CN1431544A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，该装置配置有在反射面上形成凹凸的反射体(30)，把第1基板(21)和第2基板(22)相对配置，在中间夹入液晶层(23)，把第1基板(21)的外面作成具有光散射性的光散射面，把在反射面上形成有凹凸的反射体(30)设置在所述散射面上，并使反射面位于光散射面侧。这种液晶显示装置可防止在画面上产生彩虹现象。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种在通过把液晶层设置在对向的一对透明基板之间而构成的液晶单元的外面侧上配置反射体的外置型液晶显示装置，具体是通过使液晶单元带有光散射性而提高可视性的液晶显示装置。
背景技术
在一般的情况下，液晶显示装置的显示方式包括具有背光源的称为半透过型或透过型的显示方式和反射型的显示方式。反射型液晶显示装置是一种利用太阳光、照明光等的外光而不需要背光源进行显示的液晶显示装置，多用于例如轻薄型的并且要求电量消耗低的移动信息终端等的装置中。在反射型液晶显示装置中，具有用于通过反射从显示面侧射入的光而进行显示的反射体。作为反射体，有表面为镜面状态和在表面上形成凹凸面的反射体，与表面为镜面状态的反射体相比，使用在表面上形成凹凸面的反射体可获得宽的视角。
图4是表示一例具有在表面上形成有凹凸面的反射体的以往的反射型液晶显示装置的示意剖面图。此例的液晶显示装置200具有液晶单元220和配置在液晶单元220前面(图中的上面)上的前光灯210。
此例的前光灯210由导光板212和由配置在导光板212侧端面212a上的冷阴极管等构成的光源213构成。导光板212的下面(液晶单元220侧的面)是射出光的出射面212b，该出射面212b对面侧的面(导光板212上面)为把在导光板212内传导的光的光路改变为朝向出射面212b方向的棱镜面212c。
液晶单元220具有用密封材料把在中间夹有液晶层223的相互对向的第1基板221和第2基板222结合成一体的结构，在第1基板221及第2基板222的液晶层223侧(内面侧)上分别设有显示电路226、227。另外，在第1基板221的液晶层223的反对侧(外面侧)上通过粘接层231设置有反射体230。反射体230由其一面形成凹凸面的反射体基板228和形成在反射体基板228的凹凸面上的反射层229构成，并把反射层229配置在第1基板221侧。
在上述构成的液晶显示装置200中，在点亮前光灯210时，从光源213射出的光经过在导光板212内部的传导，从出射面212b射出。从该出射面212b射出的光作为照明光射入到液晶单元220，然后顺序地通过第2基板222、显示电路226、液晶层223、显示电路227、第1基板221及粘接层231在反射层229上形成反射。该反射光被反射回液晶单元220的外侧(前光灯210侧)，通过前光灯210的出射面212b、棱镜面212c到达观察者。从而使观察者能够观察到液晶单元220的显示。
另外，在不点亮前光灯210而利用太阳光进行显示的情况下，太阳光通过前光灯210的棱镜面212c及出射面212b照射在液晶单元220上，然后与上述相同地在反射层229上形成反射，使反射光到达观察者。
但是，在配置有这样的在反射面上具有凹凸的反射体的反射型液晶显示装置中，虽然为了尽量实现明亮显示，通过在反射面上形成微细的凹凸来调节反射光的角度，并且甚至通过控制凹凸的形状，控制反射光的方向性等，进行了各种设计开发，但是尽管在反射面上形成微细凹凸可提高反射光的可控制性，却在强太阳光下容易发生分光，所以存在着在显示画面上出现彩虹状图案、影响其可视性的问题。
发明内容
本发明为了解决上述的问题，提供一种配置有在反射面上具有凹凸的反射体的液晶显示装置，其特征在于可防止在显示画面上发生彩虹现象。
为了解决上述的问题，本发明的液晶显示装置的特征是，把一对透明基板相对配置，在中间夹入液晶层，把一方的透明基板的外面作成具有光散射性的光散射面，把在反射面上形成有凹凸的反射体设置在所述光散射面上，使所述反射面位于所述光散射面侧。
