JP2001134204A

JP2001134204A - 反射型ディスプレイ及びその製造方法

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Publication number: JP2001134204A
Application number: JP31781399A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Toko; 康夫都甲
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1999-11-09
Filing date: 1999-11-09
Publication date: 2001-05-18
Anticipated expiration: 2019-11-09
Also published as: JP4614193B2

Abstract

(57)【要約】【課題】明表示での光の利用効率を改善して明るい表
示特性を得ることのできる反射型ディスプレイとその製
造方法とを提供する。【解決手段】透明基板と、該透明基板の一方の面に配
置されたマイクロプリズムと、該マイクロプリズムの凹
凸面と接触する能動層であって外部よりの制御信号に応
じてその屈折率が前記マイクロプリズムの屈折率と同じ
値を持つ状態と異なる値を持つ状態とのいずれかに選択
的に変化する該能動層と、前記透明基板と前記マイクロ
プリズムと前記能動層とを透過してきた光を前記透明基
板側に戻らないようにする反射防止層とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイ装置
とその製造方法に関し、特に表示のための光源として内
蔵光源を有さず、外部よりの光を利用する反射型ディス
プレイ装置とその製造方法に関わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より反射型ディスプレイの代表的な
ものとして反射型液晶ディスプレイがある。反射型液晶
ディスプレイは、液晶層と、液晶層を挟む一対の基板
と、表示面とは反対側の基板上に配置される光反射板と
から構成される。周囲光は表示面側基板に入射し、液晶
層を透過した後、反射板で反射され、さらに液晶層を再
度透過してから表示面側の基板を透過して出射される。
反射型液晶ディスプレイの多くは、表示面側基板の上に
偏光板を配置しており、液晶層の液晶分子の配向状態を
制御して、配向状態の違いに応じて入射光の偏光状態を
変えて、明表示あるいは暗表示を得る。ＰＣ−ＧＨ型あ
るいはＰＤ−ＬＣ型など偏光板のない液晶ディスプレイ
もある。液晶以外の反射型ディスプレイとしては、エレ
クトロクロミックディスプレイ、電気泳動ディスプレイ
あるいは、ツイストボールディスプレイなどがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】反射型液晶ディスプレ
イの場合、入射光はかならず液晶層内を２回通過し、そ
の際に光エネルギの一部を失う。また、表示側基板と液
晶層との界面、反射側基板と液晶層との界面など異なる
構成要素間での界面が多く存在するために、それらの界
面で反射や干渉などが起こり、やはり光エネルギの一部
を失う。これらの個々の損失分はそれほど大きくはない
が、全体を総計すると無視できない程度の大きな損失量
となる。また、偏光板を使用する反射型液晶ディスプレ
イでは、偏光板を２回通過すると、元の光のエネルギの
半分を失うことになる。これらの光の損失のために、光
源の利用効率が低下する。

【０００４】偏光板を用いない反射型液晶ディスプレイ
は、コントラストが高くないという問題がある。ＰＣ−
ＧＨ反射型液晶ディスプレイではコントラスト改善のた
めに、二色性色素の添加量を増加すると明るさが大きく
低下する。ＰＤ−ＬＣ反射型液晶ディスプレイでは、元
来高いコントラストを得にくいが、コントラストを高く
するためにセル厚を熱くするとレスポンスが著しく低下
するという問題がある。

【０００５】エレクトロクロミックディスプレイは、明
るく自然な反射表示を行えるが、コントラストが低く、
寿命が短く、レスポンスが遅いという問題を有する。電
気泳動ディスプレイやツイストボールディスプレイはコ
ントラストが低く、駆動電圧が比較的高いという問題が
ある。

【０００６】反射型ディスプレイは周囲からの限られた
光量を有効に生かして表示をする必要があることから、
上記のような損失は解決すべき問題である。

【０００７】本発明の目的は、明表示での光の利用効率
を相当に改善して明るく従来の反射型液晶ディスプレイ
よりも優れた表示特性を得ることのできる反射型ディス
プレイとその製造方法とを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型ディスプ
レイは、透明基板と、該透明基板の一方の面に配置さ
れ、凹凸面を有するマイクロプリズムと、該マイクロプ
リズムの凹凸面と接触する能動層であって外部よりの制
御信号に応じてその屈折率が前記マイクロプリズムの屈
折率と同じ値を持つ状態と異なる値を持つ状態とのいず
れかに選択的に変化する該能動層と、前記透明基板と前
記マイクロプリズムと前記能動層とを透過してきた光を
前記透明基板側に戻らないようにする反射防止層とを有
する。

