JP3684019B2

JP3684019B2 - Reflector manufacturing method

Info

Publication number: JP3684019B2
Application number: JP05915397A
Authority: JP
Inventors: 哲史棚田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2017-03-13
Also published as: JPH10253810A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に使用される反射装置の製造方法に係り、特に簡単な工程で、高精度な反射光学面を形成することが可能な反射装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置などの表示装置では、表示セルの裏面側に反射面が設けられた反射型、表示セルの裏面に半透過型の反射面が設けられさらに裏面側にバックライトが設けられた半反射型、さらには表示セルの背部にバックライトが設けられたバックライト型とがある。前記バックライトは、導光体およびこの導光体の裏面に形成された反射面およびこの導光体内に光を与える光源とから構成されている。
従来は、前記反射面として、アルミニウムなどの金属蒸着膜などから成る平面状の鏡面、または粗面に前記金属蒸着膜などが形成されたものなどが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記の反射面が平面状の鏡面である場合には、この反射面において光を散乱することができず、表示セルに適正な表示輝度を与えることが困難である。
また、粗面に金属蒸着膜などが形成された反射面の場合には、光を散乱する効果はあるが、液晶セルなどの表示セルの有効視野角が一定角度に限られるのに対し、前記粗面での光の散乱方向がランダムであるため、前記有効視野角の範囲内での反射光の輝度を効果的に向上させることができない。
上記の反射光の輝度が向上する角度範囲に指向性を持たせるためには、反射面を光学的に設計して形成することが必要であり、この光学的な反射面では、光学的に設計した凹凸形状を微細な寸法で形成することが必要である。しかし、従来は、微細な凹凸の光学面を高精度に形成し、しかも量産に適するように製造することは困難であった。
【０００４】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、反射面の表面形状を微細な形状の凹凸状となるように光学的に設定でき、しかもこの凹凸形状を簡単な工程で高精度に形成できるようにした反射装置の製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の反射装置の製造方法は、表示セルに併用される光学装置を製造する方法において、
製造しようとする反射面と同じ微細な凹凸を表面に有する原板を形成する工程と、前記原板の凹凸面に金属膜を形成し、この金属膜を剥がして金属レプリカを形成する工程と、前記金属レプリカをローラ表面に添着し、前記金属レプリカをベース表面に転動させてベース表面に凹凸を転写し、前記原板の表面と同じ凹凸を前記ベース表面に形成する工程と、前記ベースの凹凸面に反射金属膜を形成して前記反射面とする工程と、を有し、
前記原板の凹凸面および前記反射面の断面形状は、多数の微細な凹曲線を有し、連続する所定数の前記凹曲線を１組としたときに、前記１組内に前記凹曲線のピッチが相違するものを含み、前記１組の凹曲線を１単位としてこれが繰り返して形成されることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の反射装置の製造方法では、原板に凹凸形状の光学面を形成し、これをレプリカを介してベースに転写しているため、ベース表面の反射面を所定の反射指向性を有するように高精度に形成することが可能である。
【００１０】
また、微細な凹曲線の形状を光学的に設計することにより、反射面の垂線を中心として所定の角度範囲にて反射光の輝度を高めることができる。