根据本发明的液晶显示装置，由于在反射面与液晶层之间设有光散射面，所以在反射体的反射面上形成反射的光即使因反射面上的凹凸产生分光，由于在通过光散射面时形成了散射，所以可防止在显示画面上产生彩虹现象。
在本发明中最好使所述光散射面为具有凹凸的面。
根据这样的构成，通过在设置有反射体侧的一方的透明基板的外面(光散射面)上形成凹凸，可使该面具有良好的光散射性。
在本发明中，最好使所述光散射面的模糊度为15～30％。
如后述的那样，模糊度是表示光散射程度的指标的值。当所述一方的透明基板的外面(光散射面)的光散射性过小时，对显示画面上的彩虹现象的消除效果不明显，当光散射性过大时，显示画面的显示特性显著下降。只要在所述一方的透明基板的外面(光散射面)上的模糊度在15～30％的范围内，则可在抑制液晶显示装置的显示特性下降的同时防止在显示画面上产生彩虹现象。
在本发明中，理想的是，在所述光散射面上通过粘接层设置所述反射体，并且使具有所述光散射面一方的透明基板的折射率与所述粘接层的折射率之差大于0.01。
根据这样的构成，在光散射面与粘接层之间形成折射率差，能够有效地使在反射体的反射面上形成反射的光在光散射面上形成光散射，从而可防止彩虹现象的产生。
理想的是，使具有所述光散射面一方的透明基板的厚度比另一方的透明基板的厚度薄。
在反射体附近，透过液晶层的照明光射入到所述一方的透明基板，在透过该一方的透明基板后，在反射体的反射面上形成反射。该反射光再次透过所述一方的透明基板，并进一步透过液晶层。
只要设置薄的接近反射体的所述一方的透明基板，可进一步实现薄型化和轻量化，并且可减少光在透过该透明基板时的透射损失。
另外，通过设置薄的所述一方的透明基板，在液晶层与该一方的透明基板的界面上可减小反射前的光的通过位置与该光在被反射体反射后的通过位置的偏差，因此，可获得更鲜明的显示。特别是在该一方的透明基板上设有彩色滤光片的情况下，通过设置薄的所述一方的透明基板，可减小照明光在反射前通过彩色滤光片的位置与该光在被反射体反射后通过彩色滤光片的位置的偏差，因此，可减小色差和视差，从而可获得高品质的彩色显示。
附图说明
图1是表示本发明的液晶显示装置的一实施方式的立体图。
图2是沿图1中2-2线的剖视图。
图3是表示本发明的反射体的实例的局部立体图。
图4是表示一例以往的反射型液晶显示装置的剖面图。
图中：200-液晶显示装置，20、220-液晶单元，21、221-第1基板(透明基板)，21b-第1基板的外面(光散射面)，22、222-第2基板(透明基板)，23、223-液晶层，29、229-反射层，30、230-反射体，31、231-粘接层。
具体实施方式
下面，参照图1及图2对本发明的液晶显示装置的一实施方式进行说明。图1是表示本发明的液晶显示装置的一实施方式的立体图，图2是沿图1中2-2线的剖视图。
本实施方式的液晶显示装置1大致由液晶单元20、配置在液晶单元20的观察者侧上的前光灯10、及配置在液晶单元20的前光灯10侧的反对侧外侧上的反射体30构成。
对前光灯10没有特殊的限定，可使用具有透光性的任意形状的面状发光体。在本实施方式中，前光灯10例如为在由丙烯树脂等构成的透明导光板12的侧端面12a上设置由冷阴极管等构成的光源13的结构，导光板12的下面(液晶单元20侧的面)形成射出光的平滑的出射面12b。另外，导光板12的出射面12b反对侧的面(导光板12的上面)为以规定的间隔条纹状地形成有多条用于改变在导光板12内部传导的光的方向的楔形状的槽的棱镜面12c。
液晶单元20基本是具有用密封材料把在中间夹有液晶层23的第1基板和第2基板22结合成一体的结构。
第1基板21及第2基板22由玻璃基板等的透明基板构成，在这些液晶层23(内面侧)上分别设置有显示电路26、27。
未在图中表示出的显示电路26、27，具有由驱动液晶层32的透明导电膜等构成的电极层和控制液晶层23的配置方向的配向膜等。另外在进行彩色显示的情况下，还可以包括彩色滤光片。
