专利名称：反射型显示装置及其制造方法、以及采用该显示装置的仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及反射型显示装置及其制造方法、以及采用该显示装置的仪器。该反射型显示装置使从前面入射的光反射，并将该反射光控制在各像素上，从而显示文字等。
背景技术：
液晶显示装置那样的显示装置，大体上可分为透过型和反射型二类。透过型液晶显示装置，用背面的背照光将液晶显示板照亮，所以显示画面明亮，但是在使用时要常时地使背照光亮灯，因此电力消耗大。为此，在采用电池的移动电话等的便携式仪器中，最好采用反射型液晶显示装置。
在反射型液晶显示装置中，在液晶层的背面设有反射面，在明亮的周围环境中，入射到液晶显示装置的画面中的外光(直射日光或照明光等来自周围的光)，被反射面反射而照亮画面，所以，可抑制电力的消耗。该反射型液晶显示装置，又可分为半透过型和完全反射型二类。
半透过型的反射型液晶显示装置，在反射面上开有许多微小窗口，在反射面的背后设有背照光，使背照光亮灯时，透过微小窗口(通孔)的背照光的光将画面照亮，所以，即使在黑暗的环境中，也能看清液晶显示装置的显示。但是，该半透过型的反射型液晶显示装置中，由于在反射面上开设有许多窗口，所以反射面上的光反射效率降低，借助外光使用时画面比较暗。
而完全反射型液晶显示装置中，在液晶显示板的前面设有前方照明装置，在周围环境黑暗不容易看清画面的情况下，可用前方照明装置从前面照亮画面。因此，不必像半透过型那样在反射面上设置许多窗口，所以反射面上的光反射效率不降低，即使是借助外光照亮画面时，也能得到明亮的画面，特别适合于便携式仪器。
图1是表示已往的完全反射型液晶显示装置1的构造的概略断面图。该完全反射型液晶显示装置1，在反射型的液晶显示板2的前面设有前方照明装置3。该液晶显示板2，是在基板4与玻璃基板6之间封入液晶材料7而构成的，在该基板4的表面形成有反射面，该液晶显示板2的每个像素设有这样结构即，是用反射面反射入射光并使其向前方射出、或者吸收入射光使其不向前方射出的结构。前方照明装置3，是在透明导光板8的侧面设置由冷阴极管等构成的光源部9而构成的。图中，光用箭头表示(下同)。
该完全反射型液晶显示装置1，在周围环境明亮时，使前方照明装置3熄灭。这时，透过前方照明装置3入射到液晶显示板2的直射日光或照明光等的外光被反射面5反射后，从完全反射型液晶显示装置1的前面射出，进入观察者的眼中。另一方面，当周围环境黑暗时，使前方照明装置3亮灯。这时，从光源部9射出的光，从导光板8的侧面进入导光板8内部，一边被导光板8的前面及背面反复全反射，一边在导光板8内部传播，在其途中，光的进路因设在导光板8上的光栅10而弯折，用小于导光板8的全反射临界角的入射角入射到导光板8背面的光从导光板8的背面出来，入射到液晶显示板2内，被反射面5反射后，从完全反射型液晶显示装置1的前面射出，进入观察者眼中。
在反射面5上，形成凹凸状的扩散形状，借助这些扩散形状，将反射光的指向角扩散，扩大显示图像的可见范围。另外，考虑到该完全反射型液晶显示装置1的使用状况，由于外光或者观察者经常是位于垂直于完全反射型液晶显示装置1的方向，所以，将反射面的反射特性设定为将外光朝着接近正反射的方向扩散。
另外，借助外光看画面时、和将前方照明装置3亮灯看画面时，必须从同一方向看，所以，采用外光时的前方射出光、和采用前方照明装置3时的前方射出光必须基本平行。而且，在已往的完全反射型液晶显示装置1中，无论是从外光还是从前方照明装置3来的照明光都是被具有共同反射特性的反射面(同一光栅)朝着前方的观察者侧反射，所以，前方照明装置3的照明光也从与外光同一方向入射到反射面以及液晶显示板2。因此，来自前方照明装置3的光也必须朝着约垂直于完全反射型液晶显示装置1前面的方向射出。这样，已往的前方照明装置3中，在导光板8的前面，设置楔形的微细的光栅10，用该光栅10全反射，使得在导光板8内传播的光变换为约垂直于反射面5的方向，成为与外光的入射方向约平行的方向，从背面朝着液晶显示板2射出光。
采用前方照明装置3的已往液晶显示装置1中，在前方照明装置3与液晶显示板2之间存在着空气层11，如图2所示，从前方照明装置3的背面射出的光由该空气层11与前方照明装置3的界面、或该空气层11与液晶显示板2的界面反射。该光无助于液晶显示装置1的显示，所以在下面称其为无效光。另一方面，如上所述，前方照明装置3的照明光，由于从垂直于液晶显示板2的方向入射到液晶显示板2内，所以，由空气层11与前方照明装置3的界面、或空气层11与液晶显示板2的界面反射的无效光，朝着与被反射面5反射的显示用光(对显示有效的光)基本相同的方向射出。因此，无效光与显示用光一起进入观察者眼中，降低了画面的对比度。
在前方照明装置3的前面设有光栅10，而且，该光栅10与空气相接，界面的折射率差大，所以，被反射面5反射后，再次入射到前方照明装置3的内部，从前方照明装置3的前面射出的光之中入射到坡度大的区域12(光栅10的交界的台阶部分)的光，如图3所示，被区域12这样的大区域全反射、或者产生大的折射而容易散射，使前方照明装置3的透明性降低(即，成为与在反射型液晶显示装置的表面设置扩散板时相同的状态)。
发明目的本发明的目的是，在反射型显示板的前面设置前方照明装置的反射型显示装置中，防止前方照明装置亮灯时的对比度降低。
本发明的另一目的是，在反射型显示板的前面设置前方照明装置的反射型显示装置中，抑制前方照明装置引起的光扩散，提高前方照明装置的透明性。
本发明的反射型显示装置，备有反射型显示板和前方照明装置，该反射型显示板具有反射从前方入射的光的反射面，该前方照明装置配置在该反射型显示板的前方，其特征在于，
