JPH10325952A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射面に多数の凹凸をランダムに形成してな
る反射体を用いた従来の反射型液晶表示装置は、表示面
の明るさが充分とはいえないという問題があった。 【解決手段】 対向する一対の透明基板１、２の間に液
晶層３を設け、これら一対の透明基板の外側にそれぞれ
偏光板５、６を設けるとともに、表示側と反対側の偏光
板６の外側に、一方向に延びる複数のストライプ溝を表
面に形成してなる反射体２０を偏光板６に向けて設けて
いる。しかも反射体１３の反射面に形成した多数のスト
ライプ溝の方向と偏光板６の偏光軸の方向とのなす角度
を、０ないし１５度としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、視野角が広い範囲
に亘り表示面が明るくかつ表示品質が良好である反射型
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年ハンディタイプのコンピュータなど
の表示部として、特に消費電力が少ないことから、反射
型液晶表示装置が広く利用されている。この反射型液晶
表示装置は、表示面側から入射した光を反射させて表示
を行うための反射体を配置している。従来の反射体に
は、表面が鏡面を備えた反射体又はランダムな凹凸上の
凹凸面を備えた反射体が用いられていた。図１１に示す
ように、この従来のランダムな凹凸状の反射体６０は、
例えばアクリル等から成る平板状の樹脂基材６１の表面
に平均粒径１〜数１０μｍのガラス球を圧縮空気により
吹き付けて、高さが数１０μｍ位の多数の凹凸からなる
凹凸面６１ａを形成し、この凹凸面６１ａにアルミニウ
ムや銀などからなる反射膜６２を蒸着等で成膜すること
により形成されている。

【０００３】次に、反射体６０を用いた反射型液晶表示
装置の例を図１２により説明する。図１２に示すように
従来の反射型液晶表示装置５０は、一対のガラス基板５
１、５２のそれぞれの対向面側に透明電極層５３、５４
を設け、さらにこれら透明電極層５３、５４のそれぞれ
の上に液晶の配向膜５５、５６を設け、これら一対のガ
ラス基板５１、５２間に液晶層５７を配設している。さ
らにガラス基板５１、５２の外側にそれぞれ第１、第２
の偏光板５８、５９を設け、第２の偏光板５９の外側に
は反射体６０を、凹凸状反射膜６２の凹凸面を第２の偏
光板５９側に向けて取り付けている。かかる従来の反射
型液晶表示装置５０においては、第１の偏光板５８から
入射した光は第１の偏光板５８によって直線偏光され、
この偏光された光が液晶層５７を通過することによって
楕円偏光される。この楕円偏光された光は、第２の偏光
板５９によって再び直線偏光され、この直線偏光された
光が反射体６０にて反射され再び最２の偏光板５９、液
晶層５７を通過して第１の偏光板５８から出射する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の反射型液
晶表示装置５０においては、凹凸反射体６０により入射
光がランダム方向に反射されるため反射方向の範囲が拡
がる、換言すれば視野角が拡がる反面、本来視角範囲と
する特定角度範囲内に所望の反射光を導くことができに
くいという問題があった。すなわち、その表示面が暗い
という問題があった。本発明は、この問題点に鑑みてな
されたもので、従来の反射型液晶表示装置に比べて表示
面の明るさを大幅に改善した反射型液晶表示装置を提供
することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る反射型液晶
表示装置は、対向する一対の透明基板の間に液晶の層を
設け、上記一対の透明基板の外側にそれぞれ偏光板を設
けるとともに、上記一方の偏光板の外側に一方向に延び
る複数の溝を形成してなる反射面を上記一方の偏光板に
向けた反射体を設け、上記一方の偏光板の偏光軸と上記
反射体の溝の延びる方向とのなす角度を０ないし１５度
としている。かかる反射型液晶表示装置によれば、画面
表示を明るくすることができるとともにコントラストを
高めることができる。

【０００６】また本発明の反射型液晶表示装置は、対向
する一対の透明基板の間に液晶の層を設け、上記一対の
透明基板の一方の透明基板の外面に偏光板を設けるとと
もに、上記一対の透明基板の他方の透明基板の外面に一
方向に延びる複数の溝を形成してなる反射面を上記他方
の透明基板に向けた反射体を設け、上記偏光板から入射
し上記他方の透明基板を通った楕円偏光の長軸方向と上
記反射面の各溝の延びる方向とのなす角度を０ないし１
５度としている。かかる反射型液晶表示装置により偏光
板を一枚のみ使用した構成としたので、光量を有効使用
でき、上記対の偏光板を持つ反射型液晶表示装置に比べ
画面表示をさらに明るくすることができる。

【０００７】さらにまた本発明に係る反射型液晶表示装
置は、対向する一対の透明基板の間に液晶の層を設け、
上記一対の透明基板の一方の透明基板の外面に偏光板を
設けるとともに、上記一対の透明基板の他方の透明基板
の内側に一方向に延びる複数の溝を形成してなる反射面
を上記一方の透明基板に向けた反射体を設け、上記偏光
板から入射し上記液晶の層を通った楕円偏光の長軸方向
と上記反射面の各溝の延びる方向とのなす角度を０ない
し１５度としている。かかる反射型液晶表示装置によれ
ば、画面表示の明るさの改善に加え、液晶層を通過した
光が他方の透明基板を通過することなく反射体に反射さ
れるので、表示像が二重になる問題いわゆるパラックス
現象を生じることなく画面表示を明るくすることができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる反射型液
晶表示装置の一実施の形態を、図面に基づいて説明す
る。反射型液晶表示装置は、図１に示すように、例えば
０．７mmの厚さの一対の透明基板である表示側のガラス
基板１と背面側のガラス基板２との間に液晶を注入して
なる液晶層３を設け、この表示側ガラス基板１の上面側
にポリカーボネート樹脂やポリアリレート樹脂などから
なる一枚の位相差板４を設け、さらに位相差板４の上面
側に第１の偏光板５を設けている。背面側ガラス基板２
の下面には、第２の偏光板６及び板状の反射体２０を順
次設けている。反射体２０は、第２の偏光板６の下面に
凹凸状反射膜２２を向けて積層され、第２の偏光板６と
反射膜２２との間に、フッ素含有のエポキシ樹脂などの
光の屈折率がガラスの屈折率と同等な材質から成る粘着
体７が充填されている。

【０００９】また両ガラス基板１、２の対向面側には、
それぞれＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などからなる
透明電極層８、９が形成され、透明電極層８、９上にポ
リイミド樹脂などからなる配向膜１０、１１が設けられ
ている。これら配向膜等の関係により液晶層３中の液晶
は２４０度捻れた配置となっている。図１中、１２は液
晶層３を基板１、２間に封止する封止体である。

【００１０】反射体２０は、図２に示すように、樹脂材
料からなる平板状の樹脂基材２１の表面に、一方向に延
びる複数のストライプ溝２１ａを形成し、その上面にア
ルミニウムや銀などの薄膜からなる反射膜２２を蒸着又
は印刷などにより形成したものである。ストライプ溝２
１ａは、隣接するストライプ溝の幅を変え、かつ一群の
ストライプ溝をある周期をもって繰り返し形成すること
によって構成されている。各ストライプ溝の溝断面形状
は同一Ｒであり、そのＲは３０ないし１００μmであ
る。ストライプ溝の溝深さは、ほぼ１ないし２μmであ
る。上記Ｒは、１００μmを超えるとそのストライプ溝
が視認され、液晶表示素子の表示品位を大幅に低下させ
ることから、１００μm以下が望ましい。なお、Ｒが可
視光オーダ以下の数値すなわち０．４μmより小さい場
合、有効な反射特性が得られないことから、Ｒは０．４
μm以上とするのが望ましい。

【００１１】かかる反射体は、図３に示す製造方法によ
り製造する。まず図３（ａ）に示すように、例えば銅合
金や鉄合金などからなる表面が平坦な平板状の母型３０
の表面を、図４に示す切先３１ａの半径Ｒが３０ないし
１００μmであるバイト等の研削治具３１によって直線
状に切削しつつ、溝方向と直交する方向に送りピッチを
変えながら研削して、図３（ｂ）に示す隣接するストラ
イプ溝３０ａの溝幅が相互に異なる型面を持つ母型３０
を形成する。研削治具３１の研削時での送りピッチＰ
は、例えば１３μmのＰ１、１６μmのＰ２、１７μmの
Ｐ３及び１８μmのＰ４の４種類とし、これら４種類の
送りピッチＰを不規則に変えながら送る。例えば送りピ
ッチが順に１８μm、１３μm、１３μm、１６μm、１７
μm、１３μm、１３μm、１７μm、１３μmのユニット
ごとに、同一深さにて刃先がＲ３０μmであるバイトを
用いた切削を図５に示すように行う。なお、研削用の研
削治具３１の切先３１ａの形状は、円弧状の面ではなく
その他種々の曲面形状でもよいが、円弧状の面が最も治
具自体の加工がし易いことから望ましい。送りピッチも
上述の４種類の寸法に限定されるものではなく、数種類
の寸法を不規則な順序に組み合わせればよい。

【００１２】また、送りピッチを同一にして削り深さを
ストライプ溝ごとに変えてある数のストライプ溝からな
るユニットを繰り返し切削することにより、図３（ｂ）
に示す隣接するストライプ溝３０ａの溝幅が相互に異な
る型面を持つ母型３０を形成し、これによって反射体２
０を製造してもよい。さらにまた、送りピッチを変えな
がらかつ削り深さをストライプ溝ごとに変えてある数の
ストライプ溝からなるユニットを繰り返し切削すること
により、隣接するストライプ溝３０ａの溝幅が相互に異
なる型面を持つ母型３０を形成し、これによって反射体
２０を製造してもよい。

【００１３】次に、図３（ｃ）に示すように母型３０を
箱形容器３２に収納配置し、容器３２に例えばシリコー
ンなどの樹脂材料３３を流し込んで、常温にて放置硬化
させ、この硬化した樹脂製品を容器３２から取り出し不
要な部分を切除して、図３（ｄ）に示すような母型３０
の型面をなす多数のストライプ溝３０ａと逆の凹凸形状
とした多数の逆ストライプ溝４０ａを持つ型面を有する
転写型４０を得る。さらに図３（ｅ）に示すように、転
写型４０の型面を反射体用の樹脂材料からなる樹脂基材
２１の表面に押し当てて、樹脂基材２１を硬化させるこ
とにより、図３（ｆ）に示すように、表面に転写型４０
の型面を転写してなる図２に示したストライプ溝２１ａ
を形成する。最後に、これらストライプ溝２１ａ上に例
えばアルミニウムをエレクトロンビーム蒸着等によって
成膜して反射膜２２を形成することにより、反射体２０
を製造する。

【００１４】反射体２０は、図６に示すように、多数の
ストライプ溝２１ａのそれぞれに対応した反射膜２２表
面のストライプ溝の溝方向（点線矢印Ｍにて示す。）と
第２の偏光板６の偏向軸の方向（実線矢印Ｌにて示
す。）との成す角度αを０ないし１５度の範囲内になる
よう偏光板６に対して配置されている。

【００１５】かかる反射型液晶表示装置においては、透
明電極層８と９との間に電圧が印加されていない場合、
表示面側からの入射光は、第１の偏光板５によって、そ
の偏光軸の方向に直線偏光状態になり、続いて位相差板
４及び液晶層３を通過し、液晶層３の複屈折効果により
光は楕円偏光状態になる。この楕円偏光が直線偏光に近
い状態でかつその長軸方向と第２の偏光板６の偏光軸の
方向を一致するようにしておけば、光が効率良く第２の
偏光板６を通過し、その通過した光が反射体２０の反射
膜２２によって反射され、再び、第２の偏光板６、液晶
層３、位相差板４及び第１の偏光板５を通過する。こう
して、入射光が反射体２０で反射され反射光として戻っ
てくるので、液晶表示装置の表示画面は明の状態すなわ
ち白い状態となる。

【００１６】これに対して、表示側の透明電極層８と背
面側の透明電極層９との間に電圧が印加された場合、電
圧印加箇所における液晶層３中の液晶の屈折率は、透明
電極層８と９との間に電圧が印加されていないときの液
晶の複屈折率とは異なる屈折率に変化する。したがっ
て、液晶層３を透過した光の楕円偏光の状態は、透明電
極層８と９との間に電圧が印加されていない状態から変
化し、その楕円偏光の長軸方向が旋回する。この液晶箇
所を通過した光は、楕円偏光の長軸の旋回角度が９０度
に近くかつその楕円偏光状態が直線偏光に近いほど、第
２の偏光板６の偏光軸方向の成分がほとんどなくなり、
第２の偏光板６をほとんど通過しない。ために入射光が
反射光としてほとんど戻ってこなくなり、表示画面は暗
の状態すなわち黒の状態となる。このように、透明電極
層８、９間への電圧印加を制御することにより、表示画
面の明暗すなわち白黒を切り換えることができ、各種の
表示を行うことができる。

【００１７】なお、本発明による反射型液晶表示装置に
おいては、背面側のガラス基板２と透明電極層９との
間、又は表示側のガラス基板１と透明電極８との間にカ
ラーフィルタを印刷等で形成することによって、この反
射型液晶表示装置をカラー表示できるようにしたもので
あっても良い。

【００１８】次に、上述の反射型液晶表示装置の入射光
に対する反射特性について、図７及び図８により説明す
る。図７及び図８は、縦軸を反射率、横軸を反射角度と
した反射特性曲線を示すグラフである。図７に示す実線
ａは、反射体２０自体の反射特性曲線を示し、反射膜２
２上方に配置した点光源からの入射光が反射体２０表面
に対する垂線に対してストライプ溝２１ａと直交する方
向から入射角度３０度に一定にしたとき、反射光の角度
を０度から５０度に変化させた場合の反射率をプロット
したものである。点線ｂにて示す反射特性曲線は、図１
１に示した従来の反射板６０に係るもので、反射膜６２
上方に配置した点光源からの入射光を反射膜６２表面に
対する垂線に対して任意方向からの入射角度３０度に一
定して入射させたとき、垂線に対する反射光の角度を０
度から５０度に変化させた場合の反射率をプロットした
ものである。図１に示した反射型液晶表示装置及び図１
２に示した従来の反射型液晶表示装置についても、同様
の反射率をプロットしたものがそれぞれ図８における実
線ｃ及び点線ｄにて示されている。上記反射率は、液晶
パネル評価装置（大塚電子社製ＬＣＤ５０００機種）を
用い、白色板（ＭｇＯ標準白色面を持つ板）に入射角度
３０度で照射した際の正反射角度３０度における反射光
の出力を基準として、反射光の出力をこの準出力で除算
して百分率（％）で表した値である。

【００１９】図７中の実線ａから明らかなように、反射
体２０は、従来の反射体６０についての点線ｂと比較し
て、反射角度３０度を中心にして±１５度までの範囲に
て、非常に広範囲に高い反射率を維持できることがわか
る。また図８中の実線ｃから明らかなように、反射体２
０を用いた本発明に係る液晶表示装置は、従来の液晶表
示装置についての点線ｄと比較して、反射角度３０度を
中心にして反射角度±１５度までの範囲特に±１０度の
範囲に亘って十分に高い反射率が得られる。すなわち、
非常に広い視野角及び良好な反射率を付与することがで
きる。