【００１２】
また、凹曲線のピッチを規則的にまたはランダムに変え、連続する所定数の凹曲線を１組として、これを繰り返すことにより、反射光の干渉による縞模様あるいは虹模様を呈する光の干渉縞現象を防止できる。
【００１３】
また前記凹凸面を形成する溝が同心円状に形成されていると、溝に直交する断面に沿う方向（図６のＸ方向）において、反射光の輝度の指向性を光学的に設定できるのみならず、前記断面に直交する方向（Ｙ方向）においても、反射方向への輝度の分布を、反射面の垂線を中心とした所定角度範囲内に設定でき、反射光の輝度の高い範囲を広くできる。
【００１４】
さらに、本発明の製造方法により製造された表示装置は、表示セルの表示面側と逆側の外面において、反射面がセル側に向けられた状態で設置され、あるいは、前記反射装置が、表示体セルの内部において、反射面が表示面側に向けられた状態で設置される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図５（Ａ）（Ｂ）は、本発明の製造方法により製造された反射装置を有する表示装置を部分的に拡大して示した断面図である。
図５（Ａ）に示す表示装置は、液晶表示セル１の内部に本発明の反射装置が設けられたもの、図５（Ｂ）は液晶表示セル１の背面側に本発明の反射装置が設けられたものである。
図５（Ａ）に示す液晶表示セル１は、透明なガラス基板２と３の間のギャップ４内に液晶材料が封入されており、前記ギャップ４内において下側のガラス基板３上にシート状の反射装置１０が接着されて固定されている。また、上側のガラス基板２の下面（内面）にはＩＴＯなどの透明材料により上部電極が形成されており、下側のガラス基板３では、反射装置１０の表面にＳｉ膜などの透明な中間膜が形成され、その表面に前記ＩＴＯなどにより下部電極が形成されている。
【００１６】
図５（Ｂ）では、液晶表示セル１を構成する下側のガラス基板３の裏面側にシート状の反射装置１０が接着などの手段で取付けられている。なお、ギャップ４内には液晶材料が封入され、ＩＴＯなどの透明電極は、ガラス基板２と３の内面にマトリクス状に形成されている。
図５（Ａ）（Ｂ）に示すものでは、いずれも反射装置１０の反射面が、表示面側すなわち、上側のガラス基板２の方向に向けられている。
【００１７】
この反射型の表示装置では、図示上方からの自然光がガラス基板２またはガラス基板２および３を透過して反射装置１０により全反射され、液晶材料の透過、不透過に応じたコントラスト表示が、前記反射光を通じて目視できる。
なお、前記反射装置１０を半透過型とし、液晶表示セル１の背面にさらにバックライト装置を設けてもよい。この場合、バックライト装置を点灯しないときには、反射装置１０からの反射光により表示内容の輝度を確保し、夜間などはバックライト装置からの光により表示輝度が得られる。
また本発明では、液晶表示セル１の背面に設けられたバックライトの反射面として本発明により製造された反射装置が使用されてもよい。
【００１８】
図６（Ａ）（Ｂ）は、反射装置１０の平面図である。
この反射装置１０は、厚さが１０μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上で１００μｍ以下のベースフィルムの表面にアルミニウムなどの反射金属膜が蒸着されて反射面が形成されたものである。全反射型の反射装置１０では、ベースフィルムが、硬質塩化ビニールなどである。半透過型の反射装置１０を構成する場合は、ベースフィルムがＳｉ（シリコン）などであり、反射金属膜の膜厚が５００オングストローム程度である。
前記ベースフィルムの表面の反射面には、微細な溝Ｇが隣接して形成されている。図６（Ａ）では、前記溝ＧがＹ方向へ平行に延びている。また、図６（Ｂ）では、前記溝Ｇが同心円状に湾曲して形成されている。
【００１９】
図３は、前記反射装置１０を溝Ｇに直交する方向に延びる断面（図６のＩＩＩ−ＩＩＩ断面）にて拡大して示したものであり、図１は図３の一部を拡大して示した同じく断面図である。
