CN1696802A - 反射型双稳态向列液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以良好的稳定性设置强弱两种锚定力的取向膜，并且可简化制造工序的反射型双稳态向列液晶显示装置。反射型双稳态向列液晶显示装置设置有：液晶单元(35)，其中在夹持添加了手性剂的向列液晶层而对置的一对基板(10、20)的一方基板(10)的液晶层侧设置了电极和强锚定力的取向膜(16)，在另一方基板(20)的液晶层侧设置了电极和弱锚定力的取向膜(26)；和反射体(11)，其通过粘接层(14)设置在与液晶单元(35)的观察侧相对一侧上，并具有扩散反射面(11)，强锚定力的取向膜(16)形成为具有预定的预倾角，弱锚定力的取向膜(26)由对表面给予了形状各向异性的高分子膜构成，且锚定能在强锚定力的取向膜(16)的锚定能的1/2以下，并且预倾角大致等于0。

Description

反射型双稳态向列液晶显示装置
技术领域
本发明涉及能够适用于一旦显示了的文字等数据在复位之前可被长时间保持的电子簿和电子笔记本等的反射型双稳态向列液晶显示装置。
背景技术
作为利用单纯矩阵型的驱动方法进行显示的模式的液晶显示装置的一种，已知有使用了向列液晶的双稳态液晶显示装置。该双稳态液晶显示装置不使用TFT(薄膜晶体管)有源元件，能够高速响应，可长时间存储显示一旦显示了的数据，因此，近年来在节省电力方面引人注目。
作为现有的双稳态向列液晶显示装置，具有在上下一对基板间按预定的单元间隙夹持向列液晶，在一方基板的内面侧形成有强锚定力(アンカリンゲ)(强取向力)的取向膜，在另一方基板的内面侧形成有弱锚定力(弱取向力)的取向膜的液晶单元。
作为现有的强锚定力的取向膜，使用对聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇等的有机取向膜摩擦后的取向膜，作为弱锚定力的取向膜，使用向利用斜向蒸镀法形成的SiOx膜、聚酰亚胺等的有机取向膜照射光改质后的或用溶剂清洗处理后的取向膜(例如，参照非专利文献1)。
该双稳态向列液晶显示装置能够具有施加电压和进一步由于施加的电压的差而不同的两个稳定状态(双稳态状态)，这样的显示方式被称作双稳态方式。
再有，将设置了强锚定力的取向膜的基板称作主基板，将设置了弱锚定力的取向膜称作从基板。
但是，现有的双稳态向列液晶显示装置大体上都适用于单色显示类型的透射型(例如，参照专利文献1)。透射型液晶显示在液晶面板的背面侧设置了后照光装置，为了使用从该装置射出的后照光作为照明光，增大了功率消耗。
为了节省电力，考虑将双稳态向列液晶显示装置适用于反射型，但内装了表面具有扩散反射面或光散射面等凹凸反射面的反射体的液晶单元内设置强弱两种锚定力的取向膜，要控制这些锚定力良好地实现稳定性和再现性很困难。这在双稳态方式中，由于在强弱两种的锚定力控制的基础上还需要窄间隙化，因此，制造工序烦琐，要在如上所述的反射体的凹凸面上形成强或弱锚定力的取向膜，工序就更烦琐，这就很难以良好的稳定性和再现性设置强弱两种锚定力的取向膜。
【非专利文献1】Ph.Martinot-Lagarde等人的“Fast BistableNematic Display Using Monostable Surface Switching”(使用单稳定表面开关的快速双稳向列显示)Digest of SID’97 1997年，第41-44页
【专利文献1】日本专利申请特开平7-72487号公报
发明内容
本发明为了解决上述课题而做出，其目的在于提供一种以良好的稳定性设置强弱两种锚定力的取向膜，并且可简化制造工序的反射型双稳态向列液晶显示装置。
为了达到上述目的，本发明的反射型双稳态向列液晶显示装置的特征在于，设置有：液晶单元，其中在夹持添加了手性剂的向列液晶层而对置的一对基板的一方基板的液晶层侧，从该一方基板侧开始依次设置了电极和强锚定力的取向膜，在另一方基板的液晶层侧，从该另一方基板开始依次设置了电极和弱锚定力的取向膜；和通过光透射性粘接层设置在与液晶单元的观察侧相对一侧上的反射体，
上述强锚定力的取向膜被形成为具有预定的预倾角，上述弱锚定力的取向膜被形成为由至少对表面给予了形状各向异性的高分子膜构成，且锚定能在上述强锚定力的取向膜的锚定能的1/2以下，并且预倾角大致等于0，上述反射体的上述液晶单元侧的表面成为形成了凹凸或多个凹部的扩散反射面，上述液晶单元根据施加电压被控制成液晶层的液晶分子的排列成为双稳态状态中的任一种状态。
根据上述结构的反射型双稳态向列液晶显示装置，由于在上述液晶单元的观察侧的相对侧上通过光透射性粘接层设置了反射体，因此，在液晶单元内形成强弱两种锚定力的取向膜时，不受反射体的表面形状的影响，而在强弱两种锚定力控制的基础上能够窄间隙化，因此，能以良好的稳定性设置强弱两种锚定力的取向膜，并且能简化制造工序。
此外，通过使一方基板侧的取向膜由至少对表面给予了形状各向异性的高分子膜构成，就能够在一方基板侧的取向膜表面保持方位，并且设定弱的方位角方向和/或极角方向的取向力。由于能够利用例如将表面上形成了要转印的微细凹凸花纹的转印模按压在通过电极层形成在基板上的由高分子膜材料构成的层上，从而转印出上述微细的凹凸花纹的转印法容易地制作这样的对表面给予了形状各向异性的弱锚定力的取向膜，因此，即使不使用大规模的真空装置等也能进行取向处理。