把配置在观察者侧的第2基板22的两面(内面22a及外面22b)加工成镜面状。最好使该第2基板22的厚度为0.3～1.1mm左右。
另一方面，使成为反射体30侧的第1基板21比第2基板22薄，并把内面21a加工成镜面状，把外面21b加工成具有凹凸的面。最好使第1基板21的厚度为0.1～0.7mm左右。
对于第1基板21，例如可使用与第2基板22相同的透明基板，通过对其一面(外面21b)的全体实施研磨或化学蚀刻，减去厚度并使其表面粗糙化而获得。特别理想的是，采用在使用2片相同的透明基板组装好液晶单元20后，并且在安装反射体30之前，对一方的透明基板的外面进行研磨的方法。
第1基板21的外面21b通过粗糙化形成微细的凹凸，而形成具有光散射特性的光散射面。
对于该光散射面的光散射程度可通过改变研磨或化学蚀刻的条件、改变其表面粗度进行控制。关于光散射面的光散射程度，其模糊度最好在15～30％的范围内，理想的是20～30％，更理想的是20～25％。
这里，所谓模糊度是指，用相对全光线透射率(单位：％)的扩散透射率(单位：％)的比例所表示的值，是表示光散射程度的指标。在本发明中的模糊度的值是根据JIS K 7105的测定方法而得出的值。
在本实施方式中当第1基板21外面(光散射面)21b的模糊度小于15％时，不能充分达到所期望的消除显示画面中的彩虹现象的效果，相反地当模糊度超过30％时，因光的散射过大，使照明光的反射效果转坏，使画面变暗，致使显示画面的对比度下降，使显示特性明显下降。
反射体30，由于在反射面上具有凹凸，使入射的光在反射的同时形成扩散，所以在本实施方式中，反射体30是由其一面形成凹凸面的反射体基板28和在该反射体基板28的凹凸面上设置的反射层29构成。
把该反射体30使反射层29朝向液晶单元20侧地通过粘接层31粘接在液晶单元20下侧的第1基板21的外面21b上，形成一体。
图3是表示在本实施方式中所使用的反射体30的实例的局部立体图。在该例的反射体30中，反射体基板28是通过在由例如玻璃等构成的基板28a上叠层由感光性树脂层等构成的平板状树脂基片28b而构成。在树脂基片28b的表面上，连续地形成相互重合的内面为球面一部分的多个凹部35，并在该表面上设置例如由金属薄膜构成的反射层29。
为了制作这样的反射体30，例如，首先在基板28a上形成由感光树脂构成的树脂层，然后在所述树脂层的表面上压覆由具有与反射体30的反射面相反凹凸的表面形状的硅酮类树脂构成的复制模具，然后通过使该树脂层固化而形成树脂基片28b。而且，在该树脂基片28b上使用铝或银等的具有高反射率的金属材料，采用喷镀法或真空蒸镀法等的镀膜形成方法形成反射层29。
理想的是，在反射体30的表面上，随机地形成深度为0.1μm～3μm的凹部35、并使相邻凹部35的间隔在5μm～100μm的范围内随机地进行配置，并且设定所述凹部35内面的倾斜角在-30度～+30度的范围内。特别重要的是，要把凹部35内面的倾斜角分布设定在-30度～+30度的范围内和把相邻凹部35的间隔相对平面的全体方向进行随机地配置。其原因是，相邻凹部35的间隔越是趋于规律性，越容易产生光的干涉，从而使反射光的着色越强。另外，当凹部35内面的倾斜角分布超出-30度～+30度的范围时，反射光的扩散角展开的过宽，使反射强度下降，因此不能获得明亮的显示。具体的是，反射光的扩散角在空气中会超过36度，使液晶显示装置内部的反射强度峰值下降，增大了反射损失。
另外，在相邻凹部35的间隔小于5μm的情况下，因存在为了形成树脂基片28b而使用的复制模具的制作上的制约，而造成使加工时间变得非常长，不能形成可获得要求的反射特性的形状、产生干涉光等的问题。另外，由于在实际制作中，用于形成树脂基片28b表面形状的所述复制模具是通过使用把钻石冲头在基片上进行多次的打压制作而成的复制模具用基片制作而成，该钻石冲头的前端直径最好在20μm～200μm的范围内，所以相邻凹部35的理想间隔应在5μm～100μm的范围内。
