(57)【要約】  【課題】鮮明な表示画面を得ることが可能な液晶表示装置を提供することにある。  【解決手段】一方方向に延在される透明な表示電極及び配向膜を形成してなる表示面側基板と、他方方向に延在され、表面に多数の凸部を点在させた反射機能を有する表示電極及び配向膜を順次形成してなる裏面側基板とを、前記表示電極同士が互いに交差するように、液晶を介して貼り合せた液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの表示面側に配設され、且つ、導光板及び該導光板の端面に光源を有し、前記導光板の主面から液晶表示パネル側に光を出射させるフロントライトユニットとから構成され、前記フロントライトユニットから出射した光が、前記表示面側基板に対して所定傾斜角度をもって入射させてなる反射型液晶表示装置において、前記反射機能を有する表示電極の各凸部は、その各凸部の頂点が平面視したとき、該凸部の中心から非入射側に偏位するように形成する。  【選択図】図３
2005189327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方方向に延在される透明な表示電極及び配向膜を形成してなる表示面側基板と、他方方向に延在され、表面に多数の凸部を点在させた反射機能を有する表示電極及び配向膜を順次形成してなる裏面側基板とを、前記表示電極同士が互いに交差するように、液晶を介して貼り合せた液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの表示面側に配設され、且つ、導光板及び該導光板の端面に光源を有し、前記導光板の主面から液晶表示パネル側に光を出射させるフロントライトユニットとから構成され、
前記フロントライトユニットから出射した光を、前記液晶表示パネルに対して一定傾斜角度で入射させてなる反射型液晶表示装置において、
前記反射機能を有する表示電極の各凸部は、その各凸部の頂点を平面視したとき、該凸部の中心から非入射側に偏位させて形成したことを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】
前記反射機能を有する表示電極の各凸部は、フロントライトユニットの光を前記表示面側基板に対して略垂直な方向に反射させる第１の反射部と、光を種々の方向に反射させる第２の反射部とを有することを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項３】
前記凸部の第１の反射部は、略一定の傾斜を有する斜面から構成されることを特徴とする請求項２に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶表示パネルに入射する光が、前記表示面側基板の法線に対し５°〜１５°傾斜して入射するとともに、前記各凸部の頂点から凸部の光の入射側における端部のすその部までの距離が、前記凸部の高さの７．５倍以上２３倍以下に設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の反射型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は反射型液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯電話等の表示画面には、反射型液晶表示装置が用いられている。
【０００３】
かかる従来の反射型液晶表示装置は、図５に示すごとく、一方方向に延在される透明な表示電極３及び配向膜６を形成してなる表示面側基板１と、他方方向に延在され、表面に多数の凸部を点在させた反射機能を有する表示電極４及び配向膜６を順次形成してなる裏面側基板２とを、表示電極３，４同士が互いに交差するように、液晶７を介して貼り合せた液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの表示面側に配設され、且つ、導光板１３及び導光板１３の端面に光源１３を有し、導光板１３の主面から液晶表示パネル側に光を出射させるフロントライトユニットとから構成されていた。
【０００４】
そして、フロントライトユニットから出射した光が、液晶表示パネルに対して所定傾斜角度、例えば表示面側基板１の法線に対して５°〜１５°をもって入射させた反射型液晶表示装置が知られている。
【０００５】
そして、液晶表示パネルの反射機能を有する表示電極４に設けられた各凸部は、その断面形状が、上に凸で、且つ、光の入射側と非入射側とで線対称な湾曲形状を成していた。
【０００６】
即ち、半球状の凸部がランダムに配置されていた。