此外，通过变更给予高分子膜表面的形状，就能调整取向力。另外，通过使上述弱锚定力的取向膜的锚定能在上述强锚定力的取向膜的锚定能的1/2以下，就能进行稳定的初始取向，并且能够根据施加电压以良好的再现性从双稳态状态中的一方稳定状态转换到另一方稳定状态。
在上述结构的本发明的双稳态型向列液晶显示装置中，最好上述弱锚定力的取向膜的锚定能在6×10-5J/m2以上2×10-4J/m2以下。
在上述任一种结构的本发明的双稳态型向列液晶显示装置中，上述反射体在基板的表面形成了具有光反射性的多个凹部，这些凹部的内面为曲面，各个凹部具有通过凹部的最深点的以下的特定纵向剖面，上述特定纵向剖面为，其内面的形状由从凹部的一个周边部到最深点的第一曲线和从凹部的最深点到其他周边部的第二曲线构成，所述第二曲线与第一曲线连续，第一曲线相对基体材料表面的倾斜角的绝对值的平均值比第二曲线相对基体材料表面的倾斜角的绝对值的平均值大，
最好上述第一曲线相对基体材料表面的倾斜角的绝对值的最大值在4°～35°的范围内，上述多个凹部的深度不规则地形成在0.1μm～3μm的范围内，并且，将各个凹部中的第二曲线设定在靠近观察者的一侧，作为下侧，将上述第一曲线设定在远离观察者的一侧，作为上侧，相对于水平面倾斜设置和观察上述基体材料。
也可将上述结构的反射体称作非对称凹窝反射体。
该双稳态型向列液晶显示装置通过在液晶单元的观察侧的相对侧上经由光透射性粘接层设置了上述结构的非对称凹窝反射体，就能够在形成了多个凹部的扩散反射面上使入射光漫反射，具有在宽视角范围中抑制在显示面上映入光源和观察者的脸等的光扩散性，并且，能够增大观察者的通常的视角范围中的反射光量。此外，能够与作为目的的液晶显示装置的视角依存性一起来控制反射亮度一视角特性。
此外，在本发明的双稳态型向列液晶显示装置中，也可以通过以随机的间距和随机的深度按压顶端球面形状的压头，在上述液晶单元侧的表面上形成各个其内面形成球面状的一部分的上述反射体，使由上述压头的形状确定的多个凹部形成为连续地相互邻接的凹部的端部彼此之间重合，上述凹部的深度随机地形成在0.1至3μm的范围内，随机地配置邻接的凹部的间距，上述凹部内面的倾斜角在-10度至+10度的范围中表现出固定的分布。
也可将上述结构的反射体称作第一对称凹窝反射体。
该双稳态型向列液晶显示装置中具有的反射体是内面为形成球面的一部分的形状，通过以随机的间距和随机的深度按压顶端球面形状的压头来分别形成，由上述压头的形状确定的多个凹部在表面上形成端部彼此重合，并且，规定凹部的深度，使邻接的凹部的间距随机，对于反射体的全方向，凹部内面的倾斜角分布表现出在某个角度范围内大致固定，因此，对于全方向能得到同样的反射效率，能够以良好的平衡性反射具有各种各样波长的光。即，能够实现从哪个方向看都更加明亮且白的反射板。
在上述液晶单元的观察侧的相对侧上所具有的反射体中，设定形成在扩散反射面上的凹部内面的倾斜角分布为在-10至+10度的范围内表现出固定的分布这一点，和对于平面全方向随机地配置邻接的凹部的间距这一点是很重要的。
这是因为，若假设邻接的凹部的间距具有规则性，则将产生光的干涉色从而反射光中带颜色，这是不合适的。
此外，若凹部的深度超过3μm，则在后工序中使凹部平坦的情况下，凸部的顶点就不能被粘接层埋入，得不到期望的平坦性。
此外，在实际应用中，在使用反射体形成用母型的制作中要使用的30～100um直径的金刚石压头的情况下，最好使邻接的凹部的间距为5至50μm。
根据上述结构的反射型双稳态向列液晶显示装置，通过在上述液晶单元的观察侧的相对侧上具有如上所述的具有优良特性的反射体，就能够实现具有宽视角和明亮的显示面的液晶显示装置。
此外，在本发明的双稳态型向列液晶显示装置中，也可以通过以随机的间距和随机的深度按压顶端球面形状的压头，在上述液晶单元侧的表面上形成各个其内面形成球面状的一部分的上述反射体，使由上述压头的形状确定的多个凹部形成为连续地相互邻接的凹部的端部彼此之间重合，上述凹部的深度随机地形成在0.1至3μm的范围内，邻接的凹部的间距随机配置的图案被反复配置以构成反射体表面，上述凹部内面的倾斜角表现出在-10度至+10度的范围中固定的分布，并且，在整个反射体表面将反射光的扩散角设定在预定角度内，并且在整个反射体表面随机地形成凹部，也就是多个深度和多个不同间距及多个不同半径的凹部分别在纵横的列中在预定的区域上形成的图案被反复连续地形成。
也可将上述结构的反射体称作第二对称凹窝反射体。
根据上述结构的反射体，通过反复配置凹部内面的倾斜角分布对于反射体的全方向在某个角度范围中表现出大致固定的图案，就能够构成反射体表面的全体。
此外，在本发明的双稳态型向列液晶显示装置中，也可以上述反射体是从母型基体材料通过转印形成转印模，由该转印模利用树脂通过转印而形成的反射体，所述母型基体材料是在母型基体材料表面上按压顶端球面形状的压头后形成的具有多个凹部的母型基体材料，并且上述多个凹部的深度通过上述压头的按压深度而设定以在母型基体材料表面上随机地设定，上述凹部的间距通过上述压头的按压位置的间距，在母型基体材料表面上随机地设定，上述多个凹部形成为相互邻接的凹部的端部彼此之间重合，在上述反射体表面连续形成其内面形成上述压头的球面状的一部分，分别由压头的形状确定的多个凹部一个一个地连续形成，上述凹部的深度随机地形成在0.1至3μm的范围内，并且，在整个上述反射体表面随机地形成凹部，也就是多个深度和多个不同间距及多个不同半径的凹部分别在纵横的列中在预定的区域上形成的图案被反复连续地形成。
也可将上述结构的反射体称作第三对称凹窝反射体。
根据上述结构的反射体，对于全方向能得到同样的反射效率，能够平衡性良好地反射具有各种各样波长的光，能够实现从哪个方向看都明亮且白的反射板。
此外，在本发明的双稳态型向列液晶显示装置中，上述液晶单元的一对基板中的设置在观察侧的相对侧上的基板的反射体侧的表面成为具有光散射性的光散射面，该光散射面也可以具有凹凸。
根据上述结构的双稳态型向列液晶显示装置，通过在设置反射体的一侧的基板的外面形成凹凸，就能够对该面给予最佳的光散射性，由于该光散射面设置在扩散反射面与液晶层之间，因此，即使在反射体的扩散反射面上反射的光由于扩散反射面的凹凸而产生分光，也可以因为在通过光散射面时被散射，而防止显示画面中的虹的产生。
本发明具有如下效果，即，根据本发明，能够提供一种以良好的稳定性设置强弱两种锚定力的取向膜，并且可简化制造工序的反射型双稳态向列液晶显示装置。
这样的本发明的反射型双稳态向列液晶显示装置能够适用于一旦显示了的文字等数据在复位之前可被长时间保持的电子簿和电子笔记本等中，能够在转换了显示的情况下稳定显示，能够提高显示品质。
此外，本发明的反射型双稳态向列液晶显示装置通过将设置在液晶单元的外面上的反射体设置为上述非对称凹窝反射体(或者对称凹窝反射体)，通过关于液晶面板法线不对称地(或对称地)控制反射体的反射亮度—视角特性，能够给予适于电子薄和电子笔记本等便携式信息终端等产品的实际使用状态的反射特性，因此，能在必要的观察视角范围内得到明亮的显示。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的反射型双稳态向列液晶显示装置的部分剖面结构的图。
图2是示出设置在图1的液晶显示装置中的弱锚定力的取向膜的斜视图。
图3是图2的弱锚定力的取向膜的沿着第二方向的凹凸的剖面图。
图4是示出本发明的反射型双稳态向列液晶显示装置中所具有的非对称凹窝反射体的部分的斜视图。
图5是示出在图4的非对称凹窝反射体中形成的一个凹部的斜视图。
图6是在图4的非对称凹窝反射体中形成的凹部的特定纵向剖面中的剖面图。
图7是图4的非对称凹窝反射体的反射特性的说明图。
图8是示出受光角与反射率的关系的图表。
图9是实施方式的反射型双稳态向列液晶显示装置的使用状态的说明图。
图10是示出本发明的反射型双稳态向列液晶显示装置中所具有的对称凹窝反射体的部分的斜视图。
图11是按照图10的对称凹窝反射体的制造过程的顺序示出的工艺流程图。
图12是示出图10的对称凹窝反射体的形成中所使用的母型的制造过程的图，是用金刚石压头按压着母型基体材料的状态的图。
图13是示出在该母型的制造过程中利用金刚石压头滚轧成形的图案的平面图。
图14是示出该滚轧成形后的全体凹部的形状的平面图。
图15是示出图10的对称凹窝反射体中的凹部内面的倾斜角的分布的图。
图16是用于说明图10的对称凹窝反射体的凹部内面的倾斜角的图。
图17是示出在观察侧的相对侧的基板的反射体侧的面上形成了光散射面的实施方式的反射型双稳态向列液晶显示装置的部分剖面结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的反射型双稳态向列液晶显示装置的实施方式，但本发明不限定于以下的实施方式。
图1是模式地示出作为本发明实施方式的反射型双稳态向列液晶显示装置的包括端部的部分剖面结构的图。
在图1中，本发明的反射型双稳态型向列液晶显示装置1的概略结构为，夹持手性向列液晶层30的对置的第一和第二基板(一对基板)10、20通过在这两片基板10、20的周边部上设置成环状的密封材料40而被接合为一体。
在第一基板10的液晶层30一侧依次层叠形成了用于驱动液晶层30的第一电极层(电极)15、由绝缘膜构成的外涂层膜(省略图示)、用于控制构成液晶层30的液晶分子的取向的第一取向膜16。此外，在第二基板20的液晶层30一侧依次层叠形成了第二电极层(电极)25、外涂层膜(绝缘膜)24和第二取向膜26。
由上述第一基板10、第二基板20和设置在这两个基板间的各结构部件构成了液晶单元35。
在液晶单元35的观察侧(与第二基板20的液晶层30一侧相反的一侧)设置了1片或多片相位差板27和偏光板28。该偏光板28侧是观察者侧。
此外，在液晶单元35的观察侧的相对侧(与第一基板10的液晶层30一侧相反的一侧)上，通过光透射性粘接层14设置了反射体11。
第一和第二基板10、20由玻璃等透明基板构成。
第一电极层15为由ITO(Indium tin oxide：氧化铟锡)等透明导电膜构成的长方形平面形状的在基板10上形成的多个整列，各第一电极层15与扫描电极驱动电路(省略图示)连接。同样地，第二电极层25也是由ITO等透明导电膜构成的长方形的平面形状在基板20上形成的多个整列，各第二电极层25与扫描电极驱动电路(省略图示)25a连接。
再有，第一电极层15和第二电极层25相互向着平视直角配置，上述液晶显示装置为无源矩阵型。
第一取向膜16是现有的强锚定力的取向膜，使用对聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇等有机取向膜进行了摩擦处理后的取向膜。这时的锚定能是10-3J/m2级。
再有，尽管第一取向膜16上的液晶分子的预倾角根据液晶层30中所使用的液晶材料的种类而不同，但通常从2度到7度，最好是从2度到5度。
第二取向膜26是由对表面给予了形状各向异性的高分子膜构成的弱锚定力的取向膜，预倾角大致为0度，最好在1度以下，另外更好在0.5度以下。该第二取向膜26的锚定能在构成第一取向膜16的强锚定力的取向膜的锚定能的1/2以下。
有关取向控制的技术已详细地在本申请人的非专利文献SID93DIGEST，第957页(93’)中进行了记载，但如图2和图3所示，第二取向膜26的表面形状形成了沿着第一方向的微细凹凸和沿着与该第一方向交叉的第二方向的微细凹凸。再有，图3是图2中的III-III剖面图，示出沿着第二方向的凸条54的剖面。
此外，沿着第一方向的微细凹凸的间距P1比沿着第二方向的间距P2短。间距P1在3.0μm以下，最好在0.05μm以上0.5μm以下，间距P2在50μm以下，最好在0.5μm以上5μm以下。
通过如上所述地使间距P2的长度比间距P1长，就容易控制预倾角。
此外，第一方向的凹部的深度d1(或者第一方向的凸部的高度)在0.5μm以下，最好在0.01μm以上0.2μm以下，第二方向的凹部的深度d2(或者第二方向的凸部的高度)在0.5μm以下，最好在0.01μm以上0.2μm以下。
此外，为了不产生磁畴并且得到作为目标的取向力，沿着第二方向的微细凹凸的缓斜面55相对于基板20的倾斜角θ最好比0度大并在3度以下。这是因为逐渐认识到，若倾斜角θ是0度，则磁畴显著地产生，若超过3度，则取向力就下降。
另外，如图3所示，沿着第二方向的微细凹凸的各凸部成为左右不对称的大致三角形。即，形成由从三角形的顶点向下的垂线a分割的顶角的左右角度的比r2/r1不是1的形状。作为凸条54的横向剖面形状，考虑类似于正弦波的形状、梳形、三角形状等各种形状。其中，在提高液晶的取向性的基础上，最好是三角形状。在这种情况下，三角形状的顶部可以弯圆，也可以切平。在凸条54的横向剖面为三角形状的情况下，如图3所示，期望由从三角形的顶点向下的垂线a分割的顶角的左右角度的比r2/r1是1.2以上的范围。若设定为该范围内的比，就能够使预倾角大致为0。
作为该第二取向膜26的膜厚，设为50～200nm的程度。
通过给予间距P1、P2、倾斜角θ为上述范围的形状各向异性，就可以控制第二取向膜26的锚定能在6×10-5J/m2以上2×10-4J/m2以下，最好是1×10-4J/m2的程度。若第二取向膜26的锚定能不足6×10-5J/m2，则将显著产生磁畴并且不适合双稳态取向，若超过2×10-4J/m2，则容易取为单稳态取向等，不适合双稳态取向。
作为用于第二取向膜26的高分子膜的材料，是硬化前可利用弱的剪力给予剪应变的材料和/或可利用应力塑性变形(塑性流动)的材料，例如从聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚乙烯醇类、环氧类、变性环氧类、聚苯乙烯类、聚氨酯类、聚烯类、丙烯类等树脂中适当选择使用。
作为这样的第二取向膜26的形成方法，例如，向通过第二电极层25和外涂层膜24形成在基板20上(液晶层侧的面上)的、由上述高分子膜材料构成的层，按压表面上形成了要转印的微细凹凸花纹(用于形成沿着上述第一方向的微细凹凸和沿着第二方向的微细凹凸的微细凹凸花纹)的转印模，利用转印上述微细凹凸花纹的转印法能够容易地制成。
上述转印模为例如如下所述制作的转印模。首先制成由使用2倍的相干激光束的全息干涉而形成的光栅模(ゲレ一テインゲモ一ルド)(点阵模)。在该光栅模的表面形成了与形成在第二取向膜26上的微细凹凸花纹同样的微细凹凸花纹。
接着，将上述光栅模向硅橡胶层按压时，将在硅橡胶层的表面上形成与上述光栅模的凹凸花纹相反的凹凸花纹。接着，剥离光栅模，就得到由硅橡胶层构成的转印模。
液晶层30为在向列液晶中添加了手性剂的液晶层。
作为上述向列液晶，设有将联二苯类、联三苯类、苯环己烷类、联苯环己烷(ビフエニルシクロヘキサン)类、环己基羧酸酯(シクロヘキシルカルボン酸エステル)类、嘧啶类等的材料末端基置换成了具有正或负的介电各向异性的化合物，混合多种以具有期望的特性来使用。
作为上述手性剂，使用コレステリルナノエ一ト等胆甾醇类化合物或者如CB-15这样的具有不对称碳的某种向列液晶等。
液晶单元35的迟延(Δnd)例如最好是1/4λ。
反射体11的液晶单元侧的表面成为形成有凹凸或多个凹部的扩散反射面11a。作为该反射体11，最好是如后面详细说明的非对称凹窝反射体或者对称凹窝反射体，特别是最好是非对称凹窝反射体。
光透射性粘接层14使用除了作为粘接材料的可靠性、不发生气泡等的特性以外，与相邻的第一基板10折射率不同的材料。作为构成该光透射性粘接层14的材料，例如使用含有氟的环氧类树脂等的透明树脂粘接材料。
该反射型双稳态向列液晶显示装置的液晶层30具有初始状态下的液晶分子的排列均匀的平行配置(液晶的扭转角是0度)，利用对该初始状态中施加了使其产生弗里德里克兹转变的电压后施加的电压差，成为具有与初始状态不同的双稳态状态的存储性双稳态型。例如，在对初始状态下的液晶分子的排列均匀的平行配置(液晶的扭转角是0度)一旦施加了脉冲状的电压后，180度的扭转状态成为暗状态(黑显示)的情况下，明状态是液晶分子的排列均匀一致的平行配置，即液晶的扭转角是0度。再有，通过利用其材料所具有的极性加之控制表面形状参数(沟状结构的间距、深度或倾斜角等)，就能在宽范围中控制第二取向膜26的取向设定力。