【０００９】本発明の反射型ディスプレイの製造方法
は、透明基板の一方の面に透明な感光性レジスト膜を塗
布する工程と、前記感光性レジスト膜の面に対して所定
角度方向から所定開口パターンを有するフォトマスクを
介して前記感光性レジスト膜を露光する工程と、露光し
た前記感光性レジスト膜を現像処理して残る前記レジス
ト膜に凹凸面を形成し、マイクロプリズムを形成する工
程と、反射防止処理をした面を有する別の基板を前記透
明基板の凹凸面と対向させて所定のすきまをあけて重ね
あわせる工程と、外部よりの制御信号に応じてその屈折
率が前記マイクロプリズムの屈折率と同じ値を持つ状態
と異なる値を持つ状態とのいずれかに選択的に変化する
能動物質を前記すきまに注入して該マイクロプリズムの
凹凸面と接触させる工程とを有する。

【００１０】

【実施例】次に、本発明による反射型ディスプレイの構
造と製造方法の実施例の幾つかについて以下に図１から
図５を参照しつつ詳しく説明する。

【００１１】図１は、本発明による反射型ディスプレイ
の三つの実施例の構造を説明するために模式的に示した
断面図である。図１（ａ）に示す反射型ディスプレイ
は、表示面側基板（以下、上側基板と称する。）１と、
上側基板１の裏面に配置されたマイクロプリズム２と、
該マイクロプリズム２の凹凸面と接触する能動層３と、
表示面とは反対側の基板（以下、下側基板と称する。）
４と、下側基板４の表面に形成された光吸収層５と、上
側基板１の表面に形成された光散乱板６とから構成され
る。

【００１２】能動層３は、マイクロプリズム２の凹凸面
と接触していて、外部の制御部７より与えられる制御信
号８に応じてその屈折率がマイクロプリズム２の屈折率
と同じ値を持つ状態と、異なる値を持つ状態とのいずれ
かに選択的に変化する材料を含む。能動層３については
後でさらに詳細に説明をする。光吸収層５は、上側基板
１とマイクロプリズム２と能動層３とを透過してきた光
が上側基板１側に戻らないように吸収する役目を持つ。

【００１３】明表示の場合には、マイクロプリズム２と
能動層３との界面付近の能動層３の屈折率がマイクロプ
リズム２の屈折率と異なるように制御して界面で入射光
が全反射するようにする。黒表示の場合には、マイクロ
プリズム２と能動層３との界面付近の能動層３の屈折率
がマイクロプリズム２の屈折率と同じになるように制御
することによって、マイクロプリズム２を透過した光が
能動層３中に入射し、最後に吸収層５で吸収される。従
って、明表示では、全反射時のいくらかの損失を無視す
ると原理的には入射光のほとんど全光エネルギを表示に
利用できるので、明るさが著しく改善される。

【００１４】上側基板１に用いる材料はガラス、プラス
チック、フィルムなど透明な材料であれば何でもよい。
但し、その厚みは解像度のことを考慮して薄い方が望ま
しく、１ｍｍ以下がよいが、さらに好ましくは０．３ｍ
ｍ以下が推奨される。実際にこの実施例のディスプレイ
を製造した場合では０．３ｍｍの厚みのガラス上側基板
１を作製した。

【００１５】下側基板４に用いる材料は上側基板１の材
料よりも選択の範囲がより広く、ガラスなどの透明材料
の基板以外にも、金属、半導体などの不透明基板も用い
ることができる。また、厚みについても特に制限はない
が、ディスプレイ全体を薄く作りたい場合には、できる
だけ薄くつくる。実際にこの実施例のディスプレイを製
造した場合では０．３ｍｍの厚みのガラスの下側基板４
を作製した。

【００１６】散乱板６は、微粒子分散型など、一般的に
反射型液晶ディスプレイで用いられているものでよい。
マイクロプリズム２については後で説明する。吸収層５
はブラックマトリックスに用いられる黒の顔料やカーボ
ンブラックなど、光を殆ど反射せず、光を吸収する材料
でよい。実際にこの実施例のディスプレイを製造した場
合では、吸収層５として液晶ディスプレイのブラックマ
トリックスに用いられる黒の顔料（富士フィルムオーリ
ン社製ＣＯＬＯＲＭＯＳＡＩＫＣＫ）を用いた。吸
収層５の代りに光が反射して元に（上側基板方向）戻ら
ないような構造あるいは性質の光透過層を設けてもよ
い。

【００１７】能動層３には、屈折率が互いに異なる複数
の媒質もしくは、屈折率異方性を有する媒質体が入れて
ある。能動層３は、外部よりの電気、磁気、圧力、音
波、熱、光、電磁波の少なくともいずれかのエネルギ形
態の制御信号８あるいは放射に応じて、マイクロプリズ
ム２との界面付近の屈折率が変化するもので、マイクロ
プリズム２の屈折率と同じ屈折率の値と、その値と異な
る屈折率の二つの状態の間で変化するものであればよ
い。なお、「同じ屈折率」とは入射光に対して実質的な
光学的界面を形成しない値であればよい。「異なる屈折
率」とは、好ましくは全反射を生じ得る屈折率差Δｎを
有するものであり、Δｎ＞０．３が好ましい。Δｎ＞
０．５であれば全反射を生じさせるためにさらに好まし
い。

【００１８】図１（ｂ）は、図１（ａ）の散乱板６の代
りに、偏光板９とその上に反射防止膜１０が配置されて
いる。それ以外は図１（ａ）と同一である。図１（ｃ）
は、上側基板１の表面にはなにも配置されず、それ以外
は図１（ａ）と同じである。

【００１９】次に、マイクロプリズム２を形成する方法
も含めて、反射型ディスプレイの製造方法の第１の実施
例について図３と図２を参照して説明する。

【００２０】図３（ａ）において、上側基板となる透明
基板１の一方の面に透明な感光性レジスト膜２０を塗布
する。この感光性レジスト膜２０をフォトリソグラフ処
理してマイクロプリズム２（図１参照）に加工する。一
方、光吸収層５を形成した面を有する下側基板４をマイ
クロプリズム２を形成した基板１と対向させて所定のす
きまをあけて重ねあわせる。さらに、能動層３となる能
動物質を基板間のすきまに注入してマイクロプリズム２
の凹凸面と接触させて反射型ディスプレイができる。

【００２１】図４は、マイクロプリズムの形状例を示
す。図４（ａ）はストライプ状に長く、横方向断面が台
形のマイクロプリズム２を示す。図４（ｂ）は頂上を切
り落としたピラミッド形状のマイクロプリズム２を示
す。図４（ｃ）は頂上を切り落とした円錐形状のマイク
ロプリズム２を示す。なお、これらの形状における頂部
の平坦面はホトリソグラフィの容易さのために存在する
ものであり、作製が可能であればない方が良い。

【００２２】次に、マイクロプリズム２の形成方法につ
いてさらに詳細に説明する。図４（ａ）、（ｂ）のマイ
クロプリズムを作製する場合のネガレジストを用いたフ
ォトリソグラフ工程には、図２（ａ）に示すような露光
用の光（紫外線も含む）を透過する開口部（あるいは光
透過部）１１がストライプ状であるフォトマスク、およ
び（ｂ）に示すような開口部１３が格子状のフォトマス
クを使用すればよい。なお、図２（ａ）、（ｂ）で斜線
で示した部分１２，１４は、露光用の光を透過しない遮
光領域である。ポジレジストの場合は遮光部と透光部が
逆になる。

