(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に挟持された液晶層と、
前記一対の基板のうち観察者側基板から背面側基板へ向けて入射される外光を反射する反射板とを備え、
前記反射板は、前記観察者側基板で反射される反射光の角度と異なる角度で前記外光を反射し、
前記反射板は、前記背面側基板のうち前記液晶層に隣接する表面側に設けられ、
前記反射板は、それぞれ前記背面側基板の基板水平面に対して傾斜した反射面を有する複数の三角柱レリーフを有し、
前記各反射面は、その垂線が観察者側から見て表示画面の上部側に傾くよう、前記背面側基板の基板水平面に対して傾斜し、
前記各反射面の傾斜角は、表示画面上部から表示画面下部に向けて大きくなるように連続的に変化することを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】
前記反射板上にカラーフィルタ層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項３】
液晶層を挟持する一対の基板のうち観察者側基板から背面側基板へ向けて入射される外光を反射する反射板の製造方法において、
複数の三角柱状の凹部を有する成形型を準備する工程と、
前記成形型を用いて樹脂を成形し、複数の三角柱状の突起を有する樹脂板を形成する工程と、
前記樹脂板上の前記複数の三角柱状の突起の表面に金属膜を形成する工程とを含み、
前記各突起の表面は、その垂線が観察者側から見て表示画面の上部側に傾くよう、前記背面側基板の基板水平面に対して傾斜し、
前記各突起の表面の傾斜角は、表示画面上部から表示画面下部に向けて大きくなるように連続的に変化することを特徴とする、反射板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係り、とりわけ、外光の反射光を利用して画像表示を行う反射型液晶表示装置およびそれに用いられる反射板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））は、ノート型パーソナルコンピュータ等の表示部として広く用いられている。また、近年、液晶表示装置の大型化も急速に進展しており、デスクトップ型パーソナルコンピュータ等の表示部として一般的であるＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に代わるものとしても期待されている。
【０００３】
このような液晶表示装置では一般に、バックライトと呼ばれる光源を液晶セルの背面に配置し、バックライトからの透過光を観察者側で見る透過型方式が採用されている。しかしながら、バックライトの消費電力は非常に大きく、ノート型パーソナルコンピュータ等の電池寿命を短くする主原因となり、またバックライトの分だけ液晶表示装置の厚さおよび重量も大きくなる。このため、電池寿命や携帯性が問題となる小型の電卓や携帯電話機等の表示部としては、反射型液晶表示装置が一般に用いられている。
【０００４】
反射型液晶表示装置は、観察者側から入射する外光を液晶層の背面に配置された反射板により反射させて画像表示に利用するものであり、バックライトが不要となり、低消費電力で電池駆動でき、薄型および軽量であり、かつ発熱量も少ないという利点を有する。
【０００５】
図６は従来の反射型液晶表示装置の一例を示す図である。図６に示すように、従来の反射型液晶表示装置２０は、互いに対向して配置された一対のガラス基板２１，２２と、ガラス基板２１，２２間に挟持された液晶層２３と、背面側のガラス基板２１のうち液晶層２３に隣接する表面側に設けられた反射板２４とを備えている。ここで、観察者側から入射する外光は、観察者側のガラス基板２２および液晶層２３を介して反射板２４に照射され、反射板２４で反射されて画像表示に利用される。
【０００６】
なお、反射型液晶表示装置２０では、その構造上、観察者側のガラス基板２２で反射される反射光Ｒ１の角度と、反射板２４で反射される反射光Ｒ２の角度とが等しくなることから、観察者側から見たときに反射光Ｒ１，Ｒ２が重なって表示画面が見づらくなりやすい。このため、反射型液晶表示装置２０では一般に、反射板２４や液晶層２３に拡散機能を付与することにより、反射光Ｒ１，Ｒ２の重なり合いを防止している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、反射板２４や液晶層２３に拡散機能を付与すると、反射板２４や液晶層２３で散乱された外光を画像光として用いることとなるので、その光強度が弱くなり、表示画面の明るさを十分に確保することができないという問題がある。
【０００８】
近年、情報量の多い携帯電話機やモバイル用コンピュータ等の携帯情報処理装置の発達および普及により、高画質でかつフルカラー表示が可能な反射型液晶表示装置が求められており、反射型液晶表示装置の表示画面の明るさを十分に確保することが強く求められている。
【０００９】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、外光（入射光）を有効に利用して画像光の光強度および視認度を向上させ、明るくかつ高品質の画像表示を行うことができる反射型液晶表示装置およびそれに用いられる反射板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その第１の解決手段として、互いに対向して配置された一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、前記一対の基板のうち観察者側基板から背面側基板へ向けて入射される外光を反射する反射板とを備え、前記反射板は、前記観察者側基板で反射される反射光の角度と異なる角度で前記外光を反射し、前記反射板は、前記背面側基板のうち前記液晶層に隣接する表面側に設けられ、前記反射板は、それぞれ前記背面側基板の基板水平面に対して傾斜した反射面を有する複数の三角柱レリーフを有し、前記各反射面は、その垂線が観察者側から見て表示画面の上部側に傾くよう、前記背面側基板の基板水平面に対して傾斜し、前記各反射面の傾斜角は、表示画面上部から表示画面下部に向けて大きくなるように連続的に変化することを特徴とする反射型液晶表示装置を提供する。
【００１１】
なお、上述した第１の解決手段においては、前記反射板上にカラーフィルタ層が設けられていることが好ましい。
【００１２】
本発明は、その第２の解決手段として、液晶層を挟持する一対の基板のうち観察者側基板から背面側基板へ向けて入射される外光を反射する反射板の製造方法において、複数の三角柱状の凹部を有する成形型を準備する工程と、前記成形型を用いて樹脂を成形し、複数の三角柱状の突起を有する樹脂板を形成する工程と、前記樹脂板上の前記複数の三角柱状の突起の表面に金属膜を形成する工程とを含み、前記各突起の表面は、その垂線が観察者側から見て表示画面の上部側に傾くよう、前記背面側基板の基板水平面に対して傾斜し、前記各突起の表面の傾斜角は、表示画面上部から表示画面下部に向けて大きくなるように連続的に変化することを特徴とする、反射板の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、反射板で反射される外光（画像光）が観察者側基板で反射される反射光の角度と異なる角度で反射されるので、外光（画像光）の光強度を低下させることなく、反射光同士の重なり合いを防止することができ、特定の視認方向に関して画像光の光強度および視認度を向上させ、明るくかつ高品質の画像表示を行うことができる。
【００１４】
また、本発明によれば、背面側基板のうち液晶層に隣接する表面側に反射板を設け、また反射板上にカラーフィルタ層を設けることにより、画像のぼやけや、コントラストの低下、色のにじみ等の問題を効果的に防止することができる。さらに、反射板の各反射面の垂線が観察者側から見て表示画面の上部側に傾くよう、各反射面を背面側基板の基板水平面に対して傾斜させることにより、表示画面の上方から外光が入射する通常の使用態様において、反射板で反射される外光（画像光）を観察者の視認位置に集中させやすくすることができ、視認度をより高めることができる。さらにまた、反射板の各反射面の傾斜角を表示画面内の位置に応じて異ならせることにより、反射板で反射された外光（画像光）を特定の視認高さまたは視認点に集中させやすくすることができ、大型の表示画面を有する液晶表示装置の場合であっても、表示画面の全域にわたって視認度を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明による反射型液晶表示装置の一実施の形態を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、反射型液晶表示装置１０は、互いに対向して配置された一対のガラス基板１１，１２と、ガラス基板１１，１２間に挟持された液晶層１３と、観察者側のガラス基板（観察者側基板）１２から背面側のガラス基板（背面側基板）１１へ向けて入射される外光を反射する反射板１４とを備えている。このうち、反射板１４は、背面側のガラス基板１１のうち液晶層１３に隣接する表面側に設けられている。なお、反射板１４は、背面側のガラス基板１１の電極を兼ねるようにしてもよい。観察者側のガラス基板１２の前面には位相差板１５および偏光板１６が積層されている。ここで、観察者側から入射する外光は、偏光板１６、位相差板１５、観察者側のガラス基板１２および液晶層１３を介して反射板１４に照射され、反射板１４で反射されて画像表示に利用される。
【００１７】
ここで、反射板１４には、背面側のガラス基板１１の基板水平面に対して傾斜した反射面１７ａを有する複数（多数）の三角柱レリーフ（三角柱状の突起）１７が形成されており、これにより観察者側のガラス基板１２で反射される反射光の角度と異なる角度で外光が反射されるようになっている（図１の反射光Ｒ１，Ｒ２参照）。
【００１８】
なお、三角柱レリーフ１７の形状としては、その三角形状断面のうち背面側のガラス基板１１に面する辺の長さを１０μｍ程度とすることが好ましい（図５参照）。また、反射面１７ａの傾斜角は、背面側のガラス基板１１の基板水平面に対して１度〜４４度の任意の角度（好ましくは５度〜３５度、より好ましくは１０度〜３０度）とすることができる。なお、各反射面１７ａの傾斜角は、反射型液晶表示装置１０の利用状況（すなわち光源と観察者の位置等）に応じて任意に設計することができ、表示画面の上方から外光が入射する通常の使用態様で用いる場合には、各反射面１７ａは、その垂線が観察者側から見て表示画面の上部側に傾くよう、背面側のガラス基板１１の基板水平面に対して傾斜していることが好ましい。また、各反射面１７ａは、その傾斜角が表示画面内の位置に応じて異なるようにしてもよい。具体的には、表示画面が比較的大きい場合には、各反射面１７ａの傾斜角を表示画面内の上下の位置に応じて異ならせることが好ましい。例えば、観察者側から見て表示画面上部の反射面１７ａの傾斜角は、表示画面中央部の反射面１７ａの傾斜角の０．３倍〜０．７倍とし、表示画面下部の反射面１７ａの傾斜角は、表示画面中央部の反射面１７ａの傾斜角の１．３倍から１．７倍とするとよい（図５参照）。なお、各反射面１７ａは、その表面を平坦なものとする他、光を散乱するランダム配置の多数の凹凸をサンドブラスター法等により表面に形成して拡散機能を付与するようにしてもよい。
【００１９】
次に、このような構成からなる反射型液晶表示装置１０の製造方法について説明する。
【００２０】
まず、反射板１４の三角柱レリーフ１７に対応する複数の三角柱状の凹部を有する成形型を準備する。なお、成形型の凹部はイオンビームエッチングによる超精密加工により形成する。
【００２１】
次いで、ガラス基板１１上にアクリル樹脂を厚膜印刷した後、準備された成形型でプレスした状態でアクリル樹脂を硬化させ、ガラス基板上に、三角柱状の突起を有する樹脂板を形成する。なお、三角柱状の突起はその軸線が平行に並ぶように連続して形成する。
【００２２】
そして、樹脂板上の複数の三角柱状の突起の表面に金属膜を蒸着させることにより、三角柱レリーフ１７付きの反射板１４を形成する。なお、金属膜としては、アルミニウムや銀等の高反射率の金属膜を用いることができる。
【００２３】
その後、対向基板となるガラス基板１２上に配向膜（図示せず）を塗布した後、ガラス基板１１の配向による液晶の並びと直交するような方向にラビング処理を施す。
【００２４】
なお、ガラス基板１１に関しては、その表面（反射板１４の表面）に形成された三角柱レリーフ１７により液晶が配向することとなるので、配向膜は必要とされない。ただし、三角柱レリーフ１７の傾斜角が表示画面内の位置に応じて異なる場合には、反射板１４の表面にオーバコート層を設けて平坦化するとともに、その表面に配向膜を塗布し、ガラス基板１２と同様にラビング処理を施す。また、三角柱レリーフ１７の傾斜角が表示画面内で同一の場合にも、上述したような処理を施してもよい。
【００２５】
そして、ガラス基板１１またはガラス基板１２上にギャップ材を散布した後、液晶を封入するための封入口以外をシール材等により密封した状態で、スペーサ等を介してガラス基板１１，１２を貼り合わせて組み立て、所定のギャップ厚（例えば５．０μｍ）の空セル（液晶が封入されていない状態のセル）を作製する。
【００２６】
その後、この空セル内にＴＮ型液晶等の液晶材料を封入し、液晶層１３を形成する。なお、液晶材料の封入方法としては、通常の真空封入法を用いることができる。具体的には例えば、空セルをペルジャー内に設置して約５０℃に保温した後、ペルジャー内を真空度約０．５ｍｍＨｇまで排気し、空セルの封入口に液晶材料を滴下して空セルの封入口部分を覆う。次いで、ペルジャー内の真空度を徐々に大気圧に戻すことにより、空セル内に液晶材料を充填し、最後に液晶材料の封入口を紫外線硬化型樹脂で封止して紫外線を照射して硬化させる。
【００２７】
なお、このようにして作製された液晶セル（液晶表示素子）の表面に各種の機能層（位相差板１５や偏光板１６、カラーフィルタ等）を取り付けることにより、最終的に図１に示すような反射型液晶表示装置１０が製造される。
【００２８】
このように本実施の形態によれば、反射型液晶表示装置１０で用いられる反射板１４に、背面側のガラス基板１１の基板水平面に対して傾斜した複数の反射面１７ａが設けられているので、反射板１４で反射される外光（画像光）は観察者側のガラス基板１２で反射される反射光の角度と異なる角度で反射されることとなる。このため、外光（画像光）の光強度を低下させることなく、反射光Ｒ１，Ｒ２同士の重なり合いを防止することができ、特定の視認方向に関して画像光の光強度および視認度を向上させ、明るくかつ高品質の画像表示を行うことができる。
【００２９】
また、本実施の形態によれば、背面側のガラス基板１１のうち液晶層１３に隣接する表面側に反射板１４を設けているので、画像のぼやけや、コントラストの低下、色のにじみ等の問題を効果的に防止することができる。
【００３０】
さらに、本実施の形態によれば、反射板１４の各反射面１７ａの垂線が観察者側から見て表示画面の上部側に傾くよう、各反射面１７ａを背面側のガラス基板１１の基板水平面に対して傾斜させているので、表示画面の上方から外光が入射する通常の使用態様において、反射板１４で反射される外光（画像光）を観察者の視認位置に集中させやすくすることができ、視認度をより高めることができる。
【００３１】
さらにまた、本実施の形態によれば、反射板１４の各反射面１７ａの傾斜角を表示画面内の位置（上下の位置）に応じて異ならせているので、反射板１４で反射された外光（画像光）を特定の視認高さに集中させやすくすることができ、大型の表示画面を有する液晶表示装置の場合であっても、表示画面の上下方向の全域にわたって視認度を高めることができる。
【００３２】
なお、上述した実施の形態においては、反射板１４の各反射面１７ａの傾斜角が表示画面内の上下の位置に応じて異なるようにしているが、これに限らず、各反射面１７ａの傾斜角が表示画面内の上下および左右の位置に応じて異なるようにしてもよい。これにより、反射板１４で反射された外光（画像光）を特定の視認点に集中させやすくすることができ、大型の表示画面を有する液晶表示装置の場合であっても、表示画面の上下方向および左右方向の全域にわたって視認度を高めることができる。
【００３３】
また、上述した実施の形態においては、反射型液晶表示装置１０で用いられる対向基板としてガラス基板を例に挙げて説明したが、これに限らず、プラスチック基板等の任意の基板を用いることができる。
【００３４】
さらに、上述した実施の形態においては、最終的に作製された液晶セル（液晶表示素子）の表面にカラーフィルタを設けることを前提としているが、これに限らず、図２に示すように、反射板１４上にＲ（赤色）、Ｇ（緑色）およびＢ（青色）の三色のカラーフィルタ層３１を設けるようにしてもよい。また、図３に示すように、反射板１４の表面に透明なＵＶ硬化樹脂等からなるオーバコート層３２を設けて平坦化した上で、その表面にカラーフィルタ層３１を設けるようにしてもよい。なお、図２に示すようなカラーフィルタ層３１の表面に透明なＵＶ硬化樹脂等からなるオーバコート層を設けるようにしてもよい。ここで、観察者側から入射する外光は、偏光板１６、位相差板１５、観察者側のガラス基板１２、液晶層１３およびカラーフィルタ層３１を介して反射板１４に照射され、反射板１４で反射されて画像表示に利用される。
【００３５】
この場合には、上述した反射型液晶表示装置１０の製造方法において、三角柱レリーフ１７付きの反射板１４を形成した後、反射板１４上にフォトリソ法や印刷法等の既存の方法によりカラーフィルタ層３１を形成する。その後、対向基板となるガラス基板１２上および反射板１４上に形成されたカラーフィルタ層３１上に配向膜（図示せず）を塗布した後、ガラス基板１１およびガラス基板１２の配向による液晶の並びが互いに直交するような方向にラビング処理を施す。なお、反射板１４とカラーフィルタ層３１との間、またはカラーフィルタ層３１の表面にオーバコート層を設けて平坦化した場合にも、液晶層１３に隣接する側の最も外側の表面に配向膜を塗布し、同様にしてラビング処理を施すようにするとよい。
【００３６】
なお、図２および図３に示す反射型液晶表示装置１０によれば、反射板１４上にカラーフィルタ層３１を設けているので、画像のぼやけや、コントラストの低下、色のにじみ等の問題をより効果的に防止することができる。
【００３７】
【実施例】
次に、上述した実施の形態の具体的実施例について述べる。
【００３８】
本実施例では、上述した方法に従って製造された１０インチの反射型液晶表示装置１０について、その視認性を確認した。なお、本実施例では、実施例１に係る反射型液晶表示装置１０として、図１に示すような反射型液晶表示装置１０を準備した。具体的には、図５に示すように、反射板１４上に表示画面の左右方向に延びる多数の三角柱レリーフ１７を形成した。ここで、各三角柱レリーフ１７の三角形状断面のうち背面側のガラス基板１１に面する辺の長さは１０μｍとした。また、各三角柱レリーフ１７の反射面１７ａの傾斜角は表示画面上部から表示画面下部に向けて連続的（段階的）に変化させた。具体的には、観察者側から見て表示画面中央部の三角柱レリーフ１７の反射面１７ａの傾斜角は２３度、観察者側から見て表示画面上部の反射面１７ａの傾斜角は１５．５度、観察者側から見て表示画面下部の反射面１７ａの傾斜角は３０．５度とした。なお、三角柱レリーフ１７の表面には、膜厚が２００ｎｍのアルミニウムを蒸着させた。
【００３９】
また、実施例２に係る反射型液晶表示装置１０として、図２に示す反射型液晶表示装置１０を準備した。すなわち、上述した実施例１に係る反射型液晶表示装置において、反射板１４上にフォトリソ法や印刷法等の既存の方法によりカラーフィルタ層３１を形成したものを準備した。
【００４０】
そして、図４に示すように、実施例１および実施例２に係る反射型液晶表示装置１０を水平面に対して４５度傾けて設置した。また、反射型液晶表示装置１０のうち水平面から離れている表示画面上部の垂直方向上方に光源１８を設置した。なお、光源１８の設置高さは水平面から３００ｃｍの位置とした。そして、観察者は、反射型液晶表示装置１０の中心から表示画面に対して垂直方向に３０ｃｍ離れた位置で観察した。
【００４１】
その結果、このような実施例１および実施例２に係る反射型液晶表示装置１０の光強度および視認性は、従来の反射型液晶表示装置と比較して極めて良好であり、明るくかつ高品質の画像を得ることができた。また、表示画面内の位置による視認性の差もなかった。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、外光（入射光）を有効に利用して画像光の光強度および視認度を向上させ、明るくかつ高品質の画像表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による反射型液晶表示装置の一実施の形態を示す断面図。
【図２】図１に示す反射型液晶表示装置の他の実施の形態を示す断面図。
【図３】図２に示す反射型液晶表示装置の変形例を示す断面図。
【図４】図１乃至図３に示す反射型液晶表示装置の具体的実施例を説明するための図。
【図５】図４に示す反射型液晶表示装置の反射板の詳細を示す図。
【図６】従来の反射型液晶表示装置の一例を示す断面図。
【符号の説明】
１０  反射型液晶表示装置
１１  背面側のガラス基板（背面側基板）
１２  観察者側のガラス基板（観察者側基板）
１３  液晶層
１４  反射板
１５  位相差板
１６  偏光板
１７  三角柱レリーフ（三角柱状の突起）
１７ａ  反射面
１８  光源
３１  カラーフィルタ層
３２  オーバコート層
【図１】
0004910245.tif 000002
【図２】
0004910245.tif 000003
【図３】
0004910245.tif 000004
【図４】
0004910245.tif 000005
【図５】
0004910245.tif 000006
【図６】
0004910245.tif 000007