根据本实施方式的双稳态型向列液晶显示装置，由于在液晶单元35的观察侧的相对侧上通过粘接层14设置了反射体11，因此，在液晶单元内形成强弱两种锚定力的取向膜时，不受反射体的表面形状的影响，而在强弱两种锚定力控制的基础上，能够窄间距化，因此，就能以良好的稳定性设置强弱两种锚定力的取向膜，能简化制造工序。
此外，通过使弱锚定力的第二取向膜26的锚定能在上述强锚定力的取向膜的锚定能的1/2以下，初始取向状态就稳定，特别是能够稳定地具有第二取向膜26的初始取向状态弱的取向设定力，并且，液晶分子能够根据施加电压以良好的再现性在扭转角0度的均匀平行配置与扭转角180度的扭转配置之间进行转换。
(非对称凹窝反射体的例子)
图4是示出使用于本实施方式的反射体11中的非对称凹窝反射体61的图。如图4所示，本实施方式的非对称凹窝反射体61在由例如铝构成的平板状的基体材料62的表面S(基准面)上相互不规则地邻接形成有多个具有光反射性的凹部63a、63b、63c、...(一般地称作凹部63)。非对称凹窝反射体61的形成有多个凹部63的面成为扩散反射面。
这些凹部63如图5中的斜视图和图6中的剖面图所示，凹部63的特定纵向剖面X中的内面形状由从凹部的一个周边部S1到最深点D的第一曲线A和与该第一曲线连续的、从凹部的最深点D到另一周边部S2的第二曲线B构成。这两个曲线在最深点D中相对基体材料表面S的倾斜角都等于零，并相互连接。
第一曲线A相对基体材料表面S的倾斜角比第二曲线B的倾斜角陡，最深点D位于从凹部63的中心O偏向x方向的位置上。即，第一曲线A相对基体材料表面S的倾斜角的绝对值的平均值比第二曲线B相对基体材料表面S的倾斜角的绝对值的平均值大。凹部63a、63b、63c、...中的第一曲线A相对基体材料表面S的倾斜角的绝对值的平均值不规则地分散在1～89°的范围中。此外，凹部63a、63b、63c、...中的第二曲线B相对基体材料表面S的倾斜角的绝对值的平均值不规则地分散在0.5～88°的范围中。
由于两曲线的倾斜角都平稳地变化，因此，第一曲线A的最大倾斜角δmax(绝对值)比第二曲线的最大倾斜角(绝对值)δb大。此外，第一曲线A与第二曲线B相接的最深点D相对基体材料表面的倾斜角等于零，倾斜角是负值的第一曲线A和倾斜角是正值的第二曲线B平稳地连续。
在本实施方式的反射体61中，凹部63a、63b、63c、...中的各个最大倾斜角δmax不规则地分散在2～90°的范围内。但是，很多凹部在最大倾斜角δmax不规则地分散在4°～35°的范围内。
此外，该凹部63的凹面具有单一的极小点(倾斜角等于零的曲面上的点)D。于是该极小点D与基体材料的基体材料表面S的距离形成凹部63的深度d，该深度d关于凹部63a、63b、63c、...分别不规则地分散在0.1μm～3μm的范围内。
在本实施方式中，凹部63a、63b、63c、...中的各特定纵向剖面X都为相同方向。此外，各个第一曲线A形成在单一方向上取向。即，在任何凹部中都形成为图5、图6中示出的x的方向相同。
在该反射体61中，由于各个第一曲线A形成为在单一方向上取向，因此，其反射特性如图7所示，从相对基体材料表面S的正反射的方向偏离。
即，如图7所示，相对来自x方向的斜上方的入射光J的反射光K与正反射的方向Ko相比，在相对基体材料表面S的方向H偏移的方向上明亮的显示范围发生了偏移。
其结果，作为特定纵向剖面X中的综合反射特性，被第二曲线B周围的面反射的方向的反射率增加了。相应地，能够成为向特定方向上适度集中反射光的反射特性。
即，图8示出了向在液晶单元35的观察侧的相对侧上设置了非对称凹窝反射体61的本实施方式的反射型双稳态向列液晶显示装置1的显示面上，用30°入射角照射了外光，受光角以对于显示面(基体材料表面)的正反射方向即30°为中心，从垂线位置(0°)摆到60°时的受光角(θ°)与亮度(反射率)的关系。在图8中，作为比较例，也示出了使用了具有球面状凹部的反射体的反射型双稳态向列液晶显示装置的受光角与反射率的关系。
从图8可知，比较例示出了在受光角从大约15°到大约45°的范围内大致均等的反射率，与此相反，在本实施方式的反射型双稳态向列液晶显示装置1中，比相对基体材料表面S的正反射的角度即30°小的反射角度范围的反射率的积分值，比大于正反射的角度的反射角度范围的反射率的积分值大。即，在角度20°前后的视野中能够达到充分的亮度。
非对称凹窝反射体61的制造方法不特殊限定，但例如可以如下进行制造。
首先，制作具有将上述凹部的形状变换成凸面的顶端形状的冲头(冲孔工具)，使该冲头的顶端与铝基体材料对置，保持冲头相对铝基体材料的相对取向方向一定，使打刻行程不规则地变化，并且使打刻间隔不规则地变化，打刻铝基体材料的预定区域整个面。调节打刻行程使得凹部的深度进入到预定范围。调节打刻间隔和排列使得不产生莫尔条纹。
在液晶单元35的观察侧的相对侧上具有如上所述的非对称反射体61的反射型双稳态向列液晶显示装置1中，将反射体61安装成各凹部63a、63b、63c、...的第一曲线A比倾斜平缓的第二曲线B在x方向侧。然后，将该x方向作为上侧，来进行文字等的显示。
图9是示出在液晶单元35的观察侧的相对侧上具有非对称反射体61的反射型双稳态向列液晶显示装置1的使用状态的说明图。在图9中，为了方便说明，仅示出了反射型双稳态向列液晶显示装置1的第一曲线A和第二曲线B，省略了其他结构部件的图示。
