扩散反射层的形成方法及部分透射型液晶显示装置

摘要

本发明提供一种带有开口部的扩散反射层的形成方法及具备扩散反射层的部分透射型液晶显示装置。部分透射型液晶显示装置，具备：显示侧部件；具有形成了开口部的扩散反射层和玻璃基板的背面侧部件；和插在两部件之间的液晶层，其中，玻璃基板在扩散反射层侧一面的相反面上具有在扩散反射层的开口部形成时使用了曝光、除去处理的开口部形成用透镜；和将在开口部形成用透镜中产生的凹凸面变得平坦的平坦化层。由此，可实现在使用户外光或内部光源的任一种情况中可见性均优良的部分透射型液晶显示装置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，尤其涉及一种在室内使用或在室外太阳光等的外部环境下使用方面图像可见性良好的部分透射型液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置由于原理上自身不发光而利用使用了偏振光的光快门效果来显示图像，因此，由所利用的光源的种类大体分为透射方式、反射方式、及部分透射型反射方式的三种方式。

透射方式由于是作为光源而在液晶显示装置的背面具有背光源的方式，所以在图像显示上需要后照光的连续点灯，在背光源熄灭时不能显示图像。另外，反射方式在液晶显示装置内部具有反射户外光的反射膜，将户外光作为光源来显示图像。由于不使用背光源，所以具有耗电量非常小的优点，但是当周围的亮度变化时所显示的亮度也变化，除此以外在夜间使用中，在昏暗的场所几乎不能识别图像，在可见性的确保方面存在问题。并且，部分透射型反射方式是具备反射户外光的反射膜并在周围明亮的环境中将户外光作为光源来显示图像，而在周围昏暗的环境下利用设置在背面的背光源来显示图像的方式。

因此，在反射膜上设置用于透射背光源的光的开口部，将由开口部射出的背光源的光作为光源来显示图像。在手机等的移动信息终端中，尤其需要低耗电，在可利用户外光实现节电方面，即使在白天周围明亮的外部环境中使用也易于识别显示图像的部分透射型反射方式最佳。可是，由于在反射膜上设置开口部的方式中区分使用户外光和背光源的光，所以根据开口部的面积，外光光源与背光源的图像可见性不同，由于两者存在折衷选择的关系，所以存在导致反射显示与透射显示可见性都劣化的问题。特别地，来自背光源的光被开口部以外的反射膜遮蔽，产生亮度降低的问题。

与此相对，在专利文献1(日本特开2003-84276号公报)、专利文献2(日本特开2003-255318号公报)中公开以下方式：使用微透镜将背光源的光高效地聚集在开口部上，提高使用内部光源时的图像亮度，同时，减小反射膜的开口部面积，从而提高使用户外光时的图像亮度。另外，在专利文献3(日本特开2001-116917号公报)、专利文献4(日本特开2003-121612号公报)中公开使用了微透镜的光学部件的制造方法。

在将专利文献1所公开的微透镜设置在背光源与液晶图像之间，并聚光在反射膜的开口部上的方式中，微透镜部将来自背光源的光向反射膜的开口部聚光，从而可尽可能减少被反射膜遮住的光，但是透镜与开口部的定位不完全，存在由于在透镜与开口部间发生位置不正而导致聚光效率降低的问题。另外，由于开口部与聚光部的形状也存在差异，所以产生因在该部分的反射膜的面积减少而引起的使用反射光的图像亮度的降低或背光源的光被遮住而导致透射光的损失。

另外，在专利文献2所公开的方式中，将预先设置在反射膜上的微细孔状的开口部作为掩模使用，在设于背面的玻璃上通过扩散反应形成有折射率分布型平板微透镜。在该方式中，可构成与先提过的开口部的中心位置不偏离的透镜。可是，由于从微细孔状的掩模开始使用扩散反应，所以难于控制透镜的形状，在构成理想的曲面方面存在问题。另外，为了将来自背光源的光的方向依存性或图像的视角适宜化而以二次曲线的方式控制微透镜或做成纵横比不同的透镜阵列也很困难。

而且，在专利文献3所公开的包含微透镜的光学部件中，与透镜同轴地形成有由使用了微透镜的自对准(selfalignment)而相面对设置的遮光层。在该方式中，通过压模形成微透镜，但是为了形成于玻璃基板上而需要从背面曝光，在形成了配线等的液晶显示装置中很难形成透镜。