【特許文献１】特開２００２―２５８２７９号公報
【特許文献２】特開２０００―２２１４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した反射型液晶表示装置においては、この液晶表示パネルの法線に対して、光が一定傾斜角度で入射するように設定されたフロントライトユニットを用いた場合、液晶表示パネルを通過して観察者側に出射してきた光は、観察者の正面、即ち基板の法線に沿った方向が輝度のピークとはならないため、観察者から見て表示情報が暗く見えてしまうことがあった。
【０００８】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、鮮明な表示画面を得ることが可能な反射型液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の反射型液晶表示装置は、一方方向に延在される透明な表示電極及び配向膜を形成してなる表示面側基板と、他方方向に延在され、表面に多数の凸部を点在させた反射機能を有する表示電極及び配向膜を順次形成してなる裏面側基板とを、前記表示電極同士が互いに交差するように、液晶を介して貼り合せた液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの表示面側に配設され、且つ、導光板及び該導光板の端面に光源を有し、前記導光板の主面から液晶表示パネル側に光を出射させるフロントライトユニットとから構成され、前記フロントライトユニットから出射した光を、前記液晶表示パネルに対して一定傾斜角度で入射させてなる反射型液晶表示装置において、前記反射機能を有する表示電極の各凸部は、その各凸部の頂点を平面視したとき、該凸部の中心から非入射側に偏位させて形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明の反射型液晶表示装置は、前記反射機能を有する表示電極の各凸部は、フロントライトユニットの光を前記表示面側基板に対して略垂直な方向に反射させる第１の反射部と、光を種々の方向に反射させる第２の反射部とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
更に本発明の反射型液晶表示装置は、前記凸部の第１の反射部は、略一定の傾斜を有する斜面から構成されることを特徴とするものである。
【００１２】
また更に本発明の反射型液晶表示装置は、前記液晶表示パネルに入射する光が、前記表示面側基板の法線に対し５°〜１５°傾斜して入射するとともに、前記各凸部の頂点から凸部の光の入射側における端部のすその部までの距離が、前記凸部の高さの７．５倍以上２３倍以下に設定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の反射型液晶表示装置によれば、反射機能を有する表示電極の各凸部は、その各凸部の頂点を平面視したとき、該凸部の中心から非入射側に偏位して形成されている。
【００１４】
このため、液晶表示パネルへの入射角度が、表示面側基板の法線に対して一定傾斜角度であるフロントライトユニットを用いた場合、液晶表示パネルを通過して観察者側に出射してきた光のうち、観察者の略正面、即ち基板の略法線方向へと出射する光が最も輝度が高くなり、観察者から見て明るい画面を提供することが可能となる。
【００１５】
また本発明の反射型液晶表示装置によれば、反射機能を有する表示電極の各凸部は、フロントライトユニットの光を前記表示面側基板に対して略垂直な方向に反射させる第１の反射部と、光を種々の方向に反射させる第２の反射部とを有することから、基板の略法線方向へと出射する光の輝度を高くなすとともに、視野角を広くなすことが可能となる。
【００１６】
更に本発明の反射型液晶表示装置によれば、液晶表示パネルに入射する光が、前記表示面側基板の法線に対し５°〜１５°傾斜して入射するとともに、前記各凸部の頂点から凸部の光の入射側における端部のすその部までの距離が、前記凸部の高さの７．５倍以上２３倍以下に設定されていることから、液晶表示パネルを通過して観察者側に出射してきた光のうち、観察者の略正面、即ち基板の略法線方向へと出射する光が最も輝度が高くなり、観察者から見て明るい画面を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
本発明の反射型液晶表示装置は、図１に示すように、大略的に液晶表示パネルとフロントライトユニットとから構成され、液晶表示パネルの一主面と、フロントライトユニットの一主面とが対向して配置されている。
【００１９】
このような反射型液晶表示装置に用いられる液晶表示パネルは、外側の主面に偏光板１１や位相差板１０を、内側の主面にストライプ状の透明な表示電極３及び配向膜６を積層してなる表示面側基板１と、内側の主面に下地層５を形成し、下地層５上にストライプ状の反射機能を有する表示電極４と配向膜６とを順次積層してなる裏面側基板２とを、これら表示電極同士が交差するように液晶７を介して貼り合わせて、マトリクス状に画素を配列させた構造を有している。
【００２０】
この液晶表示パネルの支持母体となる基板は、表示面側基板１及びこの表示面側基板１よりも面積の大きな裏面側基板２からなり、その主面上にストライプ状の表示電極３，４、配向膜６等が設けられている。
【００２１】
これら表示面側基板１及び裏面側基板２は、前述したストライプ状の透明な表示電極３とストライプ状の反射機能を有する表示電極４とが平面視した状態で略直交するように内側主面同士を対向させて配置され、これら表示電極３，４の対向領域でマトリクス状の表示部を形成するとともに、表示電極３，４や配向膜６等を支持するとともに、両基板１，２の間隙に液晶７を充填するための所定の間隙を確保している。
【００２２】
尚、これら表示面側基板１及び裏面側基板２は、例えば従来周知のフロート法、リドロー法等により作製された素板ガラスを表面研磨することにより算術平均粗さＲａで０．０５μｍ以下になした後、これを洗浄することにより作製される。
【００２３】
そして、前述した裏面側基板２の内側主面上には、感光性樹脂からなる下地層５が形成される。
【００２４】
この下地層５は、多数の凸部がランダムに配置され、この下地層５上に形成される反射機能を有する表示電極４の表面形状を規定するものである。即ち、下地層５上に形成される表示電極４は、その表面に下地層５の表面形状がそのまま表れることになる。
【００２５】
また、表示面側基板１の上面には一方方向に延在されたストライプ状の透明な表示電極３が、裏面側基板２の下地層５上には、他方方向に延在されたストライプ状の反射機能を有する表示電極４が夫々形成される。
【００２６】
この表示電極３，４は、外部からの信号が供給されることにより、両基板の表示電極３，４同士が対向する領域で個々の画素領域に電圧が印加される。
【００２７】
そして、ストライプ状の透明な表示電極３は、ＩＴＯを従来周知のスパッタリング法や蒸着法あるいはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって基板１，２の一主面上に被着させるとともに、これを従来周知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を採用することによってストライプ状にパターニングすることにより形成される。
【００２８】
また、反射機能を有し、且つ、表面に凸部を有する形状の表示電極４は、クロムやアルミニウム、銀等の金属からなり、その厚みは、０．０８μｍ〜０．１２μｍ程度に形成される。
【００２９】
次に、反射機能を有する表示電極４の凸部４’について説明する。
【００３０】
この反射機能を有する表示電極４の表面は、上述のように下地層５の表面形状が表れ、その結果、凸部４’は、図２、図３に示すごとく、平面視すると、多数の凸部４’が主面上にランダムに点在されることになる。
【００３１】
また各凸部４’の形状は、凸部４’の頂点Ｘが平面視したとき、凸部４’の中心Ｏから非入射側に偏位するように形成されている。
【００３２】
尚、ここで凸部４’の中心Ｏとは、平面視したときに光の入射方向に平行で、且つ、凸部４’を横切る線分の中点を言う。
【００３３】
そして、これにより各凸部４’の断面形状は、光の入射側が非入射側よりも緩やかな斜面を有することとなり、この斜面で光が多く反射される。
【００３４】
本発明では、この反射領域を第１の反射部ｈ１と言う。
【００３５】
そして、この第１の反射部ｈ１があることにより、観察者の略正面、即ち基板の略法線方向へと出射する光の輝度を高くなすことができ、観察者から見て明るい画面を提供することも可能となる。
【００３６】
また凸部４’は、第１の反射部ｈ１を挟んで光の入射側と非入射側とに、断面形状が上に凸な湾曲面を有してもよく、この湾曲面で光が種々の方向に反射される。
【００３７】
本発明では、この反射領域を第２の反射部ｈ２と言う。
【００３８】
そして、この第２の反射部ｈ２が有ることにより、光が散乱され、視野角を広くなすことが可能となる。
【００３９】
尚、この第２の反射部ｈ２は、第1の反射部ｈ１を挟んで光の入射側と非入射側とに設けられ、光の非入射側の第２の反射部ｈ２は、光の入射側の第２の反射部ｈ２よりは、その表面積が大きくなるように、湾曲状をなす曲面の曲率半径を大きくなしてある。
【００４０】
これは、光が充分に入射されない非入射側の光を散乱させる効果を充分なものとするためである。
【００４１】
このような凸部４’は、例えば凸部４’の高さが０．４μｍ〜１．０μｍに、平面視したとき、各凸部４’の頂点Ｘから凸部４’の入射側端部のすその部までの距離が３．７μｍ〜１１．５μｍに、凸部４’の頂点Ｘから光の非入射側における凸部４’の入射側端部のすその部までの距離が０．４μｍ〜１．０μｍに設定される。
【００４２】
そして、基板１，２上には、夫々一対の配向膜６が夫々の表示電極３，４上に設けられ、かかる一対の配向膜６間に液晶７が介在されている。
【００４３】
一対の配向膜６は、各々が厚み０．０３μｍ〜０．１μｍのポリイミド樹脂から成り、その表面に一定方向に沿って溝が形成され、この溝の方向が一対の配向膜６同士で適当な角度（例えば９０度〜２７０度）異なるように設定される。
【００４４】
尚、配向膜６は、例えばポリイミド樹脂製の膜の表面を布などにより一定方向に沿ってラビングして溝を形成することにより作製される。
【００４５】
そして一対の透明基板１，２間に介在される液晶７は、例えばフェニルシクロヘキサン（ＰＣＨ）系、エステル系、ビフェニル系、ジオキサン系等の母材に、例えばＰ−エステル系やＰ−ビフェニル系（電圧特性調整のため）、エタン系（粘度調整のため）、三環系や四環系（温度特性調整のため）等を適宜配合したネマチック型液晶材料が用いられている。
【００４６】
かかる液晶材料は配向膜６表面の溝に沿って配列する性質を有しているため、配向膜６間に介在される液晶７はその分子配列が螺旋状にツイスト配列した構造となる。
【００４７】
また矩形状を成すシール部８は、上述した液晶７を囲繞するように、例えば幅０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ程度、厚み０．００３ｍｍ〜０．０１ｍｍ程度に形成されている。
【００４８】
このシール部８は、例えばシリカやアクリル等の絶縁性樹脂が好適に用いられ、基板同士を貼り合わせた状態で圧着することにより内部に液晶を封止する機能を果たしている。
【００４９】
一方、表示面側基板１の外側主面に接着剤９等により貼着される位相差板１０は、直線偏光として入射された光を円偏光に変換し、これを液晶７に対して透過させるとともに、円偏光を再び直線偏光に変換して直線偏光を偏光板に透過させることにより、液晶表示装置の表示部の輝度を高める機能を果たしている。
【００５０】
このような位相差板１０は、ポリカーボネート系、アモルファスポレオレフィン系等の材料から成る厚み４０μｍ〜１００μｍのフィルムが好適に使用される。
【００５１】
また上述の位相差板１０の更に外側に設けられる偏光板１４は、例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（厚み７０μｍ〜９０μｍ）、ヨウ素配向膜、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルム（厚み１５μｍ〜２５μｍ）、ＴＡＣフィルム（厚み７０μｍ〜９０μｍ）、ポリカーボネ−ド（ＰＣ）フィルム（厚み８０μｍ〜１００μｍ）を順次積層したものが用いられ、面状発光体より入射する光のうち、一定方向の偏光成分（直線偏光）のみを透過させる機能を有している。
【００５２】
次に上述した液晶表示パネル上に配置されるフロントライトユニットについて、説明する。
【００５３】
上述した液晶表示パネルに積層して配置されるフロントライトユニットは、図１に示すように、透明材料からなる矩形状の導光板１３の側面に、光源である両端に電極部を有する棒状の冷陰極管１２と、冷陰極管１２の光を効率よく導光板１３へと出射させるための断面半円形状の反射板１４と、冷陰極管１２を保持するための保持部材（図示せず）とから構成されている。
【００５４】
そして、フロントライトユニットの支持母材となる導光板１３は、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ノルボルネン系樹脂、塩化ビニル樹脂等の熱可塑性透明樹脂や透明ガラスにより矩形状に形成されている。
【００５５】
このような導光板１３は、液晶表示パネルの表示画面よりも若干大きく、具体的には、冷陰極管１２の長さ方向と同方向の長さが１００ｍｍ〜１３０ｍｍ、方向と直交する方向の長さが４０ｍｍ〜９８ｍｍ、厚みが１ｍｍ〜６ｍｍのものが用いられる。
【００５６】
かかる導光板１３は、一主面側に設けられた多数の溝により、冷陰極管１２からの光を他主面側から出射させる作用を為しており、例えばアクリル樹脂を使用する場合、液状に成したアクリル樹脂を所定形状の金型に注入し成型することにより作成される。