从上述前方照明装置朝着上述反射型显示板入射的光从与入射到该反射型显示板的外光不同的方向入射到反射型显示板内；被上述反射面反射的来自前方照明装置的光和被反射面反射的外光，朝着基本同一方向射出。
这里所说的反射型显示板是液晶显示板，其内部封入着液晶，利用液晶的特性生成图像。但并不限于此。另外，这里所说的外光，是指前方照明装置的照明光以外的、直射日光或照明光等来自周围的光。另外，通常由于是从正面看显示画面，所以，外光从约垂直的方向入射到反射型显示装置的前面，被反射面反射的外光也垂直地射出到前面。因此，这时，前方照明装置的入射光斜向地入射到反射型显示板的前面。但是，外光的入射方向并不限于此，也可以从反射型显示板的前面斜向地入射。另外，由于使入射光反射的凹凸形状是非对称形状，并且，通过调节使来自前方照明装置的入射光反射的凹凸形状的倾斜面，可以使反射外光的方向、和反射前方照明装置入射光的方向分别与反射型显示板表面的外光正反射方向不同，这样，可防止被反射型显示板的表面正反射的光造成图像不清。
本发明的反射型显示装置中，由于被反射面反射的来自前方照明装置的光和被反射面反射的外光朝着基本同一方向射出，所以，采用前方照明装置照亮画面时、和不采用前方照明装置而用外光照亮画面时，可看清画面的方向不变化，可保持同样的便利性。而且，该反射型显示装置中，由于从前方照明装置朝着反射型显示板入射的光是从与入射到反射型显示板的外光不同的方向入射到反射型显示板内，所以，从前方照明装置射出的光即使被前方照明装置或反射型显示板的表面或内部反射而成为无助于显示的无效光，该无效光也不朝着与显示用反射光相同的方向反射。因此，根据本发明的反射型显示装置，可避免因前方照明装置的反射光引起画面对比度降低，可容易看清画面。
本发明实施例中的上述反射面被分割成第1区域和第2区域；第1区域使从前方照明装置斜向入射的光朝着上述反射方向反射；第2区域使约垂直入射的外光朝着上述反射方向反射。所以，可以使从与外光不同方向入射的前方照明装置的反射面产生的反射光朝着与被反射面反射的外光基本相同的反射方向射出。另外，第2区域也可与反射型显示板的反射面分离，配置在由光源和导光板构成的前方照明装置的背面上。
另外，本发明实施例中的反射面，备有第1区域和第2区域，第1区域形成使从前方照明装置斜向入射的光朝着上述反射方向反射的凹凸形状；第2区域形成使约垂直入射的外光朝着上述反射方向反射的凹凸形状。所以，可以使从与外光不同方向入射的前方照明装置的反射面产生的光朝着与被反射面反射的外光约相同的反射方向射出。
另外，在第1区域和第2区域具有凹凸形状的本发明另一实施例中，其特征在于，形成在第1区域的凹凸形状的平均倾斜面的法线从垂直于反射面的方向朝着前方照明装置的光源方向倾斜。所以，可以使从光源侧斜向入射的前方照明装置的入射光朝着前方反射。另外，第2区域也可以与反射型显示板的反射面分离，配置在由光源和导光板构成的前方照明装置的背面。
另外，本发明另一实施例中的反射面，其特征在于，几乎没有与反射型显示板的前面平行的区域。所以，从前方入射的外光不容易再次朝前方射出。因此，减少由反射面以外的反射引起的、朝着不容易看清显示的前方反射的光，将该外光的反射光朝着其它方向反射，可以使画面明亮。
另外，本发明另一实施中，在上述反射面上任意点通过改变形状使平均倾斜面的法线朝着反射面前方的特定区域，可以把入射的外光和前方照明装置的入射光的反射光辉度中心轴集中在反射型显示板前方的特定位置，可以使在该位置观察的画面明亮。
另外，本发明另一实施例中的前方照明装置，由发射光的光源、和关入入射光并使其传播的导光板构成。所以，在导光的背面，用小于全反射临界角的角度入射的光从导光板的背面朝斜方向射出。这样，通过采用这样的前方照明装置，可以把前方照明装置的光从与外光的入射方向不同的方向入射到反射型显示板。
另外，上述实施例中，上述导光板的远离光源端的厚度最好比光源附近薄。该具有锥形的导光板中，不必在导光板上设置把关入导光板内的光射出的光栅，所以，借助导光板，射出光不扩散，不降低前方照明装置的透明性。
另外，上述导光板，其前面和背面形成为平滑状时，也不必在导光板上设置把关入导光板内的光射出的光栅，所以，借助导光板，射出光不扩散，不降低前方照明装置的透明性。
另外，本发明另一实施例中的前方照明装置，由射出光的光源和指向性提高部构成，该指向性提高部控制从光源射出的光的指向性。所以，用指向性提高部控制从光源射出的光，可以使光斜向地入射到反射型显示板的前面。这样，即使前方照明装置的光被反射型显示板的前面反射，也不朝前方反射，可避免因反射光引起的画面对比度降低。
另外，本发明另一实施例中，上述导光板的前面形成为平滑状，在上述导光板的背面反复地形成远离光源侧导光板厚度变薄的倾斜的形状。所以，借助倾斜的形状，可使关入导光板内的光从导光板背面约均匀地朝斜方向射出。而且，导光板的前面是平滑状，从前面不容易看见倾斜的形状，所以，前方照明装置的透明性不降低。
另外，本发明的另一实施例中，上述导光板的背面与反射型显示板光学地粘接，在导光板与反射型显示板之间形成折射率大于空气折射率、且小于导光板折射率的低折射率层。因此，与低折射率层相接的导光板背面的全反射临界角比与空气相接的导光板前面的全反射临界角大。这样，在导光板内部传播的光不从导光板前面射出，而从导光板背面朝着反射型显示板射出，提高光的利用率。
另外，导光板背面设置低折射率层时，有时在光源附近，前方照明装置的光泄漏，造成光损失，或者局部地成为亮光，这时，如果在靠近光源的区域，使导光板的厚度越接近光源越薄，则可防止光源附近的光泄漏。