并且，若是采用专利文献4所公开的方式，则可使用透明薄膜在玻璃基板上形成形状精度优良的透镜面。

发明内容

本发明为解决上述问题，目的在于是提供一种在使用户外光或内部光源的任一种情况中可见性均优良的部分透射型反射方式等的液晶显示装置。

为了实现上述目的，本发明第一方案的部分透射型液晶显示装置，其特征在于，将用于曝光、除去处理扩散反射层的透射用开口部的开口部形成用透镜和用于将上述开口部形成用透镜的凹凸面变得平坦的平坦化层配置在了液晶显示装置的玻璃基板背面上。

为了实现上述目的，本发明的第二方案，其特征在于，构成上述方案一的开口部形成用透镜的部件的折射率比平坦化层的折射率高0.02～0.25。特征还在于，优选折射率高出0.05～0.15。

为了实现上述目的，本发明第三方案使用在上述方案一或二的开口部形成用透镜的成形中给予了透镜形状的薄膜部件。薄膜部件的特征在于，它是将首先通过切削而形成的模具作为转印原形而转印成形的薄膜。

为了实现上述目的，本发明的第四方案，其特征在于，将通过上述方案一构成的液晶显示装置适用于在户外光或室内的明亮场所或昏暗的场所等各种环境下使用的便携信息终端、尤其是手机的显示画面上。

根据本发明，可获得在使用户外光或内部光源的任一种情况中可见性均优良的部分透射型反射方式的液晶显示装置。

附图说明

本发明的这些及其他特征、目的和优点将通过结合附图的以下描述变得更明显，其中：

图1是用于说明作为本发明实施例1的部分透射型液晶显示装置的剖视图。

图2是在实施例1中用于说明扩散反射层的制造工序的工序图。

图3是在实施例1中用于说明在玻璃基板上形成微透镜工序的工序图。

图4是用于说明作为本发明实施例2的部分透射型液晶显示装置的剖视图。

图5是在实施例2中用于说明扩散反射层的制造工序的工序图。

图6是在实施例2中用于说明带有开口部形成用透镜的薄膜的制造工序的工序图。

图7是在实施例2中，用于说明使用金刚石刀具切削加工模具表面方法的立体图。

图8是用于说明作为本发明实施例3的凹凸薄膜的制造方法的工序图。

图9是用于说明具备作为本发明实施例4的部分透射型液晶显示装置的便携式电话机的说明图。

具体实施方式

说明用于实施本发明的最佳实施方式。

以下，参照附图说明有关本发明的部分透射型液晶显示装置及便携式电话机和便携式信息终端机器及扩散反射层的开口部形成方法的实施例。

实施例1

说明第一实施例。图1是具备本实施例的开口部形成用透镜和扩散反射层的部分透射方式的反射型液晶显示装置的剖视图。液晶显示装置由显示侧部件、液晶层7和背面侧部件构成。显示侧部件由滤色器9、显示侧电极11、及上部玻璃基板12等构成。液晶层7插在显示侧部件与背面侧部件之间。背面侧部件具有背光源1、棱镜板2、开口部形成用透镜3、平坦化层3a、扩散反射层4、玻璃基板5及背面侧电极6等。

在扩散反射层4上形成开口部4a。在从背光源1经棱镜板2被引导的光透射的方向上，开口部4a的中心与开口部形成用透镜3的中心位置为同轴。这是因为开口部4a是通过使用了开口部形成用透镜3的自对准曝光而形成的。再者，扩散反射层4自身由透明材料构成，通过在扩散反射层4上形成金属膜8，从而反射从扩散反射层4上面入射的光。

图2是在扩散反射层4上形成开口部4a的制造流程的说明图。图2(a)表示形成了扩散反射层4的玻璃基板5，在扩散反射层4上涂敷正型光致抗蚀剂10。在玻璃基板5的下部形成有开口部形成用透镜3，在开口部形成用透镜3下面形成有平坦化层3a。

这里，陈述有关开口部4a的形成顺序。从形成了开口部形成用透镜3的面，对玻璃基板5照射紫外线光等的活性光56。活性光56由开口部形成用透镜3聚光，并照射在位于扩散反射层4上部的光致抗蚀剂10。由此，如图2(a)所示，在光致抗蚀剂10的一部分上如涂色的部分所示，照射部分10a被感光。

接着，在对光致抗蚀剂10通过浸蚀处理除去不需要的部分时，如图2(b)所示，光致抗蚀剂10的被曝光部分作为光掩模10a存留在扩散反射层4上。

接着，如图2(c)所示，从扩散反射层4一侧通过溅射等方法蒸镀铝、银等的金属膜8。金属膜8的厚度最好为0.01μm～1μm。由此在扩散反射层4和光掩模10a上部蒸镀金属膜8。

并且，通过提离光掩模10a，位于上部的金属膜8被一同除去，形成如图2(d)所示的透射用开口部4a。由于该开口部4a通过使用了开口部形成用透镜3的曝光而形成，因此，开口部形成用透镜3与中心位置不偏离并保持一致。另外，由于在开口部4a以外的扩散反射层4上存留金属膜8，所以反射从扩散反射层4侧入射的光。

接着，利用图3说明有关在玻璃基板5上形成开口部形成用透镜3的方法。图3是用于说明开口部形成用透镜3的制造流程的剖视图。图3(a)是表示用于制造根据本实施例的开口部形成用透镜的转印用层叠体59的局部剖视图，在图3(a)中，具有在基底膜52上层叠了转印有凹凸形状的底涂层51的凹凸膜50，在凹凸膜50的底涂层51上层叠薄膜层53及被覆薄膜54，从而构成转印用层叠体59。

接着，说明利用转印用层叠体59制造开口部形成用透镜3的方法。从图3(a)所示的转印用层叠体59上剥离被覆薄膜54，并使薄膜层53露出。将露出了的薄膜层53粘合在液晶显示装置背面侧的玻璃基板5上。

图3(b)是使除去了被覆薄膜54的转印用层叠体59粘合在液晶面板的玻璃基板5上时的局部剖视图。如图所示，将薄膜层53的露出面挤压在玻璃基板5上。为了充分且均匀挤压，最好用热压接橡胶辊(未图示)进行热压接。

图3(c)是图3(b)中薄膜层53使用感光树脂时的局部剖视图。作为薄膜层53，在使用感光树脂的情况中，如图3(c)所示，照射紫外线光等的活性光56使之硬化。由此，可充分粘合在玻璃基板5上，并且充分保持凹凸形状，从薄膜层53剥离底涂层51成为可能。

但是，在本实施例中，图3(c)的工序并不是必须的。图3(d)是从图3(b)中剥离基底膜52及底涂层51时的局部剖视图。如图所示，通过将底涂层51、基底膜52从薄膜层53中剥离，可在玻璃基板5上层叠具有开口部形成用透镜3形状的薄膜层53。接着，如图3(e)所示，形成用于将由薄膜层53形成的开口部形成用透镜3的凹凸面变得平坦的平坦化层3a。

在图3中，开口部形成用透镜3的直径尺寸为10μm，高度为0.3μm，透镜的曲率半径为44μm。形成开口部形成用透镜3的部件的折射率为1.52～1.62，构成平坦化层3a的部件的折射率为1.42～1.52。另外，玻璃基板5的厚度为0.5mm。

另外，作为用于将转印用层叠体59层叠在玻璃基板5上的装置，最好使用将玻璃基板5夹持在可加热、加压的橡胶辊与基底膜之间，使辊转动从而将转印用层叠体59挤压在玻璃基板5上的同时送出玻璃基板5的辊式层压装置。这样，形成在玻璃基板5表面上的薄膜层53的膜厚最好在0.2μm～10μm的范围。

在挤压具有凹凸状的底涂层51之前的薄膜层53的膜厚比底涂层51的凹凸形状的最大高低差厚则易于重现凹凸形状。当膜厚相等时，则在底涂层51的凸部有可能会顶破薄膜层53。在该薄膜层53上使用负型感光树脂时，为了给予其形状的稳定性，如图3(c)所示，通过曝光机进行曝光，使感光部分硬化。该曝光装置也可以是像素及BM(黑矩阵)等的图形形成用的平行曝光机，但在本实施例中只要能使预先形成的凹凸硬化即可，为此只要事先给予将感光树脂硬化的曝光量以上的光量即可。

曝光可在基底膜52及底涂层51等的临时支撑体剥离前或剥离后进行。因提高对基板的粘着性、随动性的目的，也可以在基底膜上设置缓冲层。

在本实施例中，预先在玻璃基板5上形成薄膜层53，在将由底涂层51和基底膜52构成的凹凸膜50挤压在该薄膜层53上时，薄膜层53及其形成方法可适用与上述同样的制品及方法。但是，薄膜层53的曝光最好在挤压凹凸膜50后进行。

另外，构成作为开口部形成用透镜3的薄膜层53的透明部件使用其折射率比平坦化层3a高0.02～0.25的部件，优选0.05～0.15。这是因为在开口部形成用透镜3与平坦化层3a的折射率之差Δn不足0.02的情况中，为了将开口部形成用透镜3的焦距做成与玻璃基板5的厚度同程度的0.5～0.7mm，需要将开口部形成用透镜3的曲率半径做成不足10μm，但由于此类情况很难制作用于成形底涂层51的转印模具，所以不合适。

另外，当Δn超过0.25时，则为了将开口部形成用透镜3的焦距做成与玻璃基板5的厚度同程度的0.5～0.7mm，需要将透镜的曲率半径作成100μm以上、透镜深度作成不足0.1μm。由于此类情况很难制作用于成形底涂层51的转印模具，所以不合适。再者，后述有关转印模具的制作方法。

实施例2

利用图4说明第二实施例。图4是在图1的液晶显示装置中取代开口部形成用透镜3而使用带有开口部形成用透镜的薄膜20的装置。带有开口部形成用透镜的薄膜20被粘贴在玻璃基板5上。并且，由于在薄膜20上备有开口部形成用透镜20a，所以可聚光由背光源1引导的光，并使其通过扩散反射层4的开口部。另外，带有开口部形成用透镜的薄膜20具有在开口部形成用透镜20a的下部用于使透镜凹凸变得平坦的平坦化层20c。

图5是使用带有开口部形成用透镜的薄膜20形成扩散反射层4的开口部4a的制造流程的说明图。图5(a)表示形成了扩散反射层4的玻璃基板5，在扩散反射层4上涂敷正型光致抗蚀剂10。在玻璃基板5的下部粘贴带有开口部形成用透镜的薄膜20。

这里，陈述有关开口部4a的制造方法。从粘贴带有开口部形成用透镜的薄膜20的面，对玻璃基板5照射紫外线光等的活性光56。活性光56由薄膜20上的开口部形成用透镜20a而被聚光，并照射在位于扩散反射层4上部的光致抗蚀剂10上。由此，如图5(a)所示，如在光致抗蚀剂10的一部分上涂色部分所示，光掩模10a部分被感光。

接着，通过浸蚀处理光致抗蚀剂10，如图5(b)所示，光掩模10a部分存留在扩散反射层4上。接着，从扩散反射层4一侧通过溅射等方法蒸镀铝、银等的金属膜8。由此，如图5(c)所示，在扩散反射层4和光掩模10a上部蒸镀金属膜8。

并且，通过提离光掩模10a，位于上部的金属膜8被一同除去，形成如图5(d)所示的透射用开口部4a。由于该开口部4a通过使用了带有开口部形成用透镜的薄膜20的曝光而形成，因此，开口部形成用透镜20a与中心位置不偏离并保持一致。另外，由于在开口部4a以外的扩散反射层4上存留金属膜8，所以反射从扩散反射层4侧入射的光。

实施例3

说明第三实施例。本实施例是带有开口部形成用透镜的薄膜的制造方法，利用图6进行说明。图6是用于说明制造带有开口部形成用透镜的薄膜20工序的剖视图。图6(a)是用于制造带有开口部形成用透镜的薄膜20的模具的局部剖视图，在图6(a)中，利用切削工具41将模具40的表面切削成透镜状的凹曲面40a。再者，在切削过程中，切削工具41最好使用金刚石刀具。其理由是因为可得到在透镜状的凹曲面40a中表面粗糙度优良的模具。通过上述切削完成图6(b)所示的模具40。

模具40具有凹曲面40a。图6(c)是由模具40、及由微透镜部20a与基底膜20b构成的带有开口部形成用透镜的薄膜20的剖视图。设置在基底膜20b上的开口部形成用透镜部20a被挤压在模具40的凹曲面40a部分上。由此，凹曲面40a的形状被转印在开口部形成用透镜部20a上。由模具40分离基底膜20b与开口部形成用透镜部20a。