図１および図３の拡大断面図に示されるように、この反射装置１０の構造は、ベースフィルム１１の表面が反射面１２となっているが、この反射面１２には隣接する溝Ｇが形成されている。そして断面で見たときに、溝Ｇの部分での反射面１２は凹曲線状、さらに詳しくは所定半径ｒ（例えばｒ＝２５μｍ）の円弧形状となっている。
【００２０】
図１に示すように、ひとつの溝Ｇの凹曲面（図１では凹曲線）を、表示面の方向（Ｘ方向；水平線の方向）に長さ８００オングストロームの単位で、１，２，３，…，ｊ，…ｎに区分し、前記円弧形状の曲率中心Ｏから前記区間の境界点に延びる半径（法線）に直交する接線をＳ１，Ｓ２，…，Ｓｊ，…Ｓｎとする。また各接線Ｓ１，Ｓ２，…が水平線Ｈと成す角度（傾斜角）の絶対値をθ１，θ２，θ３，…，θｊ，…θｎとする。またこれらの角度の正負の符号として、水平線Ｈに対して接線Ｓが時計方向の向きであるときを「負」、水平線Ｈに対して接線Ｓが反時計方向の向きであるときを「正」とする。
【００２１】
図２は、横軸に前記接線の傾斜角度θを示している。この傾斜角度は、８００オングストローム毎に区分された部分での接線Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｊ，…Ｓｎが水平線Ｈと成す角度を示し、縦軸は、前記接線Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｊ，…Ｓｎが水平線Ｈとの成す傾斜角θの数値の頻度を示している。図１に示すように、溝Ｇの断面形状が円弧曲線である場合、水平方向（Ｘ方向）へ等間隔で区分したときの、各点での接線の傾斜角θの数値の頻度は溝１こにつき全て「１」である。そして、傾斜角の範囲はθ１からθｎの範囲であり、負側の境界がθ１、正側の境界がθｎである。したがって、断面が円弧状の凹曲線となる溝Ｇが隣接して形成された反射面１２では、傾斜角の範囲が前記のようにθ１〜θｎであり、各傾斜各の数値の頻度は、溝Ｇの数に比例し、図２の線図では頻度を現すグラフ（ｉ）が縦方向に柱状となる。
【００２２】
一方、反射面が、Ｘ方向に延びる平坦な鏡面の場合、反射面の接線が水平線Ｈに対して成す角度は全て０度であり、それ以外の角度は存在しない。図２では、鏡面での接線の成す角度の頻度をグラフ（ｉｉ）で示している。また、反射面がＸ方向に延びる平面のホワイトペーパ、または粗面の場合、その粗面の凹凸面の接線が水平線Ｈと成す傾斜角は、０度から±９０度までの範囲でほぼ均一な頻度で現れる。図２では、ホワイトペーパまたは粗面での、傾斜角の頻度を現すグラフを（ｉｉｉ）で示している。
【００２３】
反射面（水平線Ｈ）に対して垂直な方向から平行光が入射し、これが反射面で反射されることを想定し、図５（Ａ）に示すように、反射光の輝度が向上する角度範囲を反射装置１０の反射面の垂線Ｖに対して±αとしたときに、この角度αは、凹曲線の接線の傾斜角度の範囲のほぼ２倍になる。したがって、図２において（ｉｉ）で示す本発明の反射面１２の場合には、輝度が向上する角度範囲±αは、θ１〜θｎの範囲の２倍、すなわち±２×θ１または±２×θｎとなる。例えばθ１が−１５度、θｎが＋１５度とすると、反射光の輝度が向上する角度範囲±αは、ほぼ±３０度となる。
【００２４】
よって、θ１〜θｎを、液晶表示セル１の有効視野角に合わせて設計することにより、液晶表示セル１の有効視野角範囲での反射光の輝度を高くでき、表示コントラストを向上できる。すなわち、前記接線Ｓ１，Ｓ２，…の傾斜角の最大となる絶対値をθｎ、液晶表示セルの有効視野範囲の垂線Ｖに対する角度をθｔとしたとき、θｎをθｔのほぼ１／２とすることが好ましい。
【００２５】
一方、図２において（ｉｉ）で示すように、反射面を水平線の方向に延びる平坦な鏡面とした場合には、反射面に像が形成されて、表示セルの反射装置として好ましくない。また、反射面がホワイトペーパまたは粗面としたときには、図にて（ｉｉｉ）で示すように、反射面の傾斜角の頻度の範囲が広く且つそれぞれの角度の頻度が低くなるため、表示セルの有効視野角の範囲での反射光の輝度の向上を実現できない。
【００２６】
なお、図１では、幾何学的に凹曲線を描いているために、隣接する溝Ｇの境界点（イ）が鋭角のエッジ状となっている。しかし、この境界点（イ）をエッジ状ではなