JPH117008A

JPH117008A - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JPH117008A
Application number: JP9158269A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Sakata; 秀文坂田; Eiji Chino; 英治千野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】反射面の反射率や液晶層の透過率を下げるこ
となく、表示の明るさ及びコントラストを保持しつつ、
高い視認性を得ることのできる反射型液晶表示装置の構
造を提供する。【解決手段】裏面側のガラス基板２０の内面上には凹
凸上に形成された成形層２１が形成され、この成形層２
１の表面上に反射層２２が形成されている。反射層２２
の表面上には、反射層２２の凹凸を埋め合わせるよう
に、アクリル樹脂等の透明樹脂からなる充填層２３が形
成され、表面がほぼ平坦な形状に成形されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型液晶表示装置
に係り、特に、液晶表示体の内部に形成される反射面の
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置においては、液晶表
示体の内部に反射面を備え、外部から入射した光が液晶
層を透過して反射面にて反射され、再び液晶層を透過し
て放出されるように構成された反射型液晶表示装置があ
る。

【０００３】反射型液晶表示装置では、表面側の透光性
基板と裏面側の基板との間に種々の液晶層が保持されて
おり、液晶層よりも裏面側に反射面が形成される。反射
面は、裏面側の基板の表面若しくは裏面上に形成される
場合もあり、また、裏面側の基板の内面上に形成される
画素電極を反射率の高いＣｒ等の金属電極とすることに
よって、画素電極と兼用して形成する場合もある。

【０００４】反射型液晶表示装置によれば、外光の反射
によって表示を視認できるように構成されているので、
光源が不要となり、装置の消費電力を低減することがで
きるという利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記反射型
液晶表示装置においては、外光の反射によって生ずる光
で表示を見ることのできるように構成されているため、
一般的に表示が暗いという問題点がある。表示の明るさ
を得るためには、反射面の反射率を高めたり、液晶層の
透過率を高める必要があるが、通常でもこのような対策
は既になされているため、それ以上の改善はほとんど不
可能である。

【０００６】また、表示の暗い反射型液晶表示装置にお
いては、外光の映り込みによって、光源からの直射光が
目に入ったり、背景の映り込みが顕著になることによっ
て、表示の視認性が著しく損なわれるという問題点があ
る。一方、外光の映り込みを低減しようとすると、反射
面の反射率や液晶層の透過率を下げざるを得ないことか
ら、表示の明るさやコントラストが低下するという問題
点がある。

【０００７】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、反射面の反射率や液晶層の透過率
を下げることなく、表示の明るさ及びコントラストを保
持しつつ、高い視認性を得ることのできる反射型液晶表
示装置の構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、一対の基板間に液晶層が挟持
されてなり、一方の基板に反射手段を有する反射型液晶
表示装置において、前記反射手段は表面が凹凸構造を有
する立体構造であり、前記他方の基板に対する光の入射
角が所定の角度の入射光に対して、前記反射手段の反射
面によって反射され前記反射型液晶表示装置から出射す
る際の射出角が前記入射角とほぼ等しくなるように前記
反射手段が構成されてなることを特徴とする。

【０００９】この手段によれば、立体構造の反射面によ
って、光の入射角と射出角とがほぼ等しくなるように構
成されているので、使用者の近傍の外光のみが使用者の
目に戻ってくるようになっており、使用者の近傍から大
きく外れた位置にある光源や他の対象物からの光は使用
者の近傍にはほとんど到達しないため、外光の映り込み
を防止することができ、その一方で、入射光を制限した
り、反射面の反射率や液晶層の透過率を低下させるもの
ではないために表示の明るさやコントラストを犠牲にす
ることがない。

【００１０】ここで、前記反射手段の反射面は、曲面若
しくは複数の傾斜面からなる構造を有し、平面的に配列
された構成が好ましい。

【００１１】この手段によれば、凹部の傾斜曲面若しく
は傾斜面の傾斜角度よりも小さい入射角を備えた入射光
を、傾斜曲面若しくは傾斜面に複数回反射されて入射角
とほぼ等しい方向に射出されるように構成することがで
きる。

【００１２】前記反射手段の表面はコーナーキューブ形
状の凹部もしくは凸部を備えていることを特徴とする。

【００１３】この手段によれば、コーナーキューブ形状
の内面構造を備えた凹部を配列させることにより、入射
角と射出角とをほぼ等しくすることができる。ここで、
コーナーキューブ形状の内面構造を備えた凹部とは、相
互に直交する４つの傾斜面からなる内面を備えた凹部の
ことである。このような形状は比較的容易にかつ精度良
く成形することができる。

【００１４】また、前記液晶層を高分子分散型の複合液
晶層とすることが好ましい。

【００１５】この手段によれば、高分子粒子と液晶分子
との屈折率の差を電界印加の有無によって制御すること
ができ、光散乱状態と光透過状態とを切り替えることに
よって表示を行うように構成されているため、表示の明
るさやコントラストを確保することができるから、表示
の明るさ及びコントラストを犠牲にすることなく外光の
映り込みを防止できる点で特に効果的である。

【００１６】さらに、前記反射面は、前記凹凸構造に合
致した凹凸表面を備えた成形体の表面上に被着された反
射層の表面により構成されていることが好ましい。

【００１７】この手段によれば、予め凹凸構造を成形体
の表面に形成しておき、成形体の表面上に反射層を形成
するようにしているため、成形が容易で形状精度の得ら
れやすい成形体の材質を適宜に選定することができ、反
射面の精度を向上させることができるとともに、製造コ
ストも低減できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る実施形態について説明する。図１は、本発明に係
る反射型液晶表示装置の液晶表示体の内部構造を拡大し
て示すものであり、図示の範囲は、単一の画素領域内の
一部の断面構造を示すようになっている。

【００１９】表面側のガラス基板１０の内面上にはＩＴ
Ｏ（インジウムスズ酸化物）等からなる透明電極１１が
被着されており、この透明電極１１の表面上に配向膜１
２が塗布形成され、所定方向にラビング処理が施されて
いる。

【００２０】一方、裏面側のガラス基板２０の内面上に
は、表面が凹凸上に成形された成形層２１が形成され、
この成形層２１の表面上にスパッタリングや蒸着等によ
ってアルミニウムやクロム等の金属膜からなる反射層２
２が形成されている。反射層２２の表面上には、反射層
２２の凹凸を埋め合わせるように、アクリル樹脂等の透
明樹脂からなる充填層２３が形成され、この充填層２３
の表面はほぼ平坦な形状に成形されている。この充填層
２３の表面上には、ガラス基板１０の内面上に形成され
ているものと同様の透明電極２４及び配向膜２５が積層
されている。

【００２１】反射層２２の表面である反射面には、図１
及び図４に示すように、コーナーキューブの内面とほぼ
同様の形状をし、４つの相互に直交する傾斜面２２Ｂを
備えるように構成された凹部２２Ａが形成され、この凹
部２２Ａが縦横に平面的に配列された表面構造を備えて
いる。これらの傾斜面２２Ｂは、本実施形態においては
それぞれ直角２等辺三角形となっており、その傾斜角は
４５度である。

【００２２】図２に示すように、上記反射面は、基本的
に、傾斜面２２Ｂの傾斜角よりも入射角の小さい光Ｘ，
Ｙについては、複数の傾斜面２２Ｂにて順次反射される
ことにより、入射角とほぼ等しい射出角（いずれも立体
角）を備えた反射光Ｘ’，Ｙ’が放出されるように構成
されている。一方、傾斜面２２Ｂの傾斜角よりも大きい
入射角を備えた光Ｚについては、単一の傾斜面２２Ｂに
よって反射され、反射光Ｚ’が放出される。

【００２３】反射層２２の反射面を構成する複数配列さ
れた凹部２２Ａのそれぞれの大きさは、液晶表示体の表
示内容を視認可能とするために、液晶表示体の画素領域
の大きさ以下である必要がある。例えば、矩形の平面形
状を持つ画素領域では、凹部２２Ａの上縁部の一辺の長
さは、画素領域の短辺の長さよりも小さくする必要があ
る。

【００２４】また、凹部２２Ａの大きさの下限は理論上
特に存在しないものの、凹部２２Ａを精度良く形成でき
る限界値は、実際には凹部２２Ａの上縁部の一辺が５μ
ｍ程度となる大きさである。ただし、凹部２２Ａによっ
て背景の映り込みを防止しようとすれば、背景の映り込
みが気にならなくなる程度まで凹部２２Ａの大きさを大
きくする必要がある。これは、凹部２２Ａが余り小さく
なると反射面が鏡面と同様に作用するからである。

【００２５】上記のようなガラス基板１０とガラス基板
２０とを図示しないシール材を介して圧着させ、公知の
スペーサ等によって基板間に所定のギャップ（５μｍ程
度）を形成する。そして、このギャップ中に液晶層３０
を注入する。

【００２６】液晶層３０としては、公知の種々の液晶を
用いることができるが、本実施形態では、高分子分散型
の複合液晶層を液晶層３０として用いている。この複合
液晶層は、例えば、光硬化型の高分子モノマーと所定の
液晶とを混合、相溶させてなる溶液を基板間に注入し、
その後、基板を通して光を照射して高分子モノマーを光
重合させ、重合された高分子粒子を液晶中に分散させる
ことによって形成することができる。このように形成さ
れた高分子粒子及び液晶分子は、通常は、電界無印加時
において配向膜のラビング処理の方向に共に配向された
状態となる。

【００２７】上記高分子分散型の複合液晶層において
は、液晶分子が誘電異方性と屈折率異方性とを備えてい
ることから、高分子粒子の屈折率と液晶分子の屈折率と
が電界印加の有無によって、ほぼ等しくなったり、異な
った値になったりすることを利用して表示状態が変化す
るように構成されている。例えば、電界無印加時におい
て、配向の揃った高分子粒子と液晶分子とが、基板面と
垂直な方向に入出する光に対してほぼ同様の屈折率を呈
するように設定し、電界印加時において、液晶分子が電
界方向に姿勢を変えた場合には、高分子粒子と液晶分子
とが異なる屈折率を呈するように設定すると、電界無印
加時には液晶層は光透過状態となり、電界印加時には液
晶層は光散乱状態となる。

【００２８】本実施形態では、上述のような反射層２２
を形成することによって、図２に示すように、外光Ｘ，
Ｙが入射すると、その反射光Ｘ’，Ｙ’の射出角はほぼ
外光Ｘ，Ｙの入射角と等しくなる。その結果、外部のラ
イトや太陽等の光源から発せられる外光Ｘは光源の方向
に戻り、使用者の近傍から発せられる外光Ｙは使用者の
方向に戻ることとなるため、使用者の目に光源からの光
の正反射が入ることが防止され、外光の映り込みによる
視認性の低下が抑制される。

【００２９】また、使用者の近傍は、使用者が存在して
いることによって一般に周囲よりも暗い場合が多いとと
もに、使用者の近傍から入射した光は、複数（２以上）
の傾斜面２２Ｂにて反射された後に使用者の近傍へと戻
ることとなるので、背景の映り込みはほとんど生じな
い。これは、使用者の近傍以外から傾斜面２２Ｂの傾斜
角よりも大きい入射角を以って液晶表示体の内部に入射
した光Ｚが単一の傾斜面２２Ｂで反射された後に反射光
Ｚ’として使用者の目に入った場合も同様であり、この
反射光Ｚ’についても、元の入射光Ｚの入射方向は比較
的使用者の近くになり、しかも、この入射光Ｚは複数の
凹部２２Ａ内の傾斜面２２Ｂによって個々に反射されて
いることになるから、反射面を粗面にしたり、まだら上
に反射部を分散配置したりした場合と同等に、背景の映
り込みは発生しにくい。

【００３０】図３は、本実施形態の液晶表示体の全体構
成の概略構造を示す概略説明図である。この全体構成で
は、図１に示すガラス基板１０、ガラス基板２０及び液
晶層３０からなる液晶表示体を上部の開口した箱体４０
の内部に収めた状態となっている。箱体４０の周囲壁４
１は液晶表示体を取り囲むように構成されており、液晶
表示体へ入射する外光のうち、入射角が臨界角θ以上に
なる光を遮るように構成されている。上述のように、ほ
ぼ入射方向に反射されて戻ってくる入射光は、上層のガ
ラス基板１０や液晶層３０の屈折率を無視した場合、傾
斜面２２Ｂの傾斜角φ（４５度）未満の入射角で液晶表
示体内に入射した光に限定される。したがって、周囲壁
４１によって遮られる臨界角θは、理想的には傾斜面２
２Ｂの傾斜角φと一致していることが好ましい。

【００３１】しかしながら、実際には、周囲壁４１の高
さには限界があり、例えば傾斜面２２Ｂの傾斜角φが４
５度である場合に臨界角θを４５度にするためには、液
晶表示体の幅とほぼ同様の高さを備えた周囲壁が必要と
なる。したがって、通常は、周囲壁４１の高さを低くす
るために、臨界角θは或る程度大きい値になる。しか
し、このように周囲壁４１が低い場合であっても、実際
には、入射光はガラス基板１０や液晶層３０において屈
折されるため、反射層２２の反射面に到達する際の光の
入射角はガラス基板１０への入射角よりも小さくなり、
また、入射角が傾斜面２２Ｂの傾斜角φよりも大きいが
臨界角θよりも小さい光は、入射角が臨界角θよりも大
きい光に較べると、入射方向に比較的近い射出方向に反
射される（図２に示す入射光Ｚ及び反射光Ｚ’を参照）
ため、外光の映り込み等の原因による視認性の低下をそ
れ程来さないので、或る程度の高さの周囲壁さえあれ
ば、十分に本発明の効果を得ることができる。

【００３２】図５及び図６は、上記実施形態とは異なる
反射面構造を備えた反射層の例を示す平面図及び断面図
である。この例においては、反射層３２は、ほぼ半球状
の凹部を配列させた表面凹凸構造を備えた成形層３１の
表面上に被着され、ほぼ半球状の内面を備えた凹部３２
Ａが平面的に配列された形状の反射面を備えている。凹
部内面の面形状は、入射光が入射方向とほぼ同じ方向に
反射されるようになっていればよく、例えば、球面、楕
円面、放物面等で構成できる。

【００３３】反射面の立体的な形状としては、入射方向
と反射方向とが比較的接近しているように作用するもの
であればよく、例えば、４角錐以外の３乃至５以上の角
数を持つ角錐形状の凹部や、逆に、角錐形状や曲面形状
の凸部を配列したものでも同様の効果を得ることができ
る。

【００３４】上記実施形態及び図５及び図６の例におい
ては、所定の面形状に成形された成形層２１，３１の表
面上に反射層２２，３２を被着して所望の反射面を構成
しているが、反射性の表面を呈する材料の表面をエッチ
ング等の処理を施すことによって、上記と同様の反射面
形状を形成してもよい。

【００３５】次に、図７乃至図９を参照して、本実施形
態の反射面の製造方法の一例について説明する。まず、
図示しない基板上に感光性のレジスト樹脂を塗布し、予
め設定された反射面の立体構造に応じて電子ビーム描画
装置を用いて露光する。このとき、反射面の凹部２２Ａ
の中心部に相当する場所においては露光量が多く、凹部
２２Ａの周縁部に相当する場所においては露光量が少な
くなるように、反射面の深さにほぼ比例した露光量（電
子ビーム照射量）に調整して行う。その後、レジスト層
を現像することによって、レジスト層の表面に反射面の
立体構造に対応した凹凸を形成して、この型を基にし
て、図７に示す金型５０を製作する。

【００３６】次に、上記の金型５０を用いて所定の合成
樹脂等を成形することによって、図７に示す成形層２１
を形成する。この成形層２１の表面上には、反射面と同
じ立体構造を備えた表面凹凸構造が形成されている。次
に、図８に示すように、成形層２１の表面上に反射層２
２を成膜する。反射層２２は、Ｃｒ、Ａｌ等の金属膜や
誘電体膜（樹脂反射膜）等をスパッタリング、蒸着その
他の方法により被着したものである。最後に、図９に示
すように、反射層２２の表面上に未硬化のアクリル樹脂
を流し込み、硬化させることによって、ほぼ平坦な表面
を有する透明な充填層２３を形成する。

【００３７】なお、上記実施形態においては、反射面を
ガラス基板２０の内面上に配置しているが、反射層或い
は反射面は、ガラス基板２０の外面上に形成してもよ
く、この場合には、上記充填層２３を形成せずに、成形
層２１、反射層２２を形成した後、これをガラス基板２
０の外面上に透明接着剤等によって接着すればよい。

【００３８】本発明の構造は、種々の液晶層に対して適
用させることができるが、特に、偏光板を用いる必要の
ない液晶層の散乱モードを用いた形式の表示体に適用さ
せることによって、大きな効果を得ることができるもの
である。上記実施形態は、散乱モードを用いた形式のう
ち、光透過状態と光散乱状態との切り替えによって表示
を行うものであるが、この形式の表示体の場合には、光
散乱状態における白色は得やすいが、液晶層の光透過状
態における黒色が得にくいことから、一般的にコントラ
ストの向上に限界がある。しかし、本発明を適用する
と、通常、周囲よりも暗い使用者の近傍の入射光のみが
ほとんど視認されるように構成されるため、光透過状態
における黒色を濃くすることができ、その結果、コント
ラストが向上するという効果がある。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば以下
の効果を奏する。

【００４０】請求項１によれば、立体構造の反射面によ
って、光の入射角と射出角とがほぼ等しくなるように構
成されているので、使用者の近傍の外光のみが使用者の
目に戻ってくるようになっており、使用者の近傍から大
きく外れた位置にある光源や他の対象物からの光は使用
者の近傍にはほとんど到達しないため、外光の映り込み
を防止することができ、その一方で、入射光を制限した
り、反射面の反射率や液晶層の透過率を低下させるもの
ではないために表示の明るさやコントラストを犠牲にす
ることがない。

【００４１】請求項２によれば、凹部の傾斜曲面若しく
は傾斜面の傾斜角度よりも小さい入射角を備えた入射光
を、傾斜曲面若しくは傾斜面に複数回反射されて入射角
とほぼ等しい方向に射出されるように構成することがで
きる。

【００４２】請求項３によれば、コーナーキューブ形状
の内面構造を備えた凹部を配列させることにより、入射
角と射出角とをほぼ等しくすることができ、このような
形状は比較的容易にかつ精度良く成形することができ
る。

【００４３】請求項４によれば、高分子粒子と液晶分子
との屈折率の差を電界印加の有無によって制御すること
ができ、光散乱状態と光透過状態とを切り替えることに
よって表示を行うように構成されているため、表示の明
るさやコントラストを確保することができるから、表示
の明るさ及びコントラストを犠牲にすることなく外光の
映り込みを防止できる点で特に効果的である。

【００４４】請求項５によれば、予め凹凸構造を成形体
の表面に形成しておき、成形体の表面上に反射層を形成
するようにしているため、成形が容易で形状精度の得ら
れやすい成形体の材質を適宜に選定することができ、反
射面の精度を向上させることができるとともに、製造コ
ストも低減できる。

【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実施形態の
概略構造を示す拡大縦断面図である。

【図２】同実施形態の反射層による反射特性を説明する
ための説明図である。

【図３】同実施形態の液晶表示体の全体構成を示す概略
断面図である。

【図４】同実施形態の反射層の平面図である。

【図５】反射層の異なる構成例を示す平面図である。

【図６】反射層の異なる構成例を示す断面図である。

【図７】同実施形態の製造工程の一部を説明するための
縦断面図である。

【図８】同実施形態の製造工程の一部を説明するための
縦断面図である。

【図９】同実施形態の製造工程の一部を説明するための
縦断面図である。

【符号の説明】

１０，２０ガラス基板２１成形層２２反射層２２Ａ凹部２２Ｂ傾斜面２３充填層３０液晶層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に液晶層が挟持されてな
り、一方の基板に反射手段を有する反射型液晶表示装置
において、前記反射手段は表面が凹凸構造を有する立体
構造であり、前記他方の基板に対する光の入射角が所定
の角度の入射光に対して、前記反射手段の反射面によっ
て反射され前記反射型液晶表示装置から出射する際の射
出角が前記入射角とほぼ等しくなるように前記反射手段
が構成されてなることを特徴とする反射型液晶表示装
置。
【請求項２】請求項１において、前記反射手段の反射
面は、曲面若しくは複数の傾斜面からなる構造を有し、
平面的に配列されてなることを特徴とする反射型液晶表
示装置。
【請求項３】請求項１において、前記反射手段の表面
はコーナーキューブ形状の凹部もしくは凸部を備えてい
ることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項４】請求項１において、前記液晶層を高分子
分散型の複合液晶層とすることを特徴とする反射型液晶
表示装置。
【請求項５】請求項１において、前記反射面は、前記
凹凸構造に合致した凹凸表面を備えた成形体の表面上に
被着された反射層の表面により構成されていることを特
徴とする反射型液晶表示装置。