【００５７】
また導光板１３の一主面に設けられる多数の溝は、各々が断面三角形状を成し、その深さが１μｍ〜７０μｍ、開口幅が１μｍ〜７０μｍに夫々設定されている。
【００５８】
そして、冷陰極管からの光を反射する溝の傾斜角αを、導光板他主面の法線に対して４２．５°〜５０°に設定することにより、導光板他主面から、この他主面の法線に対して５°〜１５°で出射される。
【００５９】
かくして上述した反射型液晶表示装置は、フロントライトユニットの導光板の他主面から、他主面の法線に対して５°〜１５°の角度で出射した光を、偏光板１１及び位相差板１０を介して液晶７内に入射させながら、該液晶７に選択的に電圧を印加するとともに、該印加電圧によって液晶７内の分子配列を画素領域ごとに可変させ、液晶７を通過する光の割合を制御することにより画像表示が行われる。
【実施例】
【００６０】
本実施例では、反射型液晶表示装置の液晶表示パネルに入射する光の角度θと、各凸部４’の頂点Ｘから凸部４’の光の入射側端部のすその部までの距離ｄ２とを徐々に変化させた場合における反射型液晶表示装置の表示面側基板１の法線方向に出射する光の輝度について調べた。
【００６１】
この実施例では、凸部４’の頂点Ｘの高さ（ピークとバレーの高低差）ｄ１を０．５μｍ、各凸部４’の頂点Ｘから凸部４’の入射側端部のすその部までの距離ｄ２を３．５μｍに設定した状態で、反射型液晶表示装置に入射する光の角度θ（液晶表示パネル表示面側基板１の法線との成す角θ）を２°〜２０°まで、２°毎に変化させ、反射型液晶表示装置から表示面側基板１の法線方向に出射する光の輝度について測定した。
【００６２】
このような測定にあたり、距離ｄ２を３．５μｍ、３．７５μｍ、５．５μｍ、１１．５μｍ、１４μｍ、２０μｍに夫々設定し、各距離ｄ２について測定した。
【００６３】
そして、得られた結果を表１に示している。
【表１】
2005189327.tif 000003
【００６４】
また、各距離ｄ２に対して、反射型液晶表示装置に入射する光の角度θと輝度との関係をグラフ化したものを図４に示している。
【００６５】
この結果によると、反射型液晶表示装置に入射する光の角度θが５°〜１５°のとき、反射型液晶表示装置から基板１の法線に出射する光の輝度がピークとなるためには、各凸部４’の頂点Ｘから凸部４’の入射側端部のすその部までの距離ｄ２が３．７５μｍ〜１１．５μｍの範囲が望ましいことがわかる。
【００６６】
逆に、各凸部４’の頂点Ｘから凸部４’の入射側端部のすその部までの距離ｄ２が上述の範囲にない場合は、入射角５°〜１５°の光を液晶表示パネルに入射させても、基板１，２の法線では輝度のピークを持たないので、観察者から見て画面が暗く見えてしまう。
【００６７】
従って、各凸部４’の頂点Ｘから凸部４’の入射側端部のすその部までの距離ｄ２を凸部４’の高さｄ１の７．５倍以上２３倍以下に設定すればよいことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の反射型液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の液晶表示装置を構成する反射機能を有する表示電極の平面図である。
【図３】分図（Ａ）は、本発明の反射機能を有する表示電極の凸部の模式断面図、分図（Ｂ）は、その模式平面図である。
【図４】凸部の光の入射側における前記各凸部の頂点から凸部の入射側端部のすその部までの距離ｄ２に対して、液晶表示パネルに入射する光の角度θと輝度との関係を示すグラフである。
【図５】従来の液晶表示装置を構成する反射型液晶表示装置の平面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・表示面側基板
２・・・裏面側基板
３・・・透明な表示電極
４・・・反射機能を有する表示電極
４’・・・反射機能を有する表示電極の凸部
５・・・下地層
６・・・配向膜
７・・・液晶
８・・・シール材
９・・・接着剤
１０・・・位相差板
１１・・・偏光板
１２・・・冷陰極管
１３・・・導光板
１４・・・反射板
α・・・傾斜角
Ｏ・・・凸部の中心
Ｘ・・・凸部の頂点
ｈ１・・・第１の反射部
ｈ２・・・第２の反射部
【図１】
2005189327.tif 000004
【図２】
2005189327.tif 000005
【図３】
2005189327.tif 000006
【図４】
2005189327.tif 000007
【図５】
2005189327.tif 000008