【００２３】開口部１１，１３の線幅は、露光光源の紫
外線の波長以上であればよく、０．５μｍから１０μｍ
の間か、さらに好ましくは１μｍから５μｍの寸法のも
のを用いるとよい。製作例では開口部が３μｍ線幅のマ
スクを用いた。遮光領域１２，１４の幅は、作ろうとす
るマイクロプリズムの厚さ、レンズの角度などに依存し
て選択されるが、０．５μｍから１００μｍの範囲がよ
く、さらに好ましくは２μｍから２０μｍ幅のものが用
いられるとよい。製作例では、５μｍ厚で４５°傾斜を
持つマイクロプリズムの製作に、遮光領域が１０μｍ線
幅のマスクを用いた。

【００２４】図４（ｃ）のマイクロプリズムを作製する
場合のフォトリソグラフ工程には、図２（ｃ）に示すよ
うな露光用の光（紫外線も含む）を透過する開口部（あ
るいは光透過部）１５がドット状であるフォトマスクを
使用すればよい。なお、図２（ｃ）でドット１５以外の
部分１６は、露光用の光を透過しない遮光領域である。
ドット１５の形状は、円形が望ましいが、三角形、四角
形、五角形他の多角形でもよい。円形のドット１５の直
径は、露光光源の紫外線の波長以上であればよく、０．
５μｍから１０μｍの間か、さらに好ましくは１μｍか
ら５μｍの寸法のものを用いるとよい。製作例では開口
部が３μｍ直径の円形ドットを形成したマスクを用い
た。

【００２５】ドットパターン１５の配置状態は、作ろう
とするマイクロプリズムの厚さ、レンズの角度などに依
存して選択されるが、全ドット１５の全体に対する面積
比が１％から５０％の範囲がよく、さらに好ましくは３
％から２０％のものが用いられるとよい。そして、ドッ
トの配列は偏りがなく均等になるのが好ましい。但し、
規則的な配置よりもランダムな配置の方が出来上がった
マイクロプリズムの光散乱性はよい。製作例では、５μ
ｍ厚で４５°傾斜を持つマイクロプリズムの製作に、ド
ット領域の面積比が１０％のマスクを用いた。

【００２６】次に、マイクロプリズムの作製工程につい
て詳しく説明する。図３はマイクロプリズム２を上側基
板1上に形成する方法の実施例の各工程を順に示したも
のである。この場合、フォトマスクは図２（ａ）あるい
は（ｂ）のパターンのものを使用する。

【００２７】図３（ａ）において、ガラス基板１上に感
光性レジスト膜２０を形成する。感光性レジスト膜の材
料としては、たとえばＪＳＲ製オプトマーＮＮ７００，
ＭＦＲ−３１０あるいは富士フィルムオーリン製ＣＳＰ
シリーズなどの光硬化型レジストで透明性の高い材料を
用いる。感光性レジスト膜２０の形成方法としては、ス
ピンコート、ロールコートあるいはダイコート等により
行う。レジスト膜２０の厚みは、０．５μｍから５０μ
ｍの間がよく、さらに好ましくは１μｍから１０μｍと
するとよい。製作例ではＪＳＲ製オプトマーＮＮ７００
（屈折率１．５３）をスピンコート法にて５μｍ厚で透
明基板１の上に形成した。

【００２８】次に、感光性レジスト膜２０を形成した基
板を、９０°Ｃで２０分間プリベークしてから、図３
（ｂ）に示すように、フォトマスク３０を介してレジス
ト膜２０を紫外線（ＵＶ）により露光する。基板１とフ
ォトマクス３０とを紫外線照射方向に対して傾けて露光
する。基板１の水平面に対する傾き角をθとする。図２
（ａ）のストライプパターンのフォトマクスクの場合、
図３（ｂ）に示すように、最初基板１を右下がりにθだ
け傾けて露光する。点線の部分だけが露光される。次
に、逆に図３（ｃ）に示すように、基板１を左下がりに
θだけ傾けて露光する。レジストの斜線の領域が露光さ
れたことになる。マイクロプリズムの頂角を９０°にす
る場合には、θ≦±４５°の条件で露光する。なお、基
板１を水平に配置し、露光光源の光入射角度を基板面に
対して傾けても同様な効果が得られる。

