JP2002196325A

JP2002196325A - 反射型液晶表示装置の製法

Info

Publication number: JP2002196325A
Application number: JP2000393608A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Tsuchida; 克巳土田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】表示領域全体において表示品位を低下させない
フロントライトを設けた高品質かつ高性能な反射型液晶
表示装置を提供する。【解決手段】Ａ工程：導光体３の溝７に対応する山を形
成した金型１５の上に感光性樹脂１６を塗布する。Ｂ工
程：感光性樹脂１６上に基板１１を載せて、その感光性
樹脂１６を押し広げて感光性樹脂層を形成する。Ｃ工
程：感光性樹脂層に対して、紫外線を基板１１側から照
射し、その感光性樹脂１６を硬化させる。Ｄ工程：金型
１５を硬化した感光性樹脂層１６から剥離する。以上の
各工程を経ることで、導光体３と基板１１とを一体化さ
せ、反射膜９を形成した基板１２と液晶層１０を介して
貼り合わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフロントライトを設
けた反射型液晶表示装置の製法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯情報端末，携帯電話等のディ
スプレイに液晶パネルが使用されているが、それには低
消費電力化、屋外での適用性が求められている。そし
て、この要求に応じるべく反射型液晶表示装置が提示さ
れている。

【０００３】しかしながら、反射型液晶表示装置は夜間
等における外光がほとんどない環境下においては、表示
画面が認識できないという課題がある。

【０００４】この課題を解消するために、反射型液晶表
示パネルの表示画面上にフロントライトを配し、そこか
らの光を反射型液晶表示パネルに入射させ、その反射光
をフロントライトを通過させることで画像認識する技術
が提案されている。

【０００５】このような反射型液晶表示装置の一例を図
５により説明する図５はフロントライトを配置した反射
型液晶装置の概略断面図である。

【０００６】フロントライト１は矩形状の導光板３と、
導光板３の一端面に設けた光源５とから構成される。導
光板３の外面、すなわち反射型液晶パネルとの配設面と
は反対側の面状に溝を複数個設けている。そして、同図
に示されるように、かかるフロントライト１を反射型液
晶表示パネル８の上に空気層６を介して配置している。
反射型液晶表示パネル８において、９は反射膜、１０は
液晶である。

【０００７】この反射型液晶表示装置２によれば、光源
５の照射光が導光板３の端面より入射し、導光板３内を
伝播しながら溝７にて反射され、反射型液晶表示パネル
８に入射される。反射型液晶表示パネル８に入射された
光は液晶１０を通して反射膜９により反射され、その反
射光が再び液晶１０を通過し、さらにフロントライト１
を通して画像情報として認識される。

【０００８】その他、鋸歯状のプリズムを形成した導光
体を反射型液晶パネルの上に空気層を介して配置した液
晶表示装置も提案されている（特開平１１−２１８７５
７号参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記反射型液晶表示装
置２によれば、フロントライト１と反射型液晶パネル８
はそれぞれ別個に形成し、空気層６を介して組み合わせ
ることにより反射型液晶表示装置２を形成している。

【００１０】しかしながら、このように別個に作製した
ものを組合せた場合には、フロントライト１の導光板３
は加熱や時間経過により反りや撓みが発生し、かかる反
りや撓みに起因し、反射型液晶表示パネル８上の空気層
６の厚さにばらつきが生じ、その結果、反射型液晶表示
装置２の表示においてニュートンリングの発生や輝度ム
ラ等の表示品質低下が見られた。

【００１１】さらに上記構成の反射型液晶表示装置２に
よれば、空気層６への異物侵入により表示が見難くなる
ことがあった。

【００１２】かかる課題を解消するために、凹凸構造を
持つ導光板において凸部の面を反射型液晶パネルに接着
層によって密着させる構造の反射型液晶表示装置が提案
されている（特開平１１−１５３７８３号参照）。

【００１３】しかしながら、この密着する部分は導光体
の面積に対しわずかであり、完全に反りや撓みを防止す
るに至っていない。また、空気層があることには変わり
はなく、異物侵入に対しても防止効果は低いと言える。