另外，本发明的反射型显示装置的制造方法，其特征在于，把供给到基板上的树脂在其未固化或软化的状态，挟入具有反射面的反转形状的印模与基板之间并挤压，将该印模的反转形状复制在该树脂上。该方法中包含二种方法，一种是把未固化的树脂涂敷在基板上，将其挟印模与基板之间；另一种是用旋转涂敷将树脂涂敷在基板上后，先使其固化，再加热使树脂软化后，挟入印模与基板之间。根据该方法，借助采用印模的模压法，可高效率地批量生产预定的反射面。尤其是后者的方法中，可缩短复制时间，更加适合批量生产。
另外，本发明的反射型显示装置的制造方法，其特征在于，把紫外线固化型树脂供给到基板上，把紫外线固化型树脂挟入具有反射面的反转形状的印模与基板之间，在该状态照射紫外线使紫外线树脂固化，把上述印模的反转形状复制到该紫外线固化树脂上。根据该方法，借助采用印模的模压法，可高效率地批量生产预定的反射面。而且，由于采用紫外线固化树脂，成形后不需要养护时间，所以，可更高效率地成形反射面。
另外，本发明的反射型显示装置，如果用于便携式仪器、例如移动电话、便携式信息终端机、便携式计算机(笔记本电脑等)、便携式电视等，可减少电力消耗，可作为画面对比度高的显示部使用。
另外，本发明的上述构成要素，可以组合起来使用。
另外，本发明的电子仪器，其特征在于，备有采用权利要求1记载的反射型显示装置的显示部、和与该显示部连接的电子电路。
另外，本发明的反射型显示装置的光反射方法，该反射型显示装置备有反射型显示板和前方照明装置，上述反射型显示板具有反射从前方入射的光的反射面，上述前方照明装置配置在该反射型显示板的前方，其特征在于，有以下二个步骤使从上述前方照明装置朝着上述反射型显示板入射的光从与入射到该反射型显示板的外光不同的方向入射到反射型显示板内；使被上述反射面反射的来自前方照明的光和被反射面反射的外光朝着约同一方向射出。
图1是表示已往的完全反射型液晶显示装置的概略断面图。
图2是说明在上述完全反射型液晶显示装置中画面对比度降低的原因的图。
图3是说明在上述完全反射型液晶显示装置中透明性降低的原因的图。
图4是表示本发明第1实施例之反射型液晶显示装置构造的概略断面图。
图5是上述反射型液晶显示装置中采用的前方照明装置的立体图。
图6是表示在上述前方照明装置的导光板内传播的光的状况的图。
图7是表示在上述前方照明装置的导光板内传播的光的另一状况的图。
图8是表示反射面构造的立体图。
图9是构成上述反射面的第1形状的立体图。
图10是构成图8的反射面的第2形状的立体图。
图11是表示入射到图4反射型显示装置中的外光的状况的图。
图12是表示在图4的反射型显示装置中，从光源部射出的光的状况的图。
图13(a)(b)是说明从导光板射出的光的出射角与扩散角之间关系的图。
图14是说明第1形状和第2形状的比例的图。
图15是表示顶点和谷部变钝的第2形状的概略图。
图16(a)(b)(c)(d)是表示制作用于复制反射面的印模的工序。
图17(a)(b)(c)(d)是表示采用上述印模，用2P法复制反射面的工序。
图18(a)(b)(c)(d)是表示采用图14的印模，用压花法复制反射面的工序。
图19(a)(b)是表示第1形状和第2形状的另一形态的立体图。
图20是说明用于使反射光辉度中心轴集中在特定区域的、反射面的平均倾斜角的设计方法的图。
图21是说明用于使反射光辉度中心轴集中在特定区域的、反射面的平均倾斜角的设计方法的图。
图22是说明反射面的不同凹凸形状的图。
图23是说明反射面的另一不同凹凸形状的图。
图24是说明反射面的另一不同凹凸形状的图。
图25是表示反射型显示装置构造的概略断面图，用于说明形状变化了的凹凸形状。
图26是表示前方照明装置之另一形态的立体图。
图27是表示前方照明装置之另一形态的侧面图。
图28是表示前方照明装置之另一形态的侧面图。
图29是表示前方照明装置之另一形态的侧面图。
图30是图29的前方照明装置的作用说明图。
图31(a)(b)是表示前方照明装置之另一形态的立体图和平面图。
图32(a)是说明光源部附近的光泄漏的图，(b)是表示点P1中的导光角度分布的图。
图33(a)是表示本发明第2实施例之反射型显示装置构造的概略断面图，(b)(c)是表示在点P2和P3中的导光角度分布的图。
图34是表示本发明第3实施例之反射型显示装置构造的概略断面图。
图35是表示本发明第4实施例之反射型显示装置构造的概略断面图。
图36是表示采用本发明反射型显示装置的移动电话的立体图。
图37是表示采用本发明反射型显示装置的便携式信息终端机的立体图。
图38是表示采用本发明反射型显示装置的便携式计算机的立体图。
图39是表示采用本发明反射型显示装置的电视的立体图。
下面，说明本发明的实施例。(第1实施例)图4是表示本发明一实施例之反射型显示装置21的构造的断面图。该反射型显示装置21中，在反射型显示板22的前面上通过光学用透明树脂构成的粘接层24粘接着前方照明装置23。反射型显示板22，是使前面形成了反射面26的基板25与玻璃基板等的透明基板27相向，在两基板25、27之间封入液晶材料那样性能的材料28而构成的。反射型显示板22例如是上述现有技术中说明的液晶显示板，但并不限于液晶显示板。
前方照明装置23由导光板29和光源部30构成。导光板29由甲基丙烯树脂、聚碳酸酯树脂等的透明而折射率高的材料成形，如图5所示，成形为一边薄另一边厚的楔状。导光板29的前面及背面都是无凹凸形状的平滑面。光源部30沿着导光板29的厚边侧面与该侧面相对地配置着。光源部30例如由冷阴极管那样的长条状光源(线状光源)31和使光反射用的灯罩32构成。
前方照明装置23，其背面平行于反射型显示板22，由折射率小于导光板29而大于空气的粘接层24光学地粘接在反射型显示板22的前面上。
该前方照明装置23中，从光源部30射出的光从导光板29的端面进入导光板29内，一边被导光板29的前面及背面反复全反射，一边从厚边侧向薄边侧传播。由于导光板29的设有光源部30一侧的厚度大，所以，每次被导光板29的前面及背面全反射时，对于前面及背面的入射角减小。即，如图6所示，设导光板29的前端角度为φ，被导光板29的背面全反射后，再次入射到导光板29背面时，光的入射角每次减小2φ。另外，全反射后再次入射到导光板29背面的入射角比导光板29背面中的全反射临界角小时，光从导光板29的背面朝斜方向(例如45°以上的射出角度方向)射出。
粘接层24的折射率比导光板29的折射率小，比空气的折射率大，所以，导光板29背面的全反射临界角比导光板29的前面的全反射临界角大，在导光板29内传播的光在背面的入射角比导光板29的前面更先成为全反射临界角以下。因此，在导光板29内传播的光几乎从导光板29的背面射出。被导光板29与粘接层24的界面、或反射型显示板22与粘接层24的界面反射的光如图7所示地被导光板29的前面全反射后从导光板29的背面射出。因此，根据该前方照明装置23，前方照明装置23的光几乎全部射出到反射型显示板22，不像已往那样在入射到反射型显示板22之前被反射到前方，所以不容易形成无效光，可提高反射型显示装置21的画面对比度。另外，减少前方照明装置23的光损失。另外，即使从导光板29的前面有泄漏光(无效光)，也是非常少，并且由于朝着不同于显示用光的方向射出，所以不降低画面的对比度。
图8是表示设在反射型显示板22内部的反射面26的形状的立体图。反射面26由铝或银等反射率高的材料形成，由用于反射外光的许多微小的第1形状33、和用于反射前方照明装置23的照明光的许多微小的第2形状34构成。图8中，第1形状33和第2形状34被形成为分散状，但实际上为了提高光利用效率，第1形状33和第2形状34是无间隙地配置着。
第1形状33如图9所示形成为略球面形，把垂直地入射到反射面26的光扩散，朝着垂直于反射面26的原始方向反射。
第2形状34如图10所示，是上面为倾斜面35的柱状，倾斜面35基本朝着光源部30的方向倾斜。具体地说，倾斜面35的角度这样决定从前方照明装置23射出的光，对着导光板29的背面朝斜方向射出，该从前方照明装置23朝斜方向射出的光被倾斜面35反射时，反射光朝着反射型显示装置21的大致垂直前方射出。另外，第2形状34的倾斜面下面的部分可以是圆柱状、圆锥台状、方柱状等任意形状。
如图11所示，当外光从前方的约垂直方向入射时，入射到第1形状33的光被约垂直地反射，并具有±α(±30°以内)扩散度地向前方射出。另一方面，被第2形状34反射的外光，朝着斜方向反射，不朝前方射出，所以，不降低反射型显示装置21的画面对比度。由于观察者从斜方向看反射型显示装置21时不容易看，所以，最好使光在±30°以内射出。这样，使被第1形状33反射的光具有扩散度，使从反射型显示装置21的射出光，具有±α的扩散度。
如图12所示，从前方照明装置23的背面朝斜方向射出的光入射到反射型显示板22内时，该光之中的被第2形状34的倾斜面35正反射的光朝反射型显示装置21的前方约垂直地射出。这时，朝前方射出的光也具有±α的扩散度。该扩散度不是第2形状34造成的，而是由从反射型显示板22背面射出的光的扩散度造成的。即，要使出射光的扩散度在±30°以内时，从导光板29朝斜方向射出的光的扩散度也必须在±30°以内。从反射型显示板22的背面射出的光的方向及扩散度取决于导光板29的前端角度φ和导光板29及粘接层24的折射率。
图13(a)(b)表示入射到导光板29背面的光的状况。图13(a)表示导光板29和粘接层24的折射率差Δn比较小的情形，图13(b)表示导光板29和粘接层24的折射率差Δn比较大的情形。如这些图所示，设导光板29背面的全反射临界角为θ2时，入射角大于θ2-2φ的光入射到导光板29的背面。它是前次被导光板29的背面全反射的光是出射角为θ2以上的光，该光因被导光板29的前面全反射，入射角仅减小2φ，所以，入射角大于θ2-2φ的光入射到导光板29的背面。该光之中的、只有入射角小于全反射临界角θ2的光从背面射出，所以，从导光板29的背面射出的光是入射角为θ2-2φ以上、θ2以下的光。其中，以全反射临界角θ2入射的光与导光板29的背面约平行地射出。另外，入射角为θ2-2φ的光相对于导光板29的底面朝着2γ的方向射出时，从导光板29的底面射出的光的扩散角约为±γ。由于导光板29与粘接层24的折射率差Δn越大，全反射临界角θ2越小，所以如图13(a)所示，当折射率差Δn小时，出射光的扩散角±γ小；如图13(b)所示，当折射率n大时，出射光的扩散角±γ大。从导光板29的底面射出的光的出射角β由于用β-2γ表示，所以，出射角β越大，光的扩散角±γ越小，通常，为了使出射光的扩散角在±30°以内，出射角β最好在45°以上。
另外，从反射型显示板22的背面斜向射出的光的一部分，被第1形状33反射，虽然其中的一部分被朝前方射出，但其比例极小，所以，不会降低对比度。另外，如果从导光板29的背面斜向射出的光的指向性高时，有时也将第2形状34的倾斜面35做成为曲面，以提高出射光的扩散度。
因此，无论是采用外光还是采用前方照明装置23，显示用的光都朝着同一方向(约前方)射出，并具有相同程度的扩散度(±α)，所以，无论是采用外光还是采用前方照明装置23，都可得到同等的清晰度，没有不舒适感。而且，如前所述，由于没有因无效光引起的对比度降低，所以可得到良好的分辨度。另外，该反射型显示装置21中，由于在导光板29的前面和背面都不存在光栅，所以，不像已往那样出射光在前方照明装置23扩散，使前方照明装置23的透明性降低。