【００２０】図１に示した反射型液晶表示装置の明るさ
及びコントラストを、反射体２０の反射膜２２表面のス
トライプ溝方向と偏光板６の偏光軸方向との成す角度と
の関係を示したのが表１である。表１中、明るさは、反
射型液晶表示装置の表示面に対する垂線に対して入射角
度３０度にて光を入射させ、この垂線に対し反射角度２
０度の反射光を受光したときの上記定義の反射率（５０
％程度）を基準にして、反射率が６０％以上なら明るく
見え「良」の評価とし、４０％以下なら暗く見え「不
可」の評価とした。また表１中のコントラストは、反射
型液晶表示装置へのＯＮ電圧印加時黒表示であるときの
上記定義の反射率Ｒonと、ＯＦＦ電圧印加時白表示であ
る上記定義の反射率Ｒoffとの比Ｒoff／Ｒonの値が最大
になる値にて表わされ、表１中の評価「良」はコントラ
スト６より大、「可」はコントラスト４ないし６、「不
可」はコントラスト４より小を示す。表１から明らかな
ように、図１に示した反射型液晶表示装置は、偏光板６
の偏光軸と反射体２０の反射膜２２表面のストライプ溝
方向とのなす角度が０ないし１５度において、明るさに
つき「良」の評価であり、コントラストについても
「可」及び「良」の評価であった。

【００２１】

【００２２】以上、本発明をＳＴＮ方式の液晶表示装置
について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えば、液晶層の液晶分子の捩れ角
を９０度に設定したＴＮ（Twisted Nematic） 方式の液
晶表示装置にも適用し得ることは勿論である。

【００２３】図９に、本発明に係る反射型液晶表示装置
の他の実施形態を示す。図９に示した反射型液晶表示装
置は、背面側のガラス基板２と反射体２０との間に偏光
板を設けていない点を除き、図１に示した反射型液晶表
示装置と同じ構造である。図９において、図１に示した
反射型液晶表示装置と同じ部材については、図１と同じ
符号を付しそれらの説明を省略する。この反射型液晶表
示装置は、表示側ガラス基板１の上面側に位相差板４と
偏光板５とを順次配設し、背面側ガラス基板２の下面側
に反射体２０のみを設けており、偏光板を１枚のみ配置
した構造である。

【００２４】かかる反射型液晶表示装置においては、偏
光板５により直線偏光された入射光が位相差板４及び液
晶層３を通過して楕円偏光され、この楕円偏光された入
射光が反射体２０で反射され、再び液晶層１０、位相差
板４を通過して偏光板５に戻り、この戻ってきた反射光
の楕円偏光の長軸方向が偏光板５の偏光軸の方向に一致
しているか否かにより白黒表示を行うことができる。こ
の反射型液晶表示装置は、反射体２０の反射膜２２表面
に形成した多数のストライプ溝の溝方向と、液晶層３を
通過して反射体２０に入射する光の楕円偏光の長軸方向
との成す角度を０ないし１５度に設定することにより、
図１に示した反射型液晶表示装置に比べて画面表示をさ
らに明るくすることができる。

【００２５】図１０は、本発明に係る反射型液晶表示装
置の他の実施形態を示すものである。この反射型液晶表
示装置は、反射体が背面側ガラス基板２と液晶層３との
間に形成されている点を除き、図９に示した反射型液晶
表示装置と同様な構造である。図１０において、図９の
反射型液晶表示装置と同じ構成部材については、図９と
同じ符号を付してそれら説明を省略する。