【００１４】この空気層を無くし導光板の平坦な面を反
射型液晶パネルに接着層を介して密着させる構造の反射
型液晶表示装置が提案されている（特開平１１−３２６
９０３号参照）。この構造の場合、かかる課題を上述の
特開平１１−１５３７８３号にて提示された液晶表示装
置に比べ、より効果を出すことができる。

【００１５】しかしながら、接着層があっても導光板は
反りや撓みの応力を持っており、接着層の接着力より導
光板の応力が強くなった場合、導光板が接着層を引っ張
り上げて反射型液晶パネルの表面から導光板までの距
離、すなわち接着層の厚みにばらつきが発生する。さら
に導光板の圧力が強くなった場合は、導光板もしくは接
着層に対し剥がれが発生する。これらの現象により反射
型液晶表示装置の表示品位低下が見られた。さらに接着
層においては光の吸収があり、光利用効率が低下すると
いう問題もある。

【００１６】したがって本発明の目的は、反射型液晶表
示装置において表示領域全体において表示品位を低下さ
せないフロントライトを設けた反射型液晶表示装置の製
法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶表示
装置の製法は、反射型液晶表示パネルを構成する基板の
上に順次下記Ａ〜Ｄの各工程を経ることで、ストライプ
状の線状溝を有する導光板を一体化せしめ、次いでこの
導光板の端面側に光源を配してフロントライトと成すこ
とを特徴とする。Ａ：前記ストライプ状の線状溝に対応する線状突起を有
する金型の上に感光性樹脂を塗布する。Ｂ：前工程にて塗布した感光性樹脂の上に前記基板を載
せて、その感光性樹脂を押し広げて感光性樹脂層を形成
する。Ｃ：前記感光性樹脂層に光照射し硬化する。Ｄ：金型を離す。

【００１８】本発明の他の反射型液晶表示装置の製法
は、反射型液晶表示パネルを構成する基板を順次下記Ａ
〜Ｄの各工程を経ることで、ストライプ状の線状溝を有
する導光板と同時形成にて一体化せしめ、次いでこの導
光板の端面側に光源を配してフロントライトと成すこと
を特徴とする。Ａ：シリンダーに金型および前記ストライプ状の線状溝
に対応する線状突起を有する駒型をセットする。Ｂ：シリンダーにて金型に圧力をかけ締める。Ｃ：加熱溶解した樹脂を金型に充填する。Ｄ：シリンダーの圧力を解除し金型から一体化した基板
と導光体を取り出し、ゲートを切断処理する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の反射型液晶表示装
置の構成を図１〜図４により説明する。図１は本発明の
製法により得られた反射型液晶表示装置の概略断面図で
あり、図２はこの反射型液晶表示装置に使用する導光体
に係る形成プロセスを示す工程図である。また、図３は
本発明の他の製法により得られた反射型液晶表示装置の
概略断面図であり、図４はこの反射型液晶表示装置に使
用する導光体に係る形成プロセスを示す工程図である。
なお、図５に示す反射型液晶表示装置と同一箇所には同
一符号を付す。

【００２０】（図1と図２に示す本発明の反射型液晶表
示装置の製法）図１に示すフロントライト１を配置した
単純マトリックス型の反射型液晶装置２によれば、フロ
ントライト１は矩形状の導光板３と、導光板３の一端面
に設けた光源５とから構成され、表示面側には溝を複数
個設け、そして、このフロントライト１は反射型液晶表
示パネル８の上に固定されている。反射型液晶表示パネ
ル８において、９は反射膜、１０は液晶であり、これら
は基板１１と基板１２との間に配設される。

【００２１】以下、この反射型液晶表示パネル８の構成
を具体的に述べる。１１，１２はガラスや合成樹脂(た
とえばポリカーボネート等）からなる基板であり、基板
１１はセグメント側であり、基板１２はコモン側であ
り、基板１１上には多数平行に配列したＩＴＯからなる
透明電極と、ＳｉＯ₂からなる絶縁層と、一定方向にラ
ビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜とを順次形成
している。

【００２２】また、基板１２の内面にアルミニウムなど
の金属からなる反射膜９を形成し、さらにカラーフィル
タとブラックマトリックスとを形成している。カラーフ
ィルタは画素ごとに配し、各カラーフィルタ間にクロム
金属もしくは感光性レジストのブラックマトリックスと
を形成している。

【００２３】上記カラーフィルタは顔料分散方式、すな
わちあらかじめ顔料により調合された感光性レジストを
基板上に塗布し、フォトリソグラフィにより形成してい
る。

【００２４】その上にアクリル系樹脂からなるオーバー
コート層と、ＩＴＯからなる透明電極とを形成してい
る。しかも、透明電極上に一定方向にラビングしたポリ
イミド樹脂からなる配向膜を形成している。この透明電
極は基板１１上の前記透明電極と直交している。

【００２５】上記のように形成した各基板１１、１２を
たとえば２００〜２７０°の角度でツイストされたカイ
ラルネマチック液晶からなる液晶１０を介してシール部
材により貼り合わせる。さらに両基板１１、１２間には
液晶１０の厚みを一定にするためにスペーサを多数個配
している。

【００２６】この反射型液晶表示装置２によれば、光源
５の照射光が導光板３の端面より入射し、導光板３内お
よび基板１１内を伝播しながら溝７にて反射され、反射
型液晶表示パネル８に入射される。反射型液晶表示パネ
ル８に入射された光は液晶１０を通して反射膜９により
反射され、その反射光が再び液晶１０を通過し、さらに
フロントライト１を通して画像情報として認識される。

【００２７】反射型液晶表示装置の製法反射型液晶表示パネル８の表示面側の基板１１の上に導
光体３を形成するには、その導光体３の形成に当り、た
とえば感光性樹脂を用いるが、その工程を図２でもって
説明する。

【００２８】Ａ工程：まず導光体３の溝７に対応する山
を形成した金型１５を準備し、この金型１５上に感光性
樹脂１６（たとえばアクリル系の樹脂）を塗布する。

【００２９】Ｂ工程：感光性樹脂１６の上に基板１１を
載せて、その感光性樹脂１６を押し広げて感光性樹脂層
を形成する。その際、感光性樹脂１６が金型１５と基板
１１の間に隙間無く広がるようにする。

【００３０】Ｃ工程：前記感光性樹脂層に対して、紫外
線を基板１１側から照射し、その感光性樹脂１６を硬化
させる。１７は紫外線光源である。

【００３１】Ｄ工程：金型１５を、硬化した感光性樹脂
層１６から剥離し、導光体３（厚さ０．１〜１．０ｍｍ
程度）を形成する。

【００３２】以上の各工程を経ることで、導光体３と基
板１１とが一体化したものとなり、そして、このような
基板に対し、反射膜９を形成した基板１２と液晶層１０
を介して貼り合わせる。

【００３３】しかる後、光源５を導光体３乃至基板１１
の端面に設けることで反射型液晶表示装置２を形成す
る。

【００３４】従来、光源５は導光体３の端面だけに設け
ていたが、これに対し本例では、光源５を導光体３乃至
基板１１の端面に光源５を設けたことで、入射光が大き
くなり、輝度がさらに大きくなるという利点がある。

【００３５】本例では、導光体３と基板１１との双方の
屈折率をほぼ同じにすることで、表示面側基板１１を導
光体としても使用するのが望ましい。

【００３６】たとえば、導光体３をアクリル系合成樹脂
にて作製し、他方の基板１１をガラス基板にすること
で、双方を屈折率約１．５にそろえることができる。

【００３７】導光体３と基板１１との間にて屈折率に差
があると、その界面にて反射や屈折が起き、表示特性
（輝度、コントラスト、視認性等）が低下する傾向にあ
り、好ましくない。しかし、導光体３と基板１１との双
方にて屈折率に差がないことで、優れた表示特性が得ら
れる。