将这样的反射型双稳态向列液晶显示装置1以x方向为上面装配在电子簿和电子笔记本等中。这种情况下，反射型双稳态向列液晶显示装置1通常如图9所示，将x方向作为斜上方，相对水平面倾斜设置或保持。即，在使用时设置成从观察者看各个凹部中的第一曲线A比第二曲线B位于上方的位置。于是，通常是观察者从比水平斜向上的方向向下看该反射型双稳态向列液晶显示装置1。
这种情况下，主要从上方入射的外光(入射光J)的反射光K，主要在第二曲线B周围的面上进行反射，因此，如图8中说明地，很难向观察者脚下的方向反射，而是重点地向比正反射的方向K0往上的方向上反射。
因此，能够实现观察者正常的观察范围与明亮的显示范围一致的、在实际应用中明亮的显示装置。
(对称凹窝反射体的例子)
图10是示出使用于本实施方式的反射体11中的对称凹窝反射体71的图。
如图10所示，本实施方式的对称凹窝反射体71在设置在由例如玻璃等构成的基板72上的、由感光性树脂层等构成的平板状的树脂基体材料73(反射体用基体材料)的表面上，重合地连续形成了许多(多个)凹部74，该凹部74的内面形成球面的一部分，利用蒸镀或印刷等，在凹部74的上面形成了由例如铝和银等薄膜构成的反射膜75。该对称凹窝反射体71的反射膜75的表面成为扩散反射面71a。
最好是，上述凹部74的深度随机地形成在0.1至3μm的范围内，邻接的凹部74的间距随机地配置在5至50μm的范围内，上述凹部74内面的倾斜角被设定在-18至+18的范围内。
特别是，凹部74内面的倾斜角分布设定在-18至+18的范围内这一点，和相对平面全方向上随机地配置邻接的凹部74的间距这一点是很重要的。这是因为，若假设邻接的凹部74的间距具有规则性，则将产生光的干涉色从而反射光中带颜色，这是不合适的。此外还因为，若凹部74内面的倾斜角分布超过-18至+18的范围，则反射光的扩散角就过宽，反射强度就降低，得不到明亮的反射光(反射光的扩散角在大气中为36度以上，液晶显示装置内部的反射强度峰值降低，全反射损失变大)。
此外，若凹部74的深度超过3μm，则在后工序中使凹部74平坦的情况下，凸部的顶点就不能被粘接层埋入，得不到期望的平坦性。
在邻接的凹部74的间距不足5μm的情况下，在用于反射体形成的母型的制作上存在限制，加工时间变得极长，不能形成能得到期望的反射特性的形状，产生干涉光等问题。此外，在实际应用中，在使用用于反射体形成的母型的制作中要使用的30～100um直径的金刚石压头的情况下，最好使邻接的凹部74的间距为5至50μm。
下面，使用图11至图14说明上述结构的反射体的制造方法。
首先，如图11A所示，在滚轧成形装置的工作台上固定由例如黄铜、不锈钢、工具钢等构成的表面平坦的平板状的母型基体材料77。然后，通过用顶端具有预定半径R的球面形状的金刚石压头78按压母型基体材料77的表面，反复进行多次使母型基体材料77在水平方向上移动、使金刚石压头78上下移动的按压操作，从而在母型基体材料77的表面上滚轧成形出深度和排列间距不同的多个凹部77a，成为如图11B所示的用于反射体形成的母型79。如图12所示，在此使用的滚轧成形装置具有这样的功能，即，固定母型基体材料77的工作台以0.1μm的分解度在水平面内的X方向、Y方向上移动，金刚石压头78以1μm的分解度在铅直方向(Z方向)上移动。再有，最好是金刚石压头78的顶端的半径R是20至100μm的程度。例如，在使凹部77a的深度为2μm的程度的情况下，可以使用半径R为30至50μm的顶端，在使凹部77a的深度为1μm的情况下，可以使用半径R为50至100μm的顶端。
此外，利用金刚石压头的滚轧成形的步骤如下。
图13是示出滚轧成形的图案的平面图，但如该图所示，在横向一列中邻接的凹部的间距从左开始依次是t1(＝17μm)、t3(＝15μm)、t2(＝16μm)、t3、t4(＝14μm)、t4、t5(＝13μm)、t2、t3、t3。此外，在纵向一列中邻接的凹部的间距也从上开始依次成为同样的图案。然后，通过在1.1至2.1μm的范围内设定4种深度(图中示为d1、d2、d3、d4)进行按压，作为按压后的压痕的圆形的凹部的半径也成为r1(＝11μm)、r2(＝10μm)、r3(＝9μm)、r4(＝8m)4种。例如，纵向一列中的凹部的半径从上开始依次成为r1、r2、r3、r1、r4、r2、r4、r3、r1、r4、r1。
此外，作为实际的滚轧成形的顺序，例如，在最上段的横向的列中散开地全部形成了深度d1的凹部之后，接着形成深度d2的凹部、深度d3的凹部、深度d4的凹部，这样地反复进行4种图案深度的滚轧成形操作，首先全部形成最上段的横向一列的凹部。之后，从上面开始移动到第2个横向的列，反复进行同样的操作。这样地，就形成了图案内的全部的凹部。图13示出t＝150μm四方的滚轧成形的图案，利用该图案的反复构成了反射体全体。如图13所示，由于邻接的凹部的压痕部分重合，因此，滚轧成形操作全部结束后的凹部全体的平面形状就如图14所示。
之后，如图11C所示，将母型79收纳配置在箱形容器80内，向容器80中注入例如硅等的树脂材料81，在常温中放置使其硬化，从容器80中取出该硬化后的树脂制品后切除不需要的部分，如图11D所示，制成了具有模面82a的转印模82，其中模面82a具有多个凸部，这些凸部为与构成母型79的模面的多个凹部相反的凹凸形状。