【００２６】この反射型液晶表示装置は、反射体７０を
背面側ガラス基板２の内面側に設けた、いわゆる反射体
内蔵型の液晶表示装置である。この反射体７０は、図２
に示した基材２１上の多数のストライプ溝と同じ多数の
ストライプ溝を表面に形成した基材７１表面に、反射膜
７２を蒸着等により成膜して形成されている。基材７１
は、ガラス基板２上に塗布された感光性レジスト樹脂層
からなる。この反射体７０の上には、表面が平坦なオー
バーコート層１３を介して透明電極層９及び配向膜１１
が順次形成されている。係る反射型液晶表示装置では、
入射光が背面側ガラス基板２を通過することなく反射膜
７１にて反射され、この反射された光の楕円偏光の長軸
方向が偏光板５の偏光軸の方向に一致しているか否かに
より白黒表示を行うことができる。

【００２７】かかる反射型液晶表示装置は、反射体７０
の反射膜７２表面に形成した多数のストライプ溝の溝方
向と液晶層１０を通過して反射体７０に入射する光の楕
円偏光の長軸方向との成す角度を０ないし１５度に設定
することにより、表示像が二重になる問題を生じなくす
るとともに、図１の反射型液晶表示装置に比べて画面表
示をさらに明るくすることができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の反射型液晶表示装置によれば、
従来の反射型液晶表示装置に比べて画面表示を明るくで
きるとともにコントラストを高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射型液晶表示装置の一実施形態
を示す断面図である。

【図２】図１に示した反射体を示す概略図である。

【図３】図２に示した反射体の製造工程を示す断面図で
ある。

【図４】切削治具を示す一部切り欠き斜視図である。

【図５】図４に示した切削治具を用いての母型切削時の
切削例を示す断面図である。

【図６】図１に示した反射型液晶表示装置における反射
体の反射膜表面のストライプ溝の溝方向と偏光板の偏光
軸との関係を示す平面図である。

【図７】図２に示した反射体の反射特性を示すグラフで
ある。

【図８】図１に示した反射型液晶表示装置の反射特性を
示すグラフである。

【図９】本発明に係る反射型液晶表示装置の他の実施形
態を示す断面図である。

【図１０】本発明に係る反射型液晶表示装置の別の他の
実施形態を示す断面図である。

【図１１】従来の反射体の斜視図である。

【図１２】従来の反射型液晶表示装置の一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１、２ 透明基板 ３ 液晶層 ５、６ 偏光板 ２０、７０ 反射体 ２１、７１ 反射体の基材 ２１ａ ストライプ溝 ２２、７２ 反射膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する一対の透明基板の間に液晶の層
   を設け、前記一対の透明基板の外側にそれぞれ偏光板を
   設けるとともに、前記一方の偏光板の外側に一方向に延
   びる複数の溝を形成してなる反射面を前記一方の偏光板
   に向けた反射体を設け、前記一方の偏光板の偏光軸と前
   記反射体の溝の延びる方向とのなす角度を０ないし１５
   度とすることを特徴とする反射型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 対向する一対の透明基板の間に液晶の層
   を設け、前記一対の透明基板の一方の透明基板の外面に
   偏光板を設けるとともに、前記一対の透明基板の他方の
   透明基板の外面に一方向に延びる複数の溝を形成してな
   る反射面を前記他方の透明基板に向けた反射体を設け、
   前記偏光板から入射し前記他方の透明基板を通った楕円
   偏光の長軸方向と前記反射面の各溝の延びる方向とのな
   す角度を０ないし１５度とすることを特徴とする反射型
   液晶表示装置。
3. 【請求項３】 対向する一対の透明基板の間に液晶の層
   を設け、前記一対の透明基板の一方の透明基板の外面に
   偏光板を設けるとともに、前記一対の透明基板の他方の
   透明基板の内側に一方向に延びる複数の溝を形成してな
   る反射面を前記一方の透明基板に向けた反射体を設け、
   前記偏光板から入射し前記液晶の層を通った楕円偏光の
   長軸方向と前記反射面の各溝の延びる方向とのなす角度
   を０ないし１５度とすることを特徴とする反射型液晶表
   示装置。