【００３８】なお、導光体３と基板１１との間に、これ
らと同じ屈折率の膜（たとえばＳｉＯ₂）を形成しても
よい。

【００３９】（図３と図４に示す本発明の反射型液晶表
示装置の製法）図３に示すフロントライトを配置した単
純マトリックス型の反射型液晶装置２によれば、前述し
た反射型液晶表示パネル８の基板１１と導光体３（たと
えばポリカーボネート等の樹脂）とを同時に形成する。
この同時形成にはたとえば射出形成法がある。図３に示
す反射型液晶装置２において、その他の構成および機能
は、前述した図１の反射型液晶装置２と同じである。

【００４０】反射型液晶表示装置の他の製法本例の製法は射出形成法があり、図４の工程図でもって
説明する。

【００４１】Ａ工程：まず型締めするシリンダー１８に
金型（母型）１５と導光体３の溝７に対応する山を形成
した駒型（スタンパー）１９をセットする。

【００４２】Ｂ工程：シリンダー１８にて金型１５に圧
力をかけ締め付ける。

【００４３】Ｃ工程：加熱し溶解させた樹脂２０（たと
えばポリカーボネート等の合成樹脂）を金型１５に充填
する。

【００４４】Ｄ工程：シリンダー１８の圧力を解除し金
型１５から基板と導光体の一体品２２（０．５〜１．５
ｍｍ）を取り出し、ゲート２１を切断処理する。

【００４５】上記の各工程を経たことで得られた基板と
導光板の一体品２２を用いて、反射膜９を形成した基板
１２と液晶層１０を介して貼り合わせ、ついで基板と導
光体の一体品２２の端面に光源５を設けることで反射型
液晶表示装置２となる。

【００４６】かくして上記構造によれば、導光体３を反
射型液晶表示パネル８と一体化することになり、従来発
生していた導光体３の反り、撓みは無くなった。また、
空気層がないため異物侵入することはなくなり、表示に
影響することはなくなった。さらにまた、空気層（層厚
０．５ｍｍ程度）が無くなったことにより反射型液晶表
示装置自体の厚みが薄くできたため、携帯端末，携帯電
話等の小型化にも効果がある。

【００４７】なお、導光板を構成する材料としては、光
線を効率良く通過させることのできる物質であればよ
く、たとえば透明性および加工性に優れたアクリル樹脂
が適している。その他に、塩化ビニル樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂等の各種紫外線硬化性もしくは熱可塑性の透
明樹脂、もしくは各種ガラス材料等の無機透明材料があ
る。

【００４８】（導光板の溝７の具体例）溝７の構成を図
６〜図１６により述べる。図１に示す液晶表示装置１で
もって説明するが、図３に示す液晶表示装置１でも同じ
である。

【００４９】図６はフロントライト１の平面図であり、
光源５からの光出射による光線を矢印にて示す。

【００５０】同図に示すように光源５から遠ざかるにし
たがって、溝７と溝７との間隔であるピッチを漸次小さ
くし、これによって光源５から遠ざかるについて輝度が
低下することを補完し、その結果、表示面にわたって均
一な輝度になるようにしている。

【００５１】また、溝７はほぼ断面三角形状を構成し、
図７に示すように深さdは、その逆三角形状の頂部との
間隔でもって表す。

【００５２】この深さdは１〜７０μmの範囲にするのが
望ましく、この好適な条件における溝７での反射状況を
図８に示す。すなわち、光源５より導光板３に入った光
は溝７の一面にて反射されることで、フロントライト１
より反射型液晶表示パネル８に向かう適当な出射光とな
る。

【００５３】しかしながら、深さdが１μm未満の場合に
は図９に示すように溝７の一面にて反射される光量が低
下し、そのためにフロントライト１からの出射光が少な
くなり、その結果、反射型液晶表示装置２の輝度が低下
する。

【００５４】また、深さdが７０μmを超えると図１０に
示すように溝が大きくなることで、その溝の存在が容易
に認識され、そのために反射型液晶表示装置２の視認性
が低下する。