接着，在玻璃基板的上表面，利用旋涂法、丝网印刷法、喷涂法等涂覆方法涂覆丙烯类抗蚀剂、聚苯乙烯类抗蚀剂、叠氮橡胶类抗蚀剂、亚胺类抗蚀剂等感光性树脂液。然后，涂覆结束后使用加热炉或热板等加热装置，在例如80～100℃的温度范围内加热基板上的感光性树脂液1分钟以上进行预焙，在基板上形成感光性树脂层。但是，由于预焙条件根据使用的感光性树脂的种类而不同，因此，当然也可以用上述范围以外的温度和时间进行处理。再有，在此形成的感光性树脂层的膜厚最好是2～5μm的范围。
之后，如图11E所示，使用图11D中示出的转印模82，将该转印模82的模面82a在玻璃基板上的感光性树脂层73上按压一定时间后，从感光性树脂层73卸下转印模82。这样，就如图11F所示，在感光性树脂层73的表面上转印了转印模模面82a的凸部，形成多个凹部74。此外，压模时的冲压压力最好选择与所使用的感光性树脂的种类相对应的值，例如可以设定为30～50kg/cm2程度的压力。关于冲压时间，最好也选择与所使用的感光性树脂的种类相对应的值，例如设定为30秒～10分钟程度的时间。
之后，从透明玻璃基板的背面侧照射用于使感光性树脂层73硬化的紫外线(g、h、i线)等光线，使感光性树脂层73硬化。在是上述种类的感光性树脂层的情况下，在此照射的紫外线等光线若是50mJ/cm2以上的强度，就能充分使感光性树脂层硬化，但根据感光性树脂层的种类，当然也可以用除此以外的强度进行照射。然后，使用与预焙中使用的同样的加热炉、热板等加热装置，在例如240℃中将玻璃基板上的感光性树脂层73加热1分钟以上进行后焙，烧结成玻璃基板上的感光性树脂层73。
最后，利用电子束蒸镀等在感光性树脂层73的表面上形成例如铝膜，以沿着凹部的表面形成反射膜75，从而完成了本实施方式的对称凹窝反射体71。
在本实施方式的对称凹窝反射体71中，通过在表面形成其内面构成球面的一部分的形状的多个凹部74，并且将凹部74的深度和邻接的凹部74的间距等的值设定在上述的范围中，凹部内面的倾斜角就在某角度范围中表现出固定的分布。作为一个例子，图15示出本实施方式的反射体71中的凹部内面的倾斜角的分布，横轴表示倾斜角，纵轴表示该倾斜角所存在的频率。如该图所示，倾斜角在-18至+18度的范围中，特别是在-10至+10度的范围中表现出了大致固定的分布。此外，由于凹部74的内面是球面，对于全方向是对称形，因此，不仅在反射体中的某个特定的方向中，在全方向中也能实现该固定的倾斜角分布。
考虑到凹部内面的倾斜角支配该凹部内面中的反射光的反射角，在本实施方式的情况下，由于倾斜角分布相对反射体的全方向固定，因此，对于全方向得到同样的反射角和反射效率，从而能够以良好的平衡性反射具有各种各样波长的光。即，能够实现从哪个方向看都明亮且白的反射板。
此外，在制造用于反射体形成的母型79时，由于只是使金刚石压头78上下移动来按压母型基体材料77的表面，因此，金刚石压头78和母型基体材料77就不会互相摩擦。其结果，金刚石压头78顶端的表面状态就被正确地转印在母型79一侧，若使压头78的顶端成为镜面状态，就能够容易地使母型79的凹部内面以及进一步使反射体的凹部内面成为镜面状态。
进一步，与通过加热聚酯等的树脂薄膜而形成了凹凸面的现有的反射体不同，本实施方式的对称凹窝反射体71中的凹部的深度、直径、间距等尺寸和凹部内面的表面状态等是全部被控制的，通过高精度的滚轧成形装置的使用能够大致按照设计那样地制成反射板的凹部形状。相应地，根据本方法，制成的反射板的反射角度和反射效率等反射特性与现有技术相比容易控制，能够得到期望的反射体。
上述“反射体71的凹部的深度”是从反射体表面到凹部的底部的距离，“邻接的凹部的间距”是平视时成为圆形的凹部的中心间的距离。此外，所述的“凹部内面的倾斜角”是如图16所示地在凹部74的内面的任意处取0.5μm宽度的微小范围时，该微小范围内的斜面相对水平面的角度θ。关于角度θ的正负，相对于立在反射体表面上的法线，将例如图16中的右侧的斜面定义为正，左侧的斜面定义为负。
再有，本实施方式中的反射体71的凹部74的深度、直径、间距等具体的数值和图13中示出的凹部的滚轧成形图案只不过是一个例子，当然可以对其进行适当设计变更。此外，有关反射体用基体材料、母型用基体材料等各种基体材料的材料、转印模的结构材料等也可以适当变更。
再有，在上述实施方式中，尽管说明了由强锚定力的取向膜构成设置在观察侧的相对侧上的第一基板10的液晶层侧上的第一取向膜16，由弱锚定力的取向膜构成设置在观察侧的第二基板20的液晶层侧上的第二取向膜26的情况，但也可以由弱锚定力的取向膜构成第一取向膜16，由强锚定力的取向膜构成第二取向膜26。
此外，构成液晶单元35的一对基板中，设置在观察侧的相对侧上的第一基板10的反射体侧的表面如图17所示，为具有光散射性的光散射面10a，该光散射面10a也可以具有凹凸。这种情况下，设置在反射体11与光散射面10a之间的光透射性粘接层14，使用除了具有作为粘接材料的可靠性、不产生气泡等的特性以外，还具有与邻接的第一基板10的折射率不同的材料。
若粘接层14的折射率与第一基板10的折射率相等，则在第一基板10与粘接层14的界面、即第一基板10的外面10a(光散射面)上就不会使光发生散射。相应地，为了通过使光在该第一基板10的外面10a(光散射面)上散射，从而很好地得到作为期望目标的消除显示画面中的虹的效果，最好使粘接层14的折射率与第一基板10的折射率的差在0.01以上。此外，若两者的折射率的差过大，则反射特性将大大偏离设计值，因此，最好该折射率的差在0.2以下。
