方に設けられた、主たる反射が散乱性を有する部材と、
凹凸形状の傾斜部に設けられた、主たる反射が鏡面性を
有する反射部材とを有することを特徴とする反射板。
【請求項１１】請求項１０の反射板についての製造方法
であって、凹凸形状を有する基材の表面に鏡面性を有する金属膜を
成膜する工程と、散乱性の微細粒子を含有するフォトレジストを前記基材
上に塗布した後、フォト工程により凹凸形状の凸部頂上
付近または凹部底付近の少なくとも一方を残し、これ以
外の部分のフォトレジストを取り除く工程と、を含むこ
とを特徴とする反射板の製造方法。