【００５５】また、溝７のピッチPは、図１１に示され
るように隣接する溝７の間隔であるが、０．０５〜０．
７mmの範囲で変化させるのがよく、この範囲内にて溝ピ
ッチを変化させる。そして、この範囲内であれば、光源
５より導光板３に入った光は溝７の一面にて反射され、
フロントライト１より反射型液晶表示パネル８に向かう
適当な出射光となる。

【００５６】たとえば、３．８インチのフロントライト
の場合には、光源部端近傍の溝７のピッチは０．３５ｍ
ｍ程度であるが、光源部から遠ざかるにしたがい、溝ピ
ッチ２０が小さくなり、もっとも離れた溝ピッチでは
０．１ｍｍ程度である。

【００５７】しかしながら、このピッチPが０．０５mm
未満になると、導光板表面に占める溝の割合が大きくな
りすぎ、そのためにフロントライト１の表示面が白っぽ
くなり、これにより、コントラストが低下する。

【００５８】また、０．７mmを超えると、溝７が目視に
て容易に認識され、反射型液晶表示装置２の視認性が低
下する。

【００５９】さらにまた、溝７の角度について、図１２
〜図１６でもって説明する。溝７は図１２に示すように
A-B-Cの断面三角形状をなす場合、Aは光源５に近い側の
端部であり、Bは光源５より最も離れた端部である。ま
た、Cは断面三角形状の頂部である。そして、βはAとC
にて規定される角度であり、γはBとCにて規定される角
度である。

【００６０】角度βは３５〜５５°にするのがよい。こ
の点を図１３〜図１６にて述べる。角度βが３５°の場
合を図１３と図１４により、角度βが５５°の場合を図
１５と図１６により説明する。

【００６１】まず、角度βが３５°の場合には、図１３
に示すように溝７に至る入射光は、その入射方向に対し
７０°にて反射され、光出射されるが、この光出射方向
はフロントライト１より反射型液晶表示パネル８に向か
うべき方向、すなわち図１４に示す垂直出射方向に対し
２０°程度のズレとなって光出射される。

【００６２】また、角度βが５５°の場合には、図１５
に示すように溝７に到る入射光は、その入射方向に対し
１１０°にて反射され、光出射されるが、この光出射方
向はフロントライト１より反射型液晶表示パネル８に向
かうべき方向、すなわち図１６に示す垂直出射方向に対
し２０°程度のズレとなって光出射される。

【００６３】このように２０°程度のズレを許容範囲と
することで、角度βは３５°〜５５°にするのがよい。

【００６４】角度γについては、光の出射に直接影響を
及ぼさないが、その角度を小さくすると溝が大きくな
り、これによって溝が容易に認識されることから、４５
°以上にするとよい。

【００６５】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて
種々の改良や変更等はなんら差し支えない。たとえば、
上記実施形態例では、導光板３に形成した溝７の分布密
度を光源部から離れるに従って密にしたが、これに代え
て、その分布密度を一様にそろえてもよい。また、溝７
の深さを光源５から遠ざかるに従って深くすることでピ
ッチを漸次小さくすることとを同じ効果が得られる。さ
らにまた、上記実施例では平板に断面三角形を形成する
ような構成になっているが、断面三角形を連続で形成し
階段状に構成するものでも同様な効果が得られる。

【００６６】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の製法によれば、
反射型液晶表示パネルを構成する基板の上に順次Ａ：前
記ストライプ状の線状溝に対応する線状突起を有する金
型の上に感光性樹脂を塗布する、Ｂ：前工程にて塗布し
た感光性樹脂の上に前記基板を載せて、その感光性樹脂
を押し広げて感光性樹脂層を形成する、Ｃ：前記感光性
樹脂層に光照射し硬化する、Ｄ：金型を離す、という各
工程を経ることで、ストライプ状の線状溝を有する導光
板を一体化せしめており、あるいは順次Ａ：シリンダー
に金型および前記ストライプ状の線状溝に対応する線状
突起を有する駒型をセットする、Ｂ：シリンダーにて金
型に圧力をかけ締める、Ｃ：加熱溶解した樹脂を金型に
充填する、Ｄ：シリンダーの圧力を解除し金型から一体
化した基板と導光体を取り出し、ゲートを切断処理す
る、という各工程を経ることで、ストライプ状の線状溝
を有する導光板と同時形成にて一体化せしめており、こ
のような導光板の端面側に光源を配してフロントライト
と成したことで、導光体の反りや撓みを無くし、ニュー
トンリングの発生や輝度ムラなどを解消し、その結果、
表示領域全体において表示品位を低下させないフロント
ライトを設けた高品質かつ高性能な反射型液晶表示装置
が提供できた。