【００２９】露光後、基板を現像処理すると、露光部分
だけが残り、さらにポストベークにより完全に固化させ
ると、図４（ａ）に示すような断面が台形状で細長いマ
イクロプリズム２が基板１上に形成される。

【００３０】図２（ｂ）の格子状のフォトマスクを使用
する場合には、図３（ｂ）と（ｃ）に示すような傾き方
向の互いに逆な露光工程を、平面上のｘ軸方向とそれに
直交するｙ軸方向とでそれぞれ行う。そして、露光後、
基板を現像処理すると、露光部分だけが残り、さらにポ
ストベークにより完全に固化させると、図４（ｂ）に示
すような逆ピラミッド状のマイクロプリズム２が基板１
上に多数形成される。

【００３１】マスクの紫外線透過部（開口部）１３の線
幅が比較的広い場合か、もしくは感光性レジスト層の厚
さが薄い場合には、ｘ軸方向とｙ軸方向のそれぞれにつ
いて、θ＝４５°とθ＝−４５°の２回だけ紫外線を照
射すればよい。マスクの紫外線透過部１３の線幅が狭く
なるにつれて、もしくは感光性レジスト層の厚さがより
厚くなるにつれて、ｘ軸方向とｙ軸方向のそれぞれにつ
いて、θ≦±４５°で照射する条件のθの値を小さくす
るとよい。例えば、θ＝０や、θ＝±１５°や、θ＝±
３０°などとする。もし、さらにマスクの紫外線透過部
の線幅に対して感光性レジスト層の厚みが著しく厚い場
合には、θ＝４５°から−４５°までの間をスキャンし
ながら連続的に露光してもよい。

【００３２】マイクロプリズムの頂角を変えたい場合に
は、基板１の傾き角度θを所望の頂角に応じて適宜調整
すればよい。また、頂角に異方性を持たせたい場合（方
向により頂角が異なる）は、照射方向によって傾き角θ
を異ならせて露光する。

【００３３】実際に作製した例では、マスクの紫外線透
過部の線幅が３μｍで遮光領域の幅が１０μｍで、感光
性レジスト層の厚みが５μｍとし、θ＝４５°、２２．
５°、０°、−２２．５°、−４５°の計５回紫外線光
を照射した。照射条件は、それぞれ３１５ｎｍ波長で光
強度が１００ｍＪ／ｍ²の紫外線で行った。露光後、基
板を現像処理して、さらにポストベークによりマイクロ
プリズム２を形成した。

【００３４】現像後のレジスト膜の光透過率が低い場
合、前面紫外線照射を強い露光条件で行ってもよい。実
際に作製した例では、露光した基板をＤＭＯＡＰ０．５
％水溶液中に３０秒間浸漬させて現像を行い、ポストベ
ークは２２０°Ｃで１時間行った。その結果、高さ５μ
ｍで頂角が９０°のマイクロプリズムを形成できた。

【００３５】一方、図２（ｃ）のドット状のフォトマス
クを使用する場合には、図３（ｂ）に示すような傾きθ
を与えたままで、基板を紫外線照射方向を軸として平面
内（ｘ−ｙ軸面）を回転させながら露光を行う。そし
て、露光後、基板を現像処理すると、露光部分だけが残
り、さらにポストベークにより完全に固化させると、図
４（ｃ）に示すような頂部が少し平らな円錐状のマイク
ロプリズム２が基板１上に多数形成される。

【００３６】マイクロプリズムの頂角を９０°にする場
合には、θ≦±４５°の条件で基板をまわしながら露光
する。マスクの紫外線透過部１６の間隔が比較的広い場
合か、もしくは感光性レジスト層の厚さが薄い場合に
は、θ＝４５°に固定した状態で、基板を１回転させな
がら紫外線を照射すればよい。マスクの紫外線透過部１
６の間隔が狭くなるにつれて、もしくは感光性レジスト
層の厚さがより厚くなるにつれて、θ≦±４５°で照射
する条件のθの値を小さくするとよい。例えば、θ＝０
（この場合基板の回転は不要）や、θ＝１５°や、θ＝
３０°などとする。もし、さらにマスクの紫外線透過部
の幅に対して感光性レジスト層の厚みが著しく厚い場合
には、θ＝４５°から０°までの間をらせん状にスキャ
ンしながら連続的に露光してもよい。