另外，在本说明书中，所谓“凹部的深度”是指从反射体30的表面到凹部35的底部的距离，所谓“相邻凹部的间隔”是指在反射体30表面的俯视面上的相邻圆形凹部35的中心点之间的距离。另外，“倾斜角”是指在特定的纵剖面上凹部35内面的任意部位上的切线的相对基板表面的角度。
粘接层31例如是由含氟的环氧树脂等的透明树脂粘接材料构成。并且粘接层31使用具有与相邻的第1基板21不同折射率的材料。如果粘接层3的折射率与第1基板21的折射率相同，则在第1基板21与粘接层31的界面的第1基板21的外面21b(光散射面)上不能形成光的散射。因此，为了通过在该第1基板21的外面21b(光散射面)上形成光的散射而达到所期望的消除显示画面上的彩虹的效果，理想的是使粘接层31的折射率与第1基板21的折射率之差大于0.01。又由于当两者折射率之差过大时，其反射特性将会大大偏离设计值，所以最好使该折射率之差小于0.2。
例如，在第1基板21是由玻璃构成的情况下，由于其折射率约为1.52，所以作为构成粘接层31的材料，可使用折射率为1.32～1.72左右的树脂材料，例如丙烯树脂(折射率：1.46)、氟素树脂(折射率：1.34)、环氧树脂(折射率：1.61)等。
如上构成的液晶显示装置1除了可以利用太阳光和照明等的周围光作为照明光进行反射显示，还可以点亮前光灯10，利用该光作为照明光进行反射显示。
无论在哪种情况下，射入到液晶单元20的照明光都是顺序地通过第2基板22、显示电路26、液晶层23、显示电路27、第1基板21及粘接层31在反射体30的反射层29上形成反射。该反射光与照明光相反地通过粘接层31从第1基板21的外面21b射入到液晶单元20，然后从液晶单元20的外侧(前光灯10侧)射出，在通过前光灯10到达观察者，从而使观察者能够液晶单元20的显示。而且，在本实施方式中，例如在有强太阳光射入等的情况下，照明光在反射体30的反射面(反射层29)上形成反射时，即使因反射面上的凹凸而产生分光，但由于该反射光在通过光散射面的第1基板21的外面21b时形成散射，所以观察者不会看到彩虹现象。
另外，通过把光散射面的第1基板21的外面21b的模糊度控制在上述的适宜的范围内，不仅可防止显示画面上产生彩虹现象，而且还可以抑制因反射光的过分散射而导致的照明光的反射率下降、画面变暗及对比度的下降。
另外，第1基板21由于比第2基板22薄，所以可使用与第2基板22相同的透明基板，在该基础上通过研磨或化学蚀刻减去厚度，同时进行粗糙化处理，从而可容易且廉价地制作出第1基板21。另外，在使用2片相同的透明基板组装好液晶单元后，只要对一方的透明基板使用研磨方法进行研磨，所以在以往的液晶单元的制造工序的基础上只需添加研磨工序也能够完成制造，这样即未增加作业的复杂程度，还提高了制造效率。
另外，通过采用薄的第1基板21，可实现液晶显示装置1的薄型化和轻量化。同时可减少透过第1基板21光的透射损失。
另外，也可以在液晶单元20的前光灯10侧的第1基板22上根据必要设置相位差板或偏光板。
另外，如果在反射体30侧的第1基板21上的显示电路27上设置彩色滤色片，则能够进行彩色显示，特别是由于介于彩色滤色片与反射体30之间所形成的第1基板21很薄，所以可降低色差和视差，从而可获得高品质的彩色显示。
并且，在本实施方式中，是通过在第1基板21的外面21b上形成凹凸而使其具有光散射性，但也可以采用其他方法使第1基板21的外面21b形成光散射面。例如，也可以通过在第1基板21的外面21b上贴付具有散射效果的膜而使其具有光散射性。
下面，通过具体的实施例进一步说明本发明的效果，但是本发明不限于以下的实施例。
(实施例1)
制作出具有如图2所示的构成的液晶单元20。首先，作为第1及第2基板21、22，准备2片厚度为0.7mm的玻璃基板(折射率为1.52)。在各个玻璃基板的一面上分别形成显示电路26、27，然后把2片玻璃基板使显示电路26、27作为内侧地相互对向，然后通过把密封材料24夹在中间而形成一体。在把液晶注入并封装在由玻璃基板与密封材料24所包围的空间内后，对作为反射体侧一方的玻璃基板的外面进行研磨加工，使其厚度为0.2mm。并设定研磨条件使研磨后的研磨面的模糊度达到规定的值。