【００６７】また、本発明においては、従来の装置にて
生じた空気層が無くなることにより異物侵入することも
なくなり、これによって表示に影響しなくなった。さら
にまた、空気層が無くなることにより反射型液晶表示装
置自体の厚みが薄くでき、これによって携帯端末，携帯
電話等での小型化にも効果がある。

【００６８】しかも、本発明によれば、導光体の表面に
平行に複数本の溝を形成するとともに、これらの溝の分
布密度を光源から遠ざかるに従い大きくしたことで、表
示領域全体にて均一な輝度が得られ、しかも、干渉縞が
発生しなくなり、これによって視認性を高めた高性能な
反射型液晶表示装置が提供できた。

【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概略断面図
である。

【図２】Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは本発明の製法を示す工程
図である。

【図３】本発明に係る他の反射型液晶表示装置の概略断
面図である。

【図４】Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは本発明の他の製法を示す
工程図である。

【図５】従来の反射型液晶表示装置の概略断面図であ
る。

【図６】本発明に係るフロントライトの溝構成を示す断
面概略図である。

【図７】本発明に係るフロントライトの溝構成を示す断
面概略図である。

【図８】本発明に係るフロントライトの溝構成を示す断
面概略図である。

【図９】本発明に係るフロントライトの溝構成を示す断
面概略図である。

【図１０】本発明に係るフロントライトの溝構成を示す
断面概略図である。

【図１１】本発明に係るフロントライトの溝構成を示す
断面概略図である。

【図１２】本発明に係るフロントライトの溝構成を示す
断面概略図である。

【図１３】本発明に係るフロントライトの溝構成を示す
断面概略図である。

【図１４】本発明に係るフロントライトの溝構成を示す
断面概略図である。

【図１５】本発明に係るフロントライトの溝構成を示す
断面概略図である。

【図１６】本発明に係るフロントライトの溝構成を示す
断面概略図である。

【符号の説明】

１・・・フロントライト２・・・反射型液晶装置３・・・導光板５・・・光源８・・・反射型液晶表示パネル９・・・反射膜１１、１２・・・基板７・・・溝１５・・・金型１６・・・感光性樹脂１７・・・紫外線光源１８・・・シリンダー１９・・・駒型（スタンパー）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反射型液晶表示パネルを構成する基板の上
に順次下記Ａ〜Ｄの各工程を経ることで、ストライプ状
の線状溝を有する導光板を一体化せしめ、次いでこの導
光板の端面側に光源を配してフロントライトと成す反射
型液晶表示装置の製法。Ａ：前記ストライプ状の線状溝に対応する線状突起を有
する金型の上に感光性樹脂を塗布する。Ｂ：前工程にて塗布した感光性樹脂の上に前記基板を載
せて、その感光性樹脂を押し広げて感光性樹脂層を形成
する。Ｃ：前記感光性樹脂層に光照射し硬化する。Ｄ：金型を離す。
【請求項２】反射型液晶表示パネルを構成する基板を順
次下記Ａ〜Ｄの各工程を経ることで、ストライプ状の線
状溝を有する導光板と同時形成にて一体化せしめ、次い
でこの導光板の端面側に光源を配してフロントライトと
成す反射型液晶表示装置の製法。Ａ：シリンダーに金型および前記ストライプ状の線状溝
に対応する線状突起を有する駒型をセットする。Ｂ：シリンダーにて金型に圧力をかけ締める。Ｃ：加熱溶解した樹脂を金型に充填する。Ｄ：シリンダーの圧力を解除し金型から一体化した基板
と導光体を取り出し、ゲートを切断処理する。