例如，在第一基板10由玻璃构成的情况下，由于其折射率约是1.52，因此，作为构成粘接层14的材料，可以最佳地使用折射率为1.32～1.72左右的树脂材料，例如丙烯树脂(折射率：1.46)、氟树脂(折射率：1.34)、环氧树脂(折射率：1.61)等。
例如由含有氟的环氧树脂等的透明树脂粘接材料构成。
此外，在上述实施方式中，尽管说明了将本发明的反射型双稳态向列液晶显示装置适用于无源矩阵型的反射型液晶显示装置中的情况，但本发明不限于此，也可以适用于在反射体中形成有多个透射孔的半透射反射型液晶显示装置、或在液晶单元35的观察侧设置有正面光的反射型液晶显示装置中。在适用于半透射反射型液晶显示装置中的情况下，在液晶单元35的观察侧的相对侧上设置偏光板和后照光。此外，在上述实施方式中，尽管针对单色显示类型的液晶显示装置进行了说明，但也可适用于彩色显示类型的液晶显示装置中。在适用于彩色显示类型的情况下，在液晶单元与反射体之间或第一基板10的内面侧(液晶层侧)或第二基板10的内面侧(液晶层侧)设置彩色滤光器。

Claims (7)

1、一种反射型双稳态向列液晶显示装置，设置有：液晶单元，其中在夹持添加了手性剂的向列液晶层而对置的一对基板的一方基板的液晶层侧，从该一方基板侧开始依次设置有电极和强锚定力的取向膜，在另一方基板的液晶层侧，从该另一方基板开始依次设置有电极和弱锚定力的取向膜；和反射体，通过光透射性粘接层设置在与液晶单元的观察侧相对一侧上，其特征在于，
上述强锚定力的取向膜形成为具有预定的预倾角，上述弱锚定力的取向膜形成为由至少对表面给予了形状各向异性的高分子膜构成，且锚定能在上述强锚定力的取向膜的锚定能的1/2以下，而且预倾角大致等于0，上述反射体的上述液晶单元侧的表面成为形成有凹凸或多个凹部的扩散反射面，上述液晶单元根据施加电压被控制成液晶层的液晶分子的排列为双稳态状态中的任一种状态。
2、如权利要求1所述的反射型双稳态向列液晶显示装置，其特征在于，上述弱锚定力的取向膜的锚定能在6×10-5J/m2以上2×10-4J/m2以下。
3、如权利要求1所述的反射型双稳态向列液晶显示装置，其特征在于，
上述反射体在基体材料的表面形成有具有光反射性的多个凹部，这些凹部的内面分别为曲面，各个凹部具有通过凹部的最深点的特定纵向剖面，上述特定纵向剖面的内面的形状由从凹部的一个周边部到最深点的第一曲线、和从凹部的最深点到另一周边部的第二曲线构成，所述第二曲线与第一曲线连续，第一曲线相对基体材料表面的倾斜角的绝对值的平均值比第二曲线相对基体材料表面的倾斜角的绝对值的平均值大，
上述第一曲线相对基体材料表面的倾斜角的绝对值的最大值在4°～35°的范围内，上述多个凹部的深度不规则地形成在0.1μm～3μm的范围内，并且将各个凹部中的第二曲线设定在靠近观察者的一侧，作为下侧，将上述第一曲线设定在远离观察者的一侧，作为上侧，相对于水平面倾斜设置和观察上述基体材料。
4、如权利要求1所述的反射型双稳态向列液晶显示装置，其特征在于，
上述反射体在上述液晶单元侧的表面上其内面构成球面形状的一部分，并通过以随机的间距、随机的深度按压顶端球面形状的压头而分别形成，由上述压头的形状确定的多个凹部被连续地形成为相互邻接的凹部的端部彼此之间重合，上述凹部的深度随机地形成在0.1至3μm的范围内，邻接的凹部的间距随机地配置，上述凹部内面的倾斜角在-10度至+10度的范围内表现出固定的分布。
5、如权利要求1所述的反射型双稳态向列液晶显示装置，其特征在于，
上述反射体在上述液晶单元侧的表面上其内面构成球面形状的一部分，并且通过以随机的间距、随机的深度按压顶端球面形状的压头而分别形成，由上述压头的形状确定的多个凹部连续地形成为相互邻接的凹部的端部彼此之间重合，上述凹部的深度随机地形成在0.1至3μm的范围内，邻接的凹部的间距随机地配置的图案被反复配置而构成反射体表面，上述凹部内面的倾斜角在-10度至+10度的范围内表现出固定的分布，并且，在整个反射体表面反射光的扩散角被设定在预定角度内，并且在上述整个反射体表面凹部随机地形成，从而分别在纵横的列中在预定的区域上形成有多个深度和多个不同间距及多个不同半径的凹部的图案被反复连续形成。
6、如权利要求1所述的反射型双稳态向列液晶显示装置，其特征在于，
上述反射体是从母型基体材料通过转印形成转印模，并由该转印模通过树脂利用转印而形成的反射体，其中所述母型基体材料是在母型基体材料表面上按压顶端球面形状的压头后形成的具有多个凹部的母型基体材料，上述多个凹部的深度通过上述压头的按压深度被设定从而在母型基体材料表面上被随机地设定，上述凹部的间距通过上述压头的按压位置的间距在母型基体材料表面上被随机地设定，上述多个凹部形成为相互邻接的凹部的端部彼此之间重合；在上述反射体表面连续形成其内面构成上述压头的球面状的一部分，并且分别由压头的形状确定的一个一个的多个凹部，上述凹部的深度随机地形成在0.1至3μm的范围内，并且，在整个上述反射体表面上凹部随机地形成，从而分别在纵横的列中在预定的区域上形成有多个深度和多个不同间距及多个不同半径的凹部的图案被反复连续形成。
7、如权利要求1所述的反射型双稳态向列液晶显示装置，其特征在于，
上述液晶单元的一对基板中的设置在与观察侧相对一侧上的基板的反射体侧的表面，为具有光散射性的光散射面，该光散射面具有凹凸。
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