下面，说明第1形状33和第2形状34的关系。如前所述，第2形状34对于外光来说是产生无效光的原因。因此，利用外光时，第2形状34尽量要少。为此，第2形状34的个数(密度)少于第1形状33的个数(密度)。例如，图14中，第1形状33占90％，第2形状34占10％。
如图14所示，当第2形状34的比例为10％时，由第2形状34反射而损失的外光约有10％，反射型显示装置21的画面与完全反射型液晶显示装置相比，只不过稍微暗一些而已。另外，虽然把前方照明装置23的光向前方反射的第2形状34只有10％，但由于前方照明装置23的光是斜向地射出，所以，如图14所示，实际上，可将前方照明装置23的光的20～30％(根据前方照明装置23的光的角度和第2形状的密度，也可能达到100％)向前方反射。考虑到外光和前方照明装置23的亮度和指向性(扩展度)，如果前方照明装置23的光的20～30％被反射到前方，则已充分满足实用需要。
第1形状33和第2形状34的比例，并不限于上述的9∶1，可根据前方照明装置23的亮度和使用环境等作适当变更。另外，在形成图15中虚线所示三角波状的凹凸形状时，根据其形成法，也不一定要将顶点和谷部的角度做成为锐角，有时可以如图15中实线所示，将这些部位做成为平滑的面。这样，可将倾斜面作为为第2形状34使用，将平滑后的顶点和谷部作为第1形状33使用。因此，作为凹凸形状，即使只设置上面作为倾斜面的第2形状34，在实际上，也可以具有第1形状33和第2形状34的作用，即使只形成第2形状，也能充分满足实用需要。
另外，为了防止光干扰引起带色，第1形状33和第2形状34杂乱无章地配置着。(反射面的制作方法)下面，参照图16和图17简单地说明用2P(photo-polymerization)法在基板25的表面制作反射面26的方法。该方法中，制作称为印模的反射面26的金属模具，用该印模大量地复制反射面。
先说明印模的制作方法。准备好基板36，在其上面涂敷电子束保护层37(图16a)。再利用电子束曝光使表面变形了的电子束保护层37软化，形成为预定的反射面形状，制成原版38(图16b)。接着，用电铸法将镍等的印模材料堆积在原版38上，制成镍模39(图16c)。然后将印模39与原版38分离，得到印模39(图16d)。该印模39具有反射面的形状反转后的形状，作为复制反射面26的金属模具。
下面，说明采用印模39用2P法复制反射面的工序。准备好透明基板25，把紫外线感光性树脂(UV固化树脂)40滴下到基板25上，从上面使印模39固化(图17a)。接着，把基板25上的紫外线感光性树脂40挟入印模39与基板25之间并挤压之，将紫外线感光树脂40在基板25与印模39之间扩展，从基板25的下方照射紫外线(图17b)。这时，借助透过基板25的紫外线，使紫外线感光树脂40固化。固化后，将基板25与紫外线感光性树脂40一起从印模39上剥离(图17c)。在该剥离下来的紫外线感光性树脂40上复制了反射面26的形状。接着，用喷溅法等在紫外线感光性树脂40的表面覆盖铝或银等的覆盖膜41，形成反射面26(图17d)。用该方法可批量生产反射面26。
图18表示反射面26的另一制作方法，表示用压花法制作反射面26的工序。该方法中，在基板25(也可以是不透明的)上用旋转涂敷法均匀地涂敷树脂(例如丙烯酸类树脂)42(图18a)。接着，先使树脂42固化后，再加热使树脂柔软，然后，从上面用印模39挤压树脂42，把树脂42挟入基板25与印模39之间，把印模39的形状复制到树脂42上(图18b)。经过加热或放置，当树脂42固化后，从树脂42上剥离印模39，这样，在固化了的树脂42的表面，由印模39复制了反射面26的形状(图18c)。接着，用喷溅法在树脂42的表面覆盖铝或银的覆盖膜43，形成反射面26(图18d)。用该方法也能批量生产反射面26。(反射面的变型例)下面说明上述实施例的变型例。图19表示反射面26的形状的变型例，第1形状33和第2形状34都没有与反射型显示板22的前面平行的平面(下面称为平行平面)。即，图9所示的第1形状33，具有与反射型显示板22的前面平行的相接平面。而图19(a)所示的第1形状33整体为大致球面状，其端是尖形，所以，没有与反射型显示板22的前面平行的相接平面(平行平面)。另外，图10所示的第2形状34，原本就没有与反射型显示板22的前面平行的平面，所以，图19(b)所示的第2形状34与图10所示的第2形状34相同。
前方照明装置23的前面是倾斜的，但有时将该倾斜设定得比较小。另外，为了保护反射型显示装置21的前面，有时在前方照明装置23的前面放置玻璃或塑料等的透明板。这时，从前方垂直地入射的外光被前方照明装置23的前面或透明板反射，朝着垂直前方反射。另一方面，当第1形状33具有平行平面时，从前方垂直入射的外光由第1形状33的平行平面反射，该外光朝着前方反射。结果，被第1形状33的平行平面反射的外光、和被透明板反射的外光，二者的反射方向一致，使画面对比度降低，从正面看清晰度降低。另外，从正反射方向看反射型显示装置21时，感到耀眼而不舒适。另外，图10所示的第2形状34中，反射面(倾斜面35)以外的面，不一定要垂直于反射型显示装置表面。
通常，观察者不在正反射方向看反射型显示装置21，所以，朝正反射方向射出的光没有被利用。为此，如该变型例所示，取消平行平面，不使光朝正面射出，这样，可相应地增加朝辨认角度射出的光量，可以使画面更明亮。