【００３７】マイクロプリズムの頂角を変えたい場合に
は、基板１の傾き角度θを所望の頂角に応じて適宜調整
すればよい。また、頂角に異方性を持たせたい場合（方
向により頂角が異なる）は、基板の回転を半周あるいは
１／４周で止めればよい。

【００３８】実際に作製した例では、マスクの紫外線透
過部のドット１５の直径が３μｍで遮光領域１６が面積
比で約９０％で、感光性レジスト層の厚みが５μｍと
し、θ＝４５°と、２２．５°の計２回紫外線光を基板
をまわしながら照射し、最後に０°方向から基板をまわ
さずに照射した。照射条件は、それぞれ３１５ｎｍ波長
で光強度が１００ｍＪ／ｍ²の紫外線で行った。露光
後、基板を現像処理して、さらにポストベークによりマ
イクロプリズム２を形成した。

【００３９】次に、反射型ディスプレイの製造方法の第
２の実施例について図５を参照して説明する。この実施
例は、図３で説明した実施例とは紫外線の露光工程が異
なる。また基板は傾けずに露光する。それ以外は、図３
の実施例と基本的に同様である。

【００４０】図５の実施例では、露光光源はレーザ光の
ようなコヒーレント光を使用する。図５（ａ）におい
て、上側基板となる透明基板１の一方の面に透明な感光
性レジスト膜２０を塗布する。次に、図５（ｂ）に示す
ように、フォトマスク３０を介してレーザ光でレジスト
膜２０を露光する。フォトマスク３０は図２（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）のいずれであっても、照射方法は同一で
ある。

【００４１】フォトマスク３０を通過したコヒーレント
光は干渉作用によって、基板を傾けることなくプリズム
形状にレジスト膜に光強度の強弱を与えることができ
る。ここで用いる感光性レジスト膜の材料は、前述の実
施例のものでよく、またホログラフィックな材料、例え
ばデュポン製ＯＭＩＮＤＥＸＨＲＦ１５０，ＨＲＦ６
００でもよい。後者の場合には、光源は紫外線でなく可
視光線でもよい。

【００４２】次に、以上説明したすべての実施例に適用
できる屈折率異方性を利用した能動層３の構成で、液晶
技術を利用したものを説明する。液晶材料を能動層３に
利用する場合には、図１の（ｂ）の偏光板９を使用する
ディスプレイ構成を採用する。

【００４３】能動層３の液晶配向状態としては、水平配
向で液晶材料の比誘電率異方性Δεが正のタイプと、垂
直配向でΔεが負のタイプの構成を作製した。液晶材料
の複屈折率Δｎはなるべく大きな材料が好ましいため、
おおむね０．２５以上の高Δｎ材料を選択した。

【００４４】マイクロプリズム２の屈折率と液晶の屈折
率は液晶分子が水平もしくは垂直の時に、互いに等しく
なる材料を選択した。電圧無印加時（水平配向タイプ）
もしくは電圧印加時（垂直配向タイプ）にマイクロプリ
ズム界面付近の液晶分子のダイレクタ方向が偏光板９の
透過軸と平行になるように配向処理を行う。ラビングに
おける繊維の押込量は通常数百μｍあり、数十μｍ以下
の高さのマイクロプリズム表面の配向処理に問題は生じ
ないと考えられる。指向性を有さない散乱板を用いたと
きの３０°光入射・法線方向測定時の特性は、０−２０
Ｖのｏｎ−ｏｆｆ電圧の時、反射率４０％（標準白色板
を１００％とする。）、コントラスト比１０程度であっ
た。反射率はマイクロプリズムや散乱板に指向性を与え
ることなどにより向上させることができる。

【００４５】さらに能動層３の別の構成として、屈折率
が互いに異なる複数の媒体を利用する方法について説明
する。この場合、図１（ａ）、（ｃ）の構造のように偏
光板を用いる必要はない。