图6(d)表示由转印后的开口部形成用透镜部20a与基底膜20b构成的带有开口部形成用透镜的薄膜20的剖视图。形成在模具40上的凹曲面40a通过反转成形而形成为图6(d)所示的凸形状。接着，为了使凸形状的开口部形成用透镜部20a变得平坦而形成平坦化层20c。

图6(e)表示由转印后的开口部形成用透镜部20a与基底膜20b构成的带有开口部形成用透镜的薄膜20、与平坦化层20c的层叠体的剖视图。

这样，带有开口部形成用透镜的薄膜20可通过将模具40挤压在可变形的开口部形成用透镜部20a上而制造。作为开口部形成用透镜部20a是其自身可变形的塑料薄膜，在基底膜20b上设置可变形的开口部形成用透镜部20a。在上述挤压工序中也可以给予热、光等。

另外，用平面状的例子表示了模具40，但通过将模具40做成辊状，可连续进行带有开口部形成用透镜的薄膜20的转印成形，可高效生产薄膜。

另外，关于模具40的制造方法，如图7所示，作为切削工具41而使用在前端部分具备金刚石片41a的金刚石刀具。通过使作为金刚石刀具的切削工具41如箭头所示地移动，可在模具40上切削凹曲面40a。

使用图7中说明的模具来说明图3中说明的转印用层叠体59中的凹凸膜50的成形方法。图8是表示凹凸膜的形成方法的剖视图。首先，通过在图6(a)～(d)中说明的方法，成形图8(a)所示的带有凸透镜的薄膜30。接着，如图8(b)所示，将带有凸透镜的薄膜30作为转印原形，将反转形状转印成形在另外准备的底涂层51与基底膜52上。设置在基底膜52上的底涂层51被挤压在带有凸透镜的薄膜30的凸透镜部30a上。由此，凸透镜部30a的形状转印在底涂层51上。并且，由带有凸透镜的薄膜30分离基底膜52与底涂层51。图8(c)是由转印后的底涂层51与基底膜52形成的带有凹透镜的薄膜50。底涂层51通过反转成形而形成为凹曲面形状。这样，带有凹透镜的薄膜50可通过将带有凸透镜的薄膜30挤压在可变形的底涂层51上而制造。

作为底涂层51是其自身可变形的塑料薄膜，在基底膜52上设置可变形的底涂层51。在上述挤压工序中也可以给予热、光等。

根据本实施例，通过利用将通过切削形成的模具作为转印原形而使用的膜部件来形成开口部形成用透镜3，可在玻璃基板5上成形形状精度优良的透镜。另外，还可以给予透镜的剖面形状为二次曲线等的光利用率优良的形状。这是因为通过将工具的形状与工具的移动轨迹设定为期望的透镜形状而可将转印原形的透镜形状设定为期望的形状。

另外，很容易对应将扩散反射层4的开口部4a作成规则配置或作成不规则配置的情况。此时，在切削作为转印原形的模具时，通过按期望配置透镜的加工位置便可对应。通过进行不规则配置，在抑制显示画面上的波纹的对策方面较为有效。

实施例4

图9表示将用本发明的方法制造的扩散反射层的部分透射型反射方式的液晶显示装置用在用于显示发送或接收信息的显示区域中的便携式电话机的实施例。图9表示便携式电话机60的外观，液晶显示装置具备利用本发明方式的部分透射型反射方式的液晶显示装置61。通过在便携式电话机60上设置利用本发明的液晶显示装置61，可作成在使用户外光或内部光源的任一种情况中可见性均优良的显示画面。

上述的实施例表示了便携式电话机60的情况，对于所有在外部环境下使用的便携信息终端机器，利用本发明方式的液晶显示装置均有效。即，虽未图示但通过使用将先前所示的部分透射型液晶显示装置用在了用于显示存储在存储装置内的信息的显示区域中的便携信息终端机器，可实现在使用户外光或内部光源的任一种情况中可见性均优良的显示画面。

本文已经示出并描述了几个根据本发明的实施方式，但是，应可理解，所公开的这些实施方式易于改进和改变而不偏离本发明的范围。因此，本文所示出和描述的详细内容不是旨在限制本发明，而是旨在覆盖所有这样的改进和改变，这样的改进和改变落在所附的权利要求的范围内。