另外，如果使凹凸形状的平均倾斜面(第1形状33和第2形状34的总平均倾斜面)的法线朝着反射面26前方的特定区域，则可以将入射后被反射面26反射的外光、和从前方照明装置23入射后被反射面26反射的光的各反射光辉度中心轴集中在反射型显示板22前方的特定位置，在该特定位置，可以使观察的图像明亮。例如，如图20所示，把反射面26上的任意点P作为特定位置，在通过点P的反射面26的法线58上，把距离反射面26为L距离的点作为观察者视点O，把在反射面26上距点P为d距离的点作为Pa。这里，如果这样地设计各点Pa处的平均倾斜面即，在任意的点Pa处，平均倾斜面56的法线57的倾斜度是朝着点P(或观察视点O)侧倾斜θθ＝(1/2)arctan(d/L)……(2)则如图20所示，可将从正面入射后由反射面26反射的光的辉度中心轴，集中在观察者视点O，在观察者视点O可得到明亮的图像。
另外，如图21所示，当观察者的视点O不在通过反射面26的点P的法线58上时，平均倾斜面56的倾斜角度θ这样设定设从观察者视点O朝反射面26垂下的垂线59与反射面26的交点为Pb，该交点Pb与反射面26上任意点Pa的距离为g，在点Pa处平均倾斜面56的法线57的倾斜度θ为θ＝(1/2)arctan(g/L)……(3)则可决定可集中到视点O的平均倾斜面56的法线57的倾斜角度θ。另外，特定位置P不限于一点，也可以是若干点。
另外，使第1形状33和第2形状34的形状相互变化，在反射面26上的同一点，使第1形状33的平均倾斜面的法线角度与第2形状34的平均倾斜面的法线角度不同，使从相互不同方向入射的外光和来自前方照明装置23的光朝同一方向反射，并且，对外光和来自前方照明装置23的光使其各自的反射光的辉度中心轴聚光在特定位置，也可将两方反射光的辉度中心轴聚光在特定位置。
另外，反射面26的平均倾斜面不限于是均匀的面，如图22所示，可以做成为高度相同而间距不同的变化形状，如图23所示，也可以做成为间距相同而高度不同的变化形状，另外，也可以将图22、图23所示的变化形状组合，如图24所示反射面26那样，将凹凸形状的倾斜角度变化。
另外，反射面的凹凸形状，也可以杂乱无章地配置在反射面上(图未示)，这样，可防止因反射型显示板的像素形状引起干扰条纹等的图像劣化。但是，各凹凸形状的平均倾斜面的法线倾斜角度θ，根据凹凸形状的位置，用上式(2)决定。另外，使平均倾斜面倾斜而产生的图22至图24中的铅直面，也可以不是铅直的。
如图25所示，将第1形状33做成为非对称形，调节斜向入射的外光的反射方向，并且，将第2形状34的倾斜面角度最佳化，调节从前方照明装置23入射的光的反射方向，这样，可将从任意方向入射的外光和从前方照明装置23入射的光集中地朝着与反射型显示板表面的外光正反射方向不同的方向反射，可防止因正反射光而看不见图像。(前方照明装置的变型例)图26表示前方照明装置23的变型例。在上述前方照明装置23中，作为光源部30，是将线状光源与导光板29的一边相对配置，而该前方照明装置23中，是把采用LED等发光元件44的光源部30(即点光源)配置在导光板29的一角。由于把光源部30配置在导光板29的一角，导光板29的与光源部30对应的角最厚，配置着光源部30的角的对角方向的角最薄，整个导光板29形成为楔形。
另外，也可以把点状的光源部30配置在导光板29的一边中央(图未示)。
另外，如果前方照明装置23的导光板29做成为越离开光源部30越薄的锥形，则如上所述，使来自背面侧的光倾斜，可防止画面对比度降低，所以，如图27所示，呈楔形的导光板29的薄的一端也可以具有一定厚度。如果做成为这样的形状，虽然在导光板29的前端部产生光损失，但增加了前端的强度，提高生产性。
另外，如图28所示，也可以把导光板29的表面做成为曲面。通过将导光板29的表面做成为适当的曲面，可消除面内的辉度不均匀。图28中，是将导光板29的表面做成为凹面，但也可以做成为凸面，也可以形成为由凹面和凸面组合而成的曲面。另外，上述曲面可以是球面、椭圆面、圆锥面、使2次函数或对数函数曲线旋转而得到的面或其一部分。
另外，如图29所示，也可以在导光板29的背面形成锯齿形状45。用该导光板29，可使从背面射出的光的射出方向倾斜，保持良好的画面对比度。另外，由于在导光板29的背面设置锯齿形状45，虽然被反射面26反射的光在坡度大的区域46扩散，但是如图30所示，由于导光板29的背面与粘接层24相接，所以，比与空气层相接时其背面的折射率差小，即使在坡度大的区域46，光也不产生大的弯折，其扩散性大幅度降低。因此，只要把导光板29与粘接层24的折射率差设定得小，与把凹凸形状设在导光板29的前面相比，反射型显示装置21的透明性几乎不降低。
图31(a)(b)是表示另一构造的前方照明装置23的立体图和平面图。该前方照明装置23，采用将点状光源变换为线关光源的光源部30。即，使LED等发光元件48(点光源)与楔形透明导光体47的端面相向，用灯罩49覆盖发光元件48的周围，并且在导光体47的背面设置反射片50。另外，在与光源部30相对的导光板29的边上形成棱镜状导光方向变换形状51。
该前方照明装置23中，如图31(b)所示，从发光元件48发出的光，从导光体47的端面导入导光体47内，在导光体47的表面和里面间一边全反射，一边在导光体47内传播。在导光体47内传播的光之中以小于全反射临界角的角度入射到导光体47表面的光，从导光体47的表面斜向地射出。从导光体47的里面射出的光被反射片50反射，再返回导光体47的内部。这样，从发光元件48发出的光，从导光体47的表面沿全长斜向地射出。从光源部30斜向地射出的光，从导光方向变换形状51入射到导光板29内部，这时借助导光方向变换形状51，光的行进方向弯折，在导光板29的内部，光与导光板29的边平行地被导光。(第2实施例)如第1实施例那样，通过粘接层24把导光板29的整个背面粘接在反射型显示板22上时，由于粘接层24的折射率比空气折射率大，所以，导光板29背面的全反射临界角大，在光源部30附近光可能过多地射出。即，设导光板29与空气的界面处的全反射临界角为θ1，导光板29与粘接层24的界面处的全反射临界角为θ2(＞θ1)时，如图32(a)所示，从导光板29的侧面入射到导光板29内的光的扩展度是±θ1。入射到导光板29的光，以大于90°-θ1的入射角入射到导光板29的背面。因此，当满足下式(1)时，产生光的泄漏。
θ2＞90°-θ1即，θ1+θ2＞90°……(1)因此，当满足(1)式时，在光源部30的附近产生光的泄漏。即，图32(b)的阴影线区域的光泄漏，造成损失。该情况下，光源部30的光损失增大，在光源部30附近导光板29明亮。
图33(a)是表示本发明另一实施例反射型显示装置61的概略断面图，减小光源部30附近的光泄漏。该反射型显示装置61中，把与导光板29的光源部30相邻的区域62配置在粘接层24的外侧，与空气层相接，加大全反射的临界角θ2，减少光泄漏。另外，在与光源部30相邻的区域62中，导光板29做成为越离开光源部30厚度越厚的锥形，所以，如图33(b)所示，在点P2处，比与粘接层24的界面处的全反射临界角更向外扩展的光的分布，在区域62导光后，如图33(c)所示，在点P3，集中在比与粘接层24的界面处的全反射临界角窄的范围。因此，该光即使达到与粘接层24的界面，也从与粘接层24的界面泄漏，然后，在楔形状减薄的区域反复全反射，一点一点地从与粘接层24的界面射出。(第3实施例)图34是表示本发明另一实施例反射型显示装置71的概略断面图，该反射型显示装置71中，前方照明装置23的背面不粘接在反射型显示板22上，在前方照明装置23的背面与反射型显示板22之间夹有空气层72。该反射型显示装置71与第1实施例相比，虽然光的利用效率可能会降低，但是由于可以使光从前方照明装置23的背面斜向地射出，所以，可得到与第1实施例同样的作用效果，可提高画面对比度。另外，如果采用没有凹凸形状的导光板29，则由于没有光的扩散，所以，前方照明装置23的透明性也良好。另外，由于不需要粘接层，所以可降低成本。并且，由于没有粘接剂因热而变质或剥离等的问题，所以可提高可靠性。
另外，如图29那样，采用里面具有凹凸形状的导光板29时，由于没有粘接层，所以，与在第1实施例中采用图29那样的导光板29时相比，扩散加大，透明度降低。但是，即使没有粘接层时，由于凹凸形状在里面侧，所以，与采用前面形成凹凸形状的导光板相比，凹凸形状不容易被看见，改善透明性。(第4实施例)图35是表示本发明另一实施例反射型显示装置81的概略断面图，该反射型显示装置81中，不采用导光板，仅用光源部30构成。即，使从光源(线状光源)31射出的光，朝着反射型板22的整个面斜向地射出。这时，由于必须要使来自光源部30的光均匀地照射在反射型显示板22上，所以，预先把棱镜片82设置在光源31的前面，使从光源31射出的光借助棱镜片82朝斜下方折射，朝着反射型显示板22的整个面斜向地射出，同时，借助棱镜片82提高来自光源31的光的指向性，使其均匀照射。从光源31(前方照明装置23)斜向地射出的光，入射到反射型显示板22时折射而斜向地进入，被第2形状34反射后向前方射出。另外，从前方入射的外光被第1形状33反射后再向前方射出。
该反射型显示装置81，由于也使光斜向地入射到反射型显示板22，所以，被反射型显示板22的表面反射的光(无效光)仍然被斜向地反射，不向前方射出。因此，该实施例的反射型显示装置81，也同样地不会因反射光引起画面对比度降低。另外，在反射型显示板22的前方，由于不存在光学的凹凸形状，所以，里面的透明性不降低。(采用反射型显示装置的仪器)图36是本发明一实施例的移动电话91，备有显示部92、拨号盘93、天线94等。该显示部92是采用本发明的反射型显示装置，因此，可得到对比度高、透明感高的显示部。
图37是本发明一实施例的便携式信息终端机95，备有显示部96、输入部97、盖98等。该显示部96是采用本发明的反射型显示装置，所以，可得到对比度高、透明感高的显示部。
图38是本发明一实施例的笔记本电脑等便携式计算机99，备有显示部100、键盘101、软盘驱动器102等。该显示部100是采用本发明的反射型显示装置，所以，可得到对比度高、透明感高的显示部。
图39是本发明一实施例的电视(接收机)103，备有显示部104、天线105、选台部106等。该显示部104采用本发明的反射型显示装置，所以，可得到对比度高、透明感高的显示部。
发明的效果根据本发明的反射型显示装置，由于被反射面反射的来自前方照明装置的光、和被反射面反射的外光朝着基本同一反射方向射出，所以，采用上述前方照明装置照亮画面时，可看见画面的方向不变化，可保持同样的使用便利性。而且，该反射型显示装置中，从前方照明装置入射到反射型显示板的光，是从与入射到反射型显示板的外光不同的方向，入射到反射型显示板中，所以，从前方照明装置射出的光，即使被前方照明装置或反射型显示板的表面或内部反射成为无助于显示的无效光，该无效光也不朝着与显示用反射光相同的方向反射。因此，根据本发明的反射型显示装置，可避免因前方照明装置的反射光引起画面对比度降低，可清楚地看见画面。
权利要求