【００４６】屈折率が異なる材料としては、空気や窒素
等の気体、水、有機溶媒、及びこれらの溶媒に微粒子や
磁性体を分散した材料などがあげられる。複数の異なる
材料の内、少なくとも一つの材料はマイクロプリズム２
の屈折率と等しい屈折率を持つものを選択する。これら
の複数の材料の複合体からなる能動層３に電気、磁気、
圧力、音波、熱、光、電磁波のすくなくともいずれかの
エネルギ形態の制御信号あるいは放射を与えることによ
って、マイクロプリズム２との界面付近の屈折率を変え
るようにする。

【００４７】例えば、ベンゼン等の有機溶媒の中に、Ｔ
ｉＯ₂等の微粒子を１〜３０％程度均一に分散し、電気
泳動現象を利用して微粒子をマイクロプリズム２との界
面に集めることができる。このように能動層３を電気的
に制御すれば、マイクロプリズムとの界面付近の屈折率
をマイクロプリズム２の屈折率と同じにしたり、異なら
せたり制御することができる。

【００４８】もし、微粒子が磁性流体であれば、磁気を
能動層３に加えることによって磁性流体を移動させるこ
とができ、磁気的にマイクロプリズム２との界面付近の
屈折率を制御できる。

【００４９】また、マイクロプリズム２表面に、水など
をはじく性質の膜を形成することにより、マイクロプリ
ズム２の界面には気体が、それ以外の部分には液体が分
離して配置される構成の能動層３を作成する。この能動
層３にピエゾ効果あるいは超音波やペン圧などにより圧
力を加えて気体を移動させることによりマイクロプリズ
ム界面付近の屈折率を制御することができる。指向性を
有さない散乱板を用いたときの３０°光入射・法線方向
測定時の特性は、０−２０Ｖのｏｎ−ｏｆｆ電圧の時、
反射率７３．７％（標準白色板を１００％とする。）、
コントラスト比１１程度の非常に優れた特性を示した。
その特性は図６に示すようにコピー紙とほぼ同等であ
る。反射率はマイクロプリズムや散乱板に指向性を与え
るなどにより向上させることができる。

【００５０】上述の反射型ディスプレイは、マイクロプ
リズムの形を適宜調整することにより視角補償など、デ
ィスプレイの光学的な特性を改善することもできる。ま
た、複数のフォトリソグラフ工程や特殊な材料装置を用
いることなくマイクロプリズムが作製可能である。上述
の反射型ディスプレイは、コンピュータ用ディスプレイ
や映像装置などあらゆる用途の表示装置、児童用玩具、
紙にかわる電子ノートなどに使用できるであろう。

【００５１】以上、実施例に沿って本発明を説明した
が、本発明はこれらに制限されるものではない。例え
ば、種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業
者に自明であろう。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、明表示には能動層
に光を導入することなく、全反射条件を使うために、従
来の反射型ディスプレイに比較して、非常に優れた反射
表示特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の三つの実施例による反射型ディスプ
レイの断面図である。