一方面，制作出具有如图3所示的构成的反射体30。即，在厚度为0.7mm的玻璃构成的基板28a的一面上，叠层由丙烯类感光树脂构成树脂层，在该树脂层的表面上通过压覆由硅酮类树脂构成的复制模具而形成凹部35，然后再进行紫外线照射使该树脂层固化，形成树脂基片28b。然后通过在该树脂基片28b的表面上形成由厚度为1300埃的铝构成的反射层29，最终得到反射体30。
在如上述制作成的液晶单元20的被研磨后的面(第1基板21的外面21b)上，使形成凹部35的面位于液晶单元20侧地通过丙烯类树脂(折射率为1.46)粘接反射体30，然后用其组装成液晶显示装置。
只改变在对液晶单元20的成为反射体30侧一方的玻璃基板(第1基板21)的外面进行研磨时的研磨条件，而不改变其他条件，分别制作出以每5％为一级，研磨面的模糊度从5％至40％变化的液晶显示装置。
然后对制作的各个液晶显示装置的显示特性进行评测。显示特性的评测项目包括彩虹消除效果、反射率、对比度及综合评价。评测结果如下面的表1所示。
对于彩虹消除效果，在液晶显示装置被太阳光照射的情况下，对显示画面进行全方向的观察时，完全不能观察到彩虹现象时标记为○、仅能观察到少许彩虹现象时标记为△、在能观察到强烈的彩虹现象时标记为×。
反射率是在相对显示画面的垂直线入射角为-30度、受光角为0度的情况下进行光量测定而测得的反射率的值，在模糊度为0％时，该值大于90％时标记为○、大于80％并小于90％时标记为△、小于80％时标记为×。
对于对比度，在入射角为-30度、受光角为0度的情况下施加电压时与未施加电压时的光量比，在模糊度为9％时，该值大于80％时标记为○、反之则标记为×。
综合评价是在彩虹消除效果、反射率及对比度全部为○时标记为○、对有未标记为○的项目但也没有被标记为×的项目的综合评价标记为△，对有一项被标记为×的综合评价标记为×。[表1]
模糊度 彩虹消除效果 反射率 对比度 综合评价
5 × ○ ○ ×
10 × ○ ○ ×
15 △ ○ ○ △
20 ○ ○ ○ ○
25 ○ ○ ○ ○
30 ○ △ ○ △
35 ○ × × ×
40 ○ × × ×
如上所述，本发明的液晶显示装置由于使一对透明基板把液晶层夹在中间并形成对置，把一方的透明基板的外面作为具有光散射性的光散射面，在反射体的反射面上形成凹凸，在所述光散射面上设置所述反射体，并使所述反射面成为所述光散射面侧，所以在照明光在反射体上形成反射时，即使由于反射面上的凹凸而产生分光，由于该反射光在通过光散射面是形成散射，所以可防止显示画面上产生彩虹现象，从而可获得可视性良好的反射型液晶显示装置。

Claims (5)

1.一种液晶显示装置，其特征在于：把一对透明基板相对配置，在中间夹入液晶层，把一方的透明基板的外面作成具有光散射性的光散射面，把在反射面上形成有凹凸的反射体设置在所述光散射面上，使所述反射面位于所述光散射面侧。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：所述光散射面为具有凹凸的面。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：所述光散射面的模糊度为15～30％。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：在所述光散射面上通过粘接层设置所述反射体，具有所述光散射面一方的透明基板的折射率与所述粘接层的折射率之差大于0.01。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：具有所述光散射面一方的透明基板的厚度比另一方的透明基板的厚度薄。
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