1.反射型显示装置，备有反射型显示板和前方照明装置，反射型显示板具有反射从前方入射的光的反射面，前方照明装置配置在该反射型显示板的前方，其特征在于，从上述前方照明装置朝着上述反射型显示板入射的光，从与入射到该反射型显示板的外光不同的方向入射到反射型显示板内；被上述反射面反射的来自前方照明装置的光和被上述反射面反射的外光朝着基本同一方向射出。
2.如权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于，上述反射面被分割成第1区域和第2区域，第1区域使从前方照明装置斜向入射的光朝着上述反射方向反射；第2区域使基本垂直入射的外光朝着上述反射方向反射。
3.如权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于，上述反射面备有第1区域和第2区域，第1区域形成着使从前方照明装置斜向入射的光朝着上述反射方向反射的凹凸形状；第2区域形成着使基本垂直入射的外光朝着上述反射方向反射的凹凸形状。
4.如权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于，上述反射面几乎没有与反射型显示板的前面平行的区域。
5.如权利要求3所述的反射型显示装置，其特征在于，形成在第1区域的凹凸形状的平均倾斜面的法线从垂直于反射面的方向朝着前方照明装置的光源方向倾斜。
6.如权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于，被上述反射面反射的来自前方照明装置的光的辉度中心、和被上述反射面反射的外光的辉度中心聚光在上述反射型显示板的前方预定位置。
7.如权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于，上述前方照明装置，由射出光的光源、和关入入射光并使其传播的导光板构成。
8.如权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于，上述前方照明装置由射出光的光源和指向性提高部构成，该指向性提高部控制从光源射出的光的指向性。
9.如权利要求7所述的反射型显示装置，其特征在于，上述导光板的远离光源端的厚度比光源附近薄。
10.如权利要求9所述的反射型显示装置，其特征在于，上述导光板，其前面和背面形成为平滑状。
11.如权利要求7所述的反射型显示装置，其特征在于，上述导光板的前面形成为平滑状，在上述导光板的背面的远离光源侧反复形成导光板厚度变薄的倾斜的形状。
12.如权利要求7所述的反射型显示装置，其特征在于，上述导光板的背面与反射型显示板光学地粘接，在导光板与反射型显示板之间形成折射率大于空气折射率、小于导光板折射率的低折射率层。
13.如权利要求12所述的反射型显示装置，其特征在于，上述导光板，在接近上述光源的区域，越靠近光源导光板的厚度越薄。
14.反射型显示装置的制造方法，是制造权利要求1记载的反射型显示装置的方法，其特征在于，把紫外线固化型树脂供给到基板上，把该紫外线固化型树脂挟入具有反射面反转形状的印模与基板之间，在该状态下将紫外线照射到该紫外线固化树脂上使其固化，把上述印模的反转形状复制在该紫外线固化型树脂上。
15.反射型显示装置的制造方法，是制造权利要求1记载的反射型显示装置的方法，其特征在于，把供给到基板上的树脂在其未固化或软化的状态挟入具有反射面的反转形状的印模与基板之间并进行挤压，将该印模的反转形状复制在该树脂上。
16.如权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于，上述反射型显示板在其内部封入着液晶，利用液晶的特性产生图像。
17.移动电话，其特征在于，备有拨号部和采用权利要求1记载的反射型显示装置的显示部。
18.便携式信息终端机，其特征在于，备有输入数据或指令的输入部和采用权利要求1记载的反射型显示装置的显示部。
19.便携计算机，其特征在于，备有输入输出机构和采用权利要求1记载的反射型显示装置的显示部。
20.便携式电视，其特征在于，备有选台机构和采用权利要求1记载的反射型显示装置的显示部。
21.电子仪器，其特征在于，备有采用权利要求1记载的反射型显示装置的显示部、和与该显示部连接的电子电路。
22.反射型显示装置的光反射方法，该反射型显示装置备有反射型显示板和前方照明装置，上述反射型显示板具有反射从前方入射的光的反射面，上述前方照明装置配置在该反射型显示板的前方，其特征在于，有以下二个步骤使从上述前方照明装置朝着上述反射型显示板入射的光从与入射到该反射型显示板的外光不同的方向入射到反射型显示板内；使被上述反射面反射的来自前方照明的光和被反射面反射的外光朝着约同一方向射出。
全文摘要
本发明的目的是,在反射型显示板前面设有前方照明装置的反射型显示装置中,防止前方照明装置亮灯时的对比度降低。在具有反射面26的反射型显示板22的前面,通过粘接层24粘接着前方照明装置23。反射面26由呈球面状的多个微小第1形状33和前面倾斜的多个微小第2形状34构成。从前面垂直入射的外光,被第1形状33反射后,作为显示向前方射出。前方反射装置23,在楔形导光板29的侧面设有光源,光斜向地从导光板29的背面朝反射型显示板22射出。从前方反射装置23朝反射型显示板22斜向地射出的光,被第2形状34反射后,朝着与外光的反射光约同一方向(前方)射出。
文档编号G02F1/1335GK1362636SQ0114407
公开日2002年8月7日 申请日期2001年12月28日 优先权日2000年12月28日
发明者船本昭宏, 松下元彦, 篠原正幸, 池田正哲, 青山茂 申请人:欧姆龙株式会社