【図２】反射型ディスプレイのマイクロプリズムを形
成する工程で使用される三種類のフォトマスクのパター
ンを示す概略平面図である。

【図３】本発明の実施例による反射型ディスプレイの
製造工程を説明する断面図である。

【図４】本発明の実施例による反射型ディスプレイの
三種類のマイクロプリズムの形状を示す斜視図である。

【図５】本発明の他の実施例による反射型ディスプレ
イの製造工程を説明する断面図である。

【図６】実施例による反射型ディスプレイの反射スペ
クトルをコピー紙、再生紙の反射スペクトルと比較して
示すグラフである。

【符号の説明】

１透明基板２マイクロプリズム３能動層４基板５吸収層６散乱板７制御部８制御信号９偏光板１０反射防止膜１１、１３，１５開口部（光透過部）１２，１４，１６遮光部２０感光性レジスト膜３０フォトマスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板と、該透明基板の一方の面に配置され凹凸面を有するマイク
ロプリズムと、該マイクロプリズムの凹凸面と接触する能動層であっ
て、外部よりの制御信号に応じてその屈折率が前記マイ
クロプリズムの屈折率と同じ値を持つ状態と、異なる値
を持つ状態とのいずれかに選択的に変化する該能動層
と、前記透明基板と前記マイクロプリズムと前記能動層とを
透過してきた光を前記透明基板側に戻らないようにする
反射防止層とを有する反射型ディスプレイ。
【請求項２】透明基板と、該透明基板の一方の面に配置され凹凸面を有するマイク
ロプリズムと、該マイクロプリズムの凹凸面と接触する能動層であっ
て、白表示の場合には、前記マイクロプリズムと前記能
動層との界面で光が全反射するようにし、黒表示の場合
には、前記マイクロプリズムを透過した光が前記能動層
に入射するように外部よりの制御信号により光学特性を
変化させる該能動層と、前記透明基板と前記マイクロプリズムと前記能動層とを
透過してきた光を前記透明基板側に戻らないようにする
反射防止層とを有する反射型ディスプレイ。
【請求項３】前記能動層は、屈折率が互いに異なる複
数の物質の複合体を含み、前記複数の物質の内、少なく
とも一つの屈折率が前記マイクロプリズムの屈折率と同
じであり、外部よりの電気、磁気、圧力、音波、熱、
光、電磁波のすくなくともいずれかのエネルギ形態の制
御信号に応じて、前記マイクロプリズムとの界面付近の
屈折率が変化する請求項１あるいは２記載の反射型ディ
スプレイ。
【請求項４】前記能動層は、屈折率異方性を有する物
質を含み、外部よりの電気、磁気、圧力、音波、熱、
光、電磁波のすくなくともいずれかのエネルギ形態の制
御信号に応じて、前記マイクロプリズムとの界面付近の
屈折率が変化する請求項１あるいは２記載の反射型ディ
スプレイ。
【請求項５】前記反射防止層が光吸収層である請求項
１あるいは２記載の反射型ディスプレイ。
【請求項６】前記光吸収層は、黒系あるいは青系の顔
料と、カーボンブラックの少なくともいずれかを含む請
求項５記載の反射型ディスプレイ。
【請求項７】前記反射防止層が光を前記透明基板側以
外へ透過させる光透過層である請求項１あるいは２記載
の反射型ディスプレイ。
【請求項８】透明基板の一方の面に透明な感光性レジ
スト膜を塗布する工程と、前記感光性レジスト膜の面に対して所定角度方向から所
定開口パターンを有するフォトマスクを介して前記感光
性レジスト膜を露光する工程と、露光した前記感光性レジスト膜を現像処理して残る前記
レジスト膜に凹凸面を形成し、マイクロプリズムを形成
する工程と、反射防止処理をした面を有する別の基板を前記透明基板
の凹凸面と対向させて所定のすきまをあけて重ねあわせ
る工程と、外部よりの制御信号に応じてその屈折率が前記マイクロ
プリズムの屈折率と同じ値を持つ状態と、異なる値を持
つ状態とのいずれかに選択的に変化する能動物質を前記
すきまに注入して該マイクロプリズムの凹凸面と接触さ
せる工程とを有する反射型ディスプレイの製造方法。
【請求項９】前記露光工程において、前記感光性レジ
スト膜の面に対して光の入射方向が直角でない所定角度
である光源により１回以上露光処理を行う請求項８記載
の反射型ディスプレイの製造方法。
【請求項１０】前記露光工程において、前記感光性レ
ジスト膜の面に対して光の入射方向が直角でない所定角
度である光源により前記透明基板を前記光の入射軸を中
心に回転させながら露光を行う請求項８記載の反射型デ
ィスプレイの製造方法。
【請求項１１】前記露光工程において、第１の光源方
向から露光し、該第１の方向とは方位角で１８０°異な
る第２の光源方向から露光するときに、前記第１と第２
の方向は、前記透明基板面に対して異なる傾き角を持つ
請求項９あるいは１０に記載の反射型ディスプレイの製
造方法。
【請求項１２】前記露光工程において、前記光源はコ
ヒーレントな光を照射し、前記コヒーレントな光は前記
フォトマスクにより光干渉作用を受けて、前記感光性レ
ジスト膜上に所定の明暗パターンを投影する請求項８記
載の反射型ディスプレイの製造方法。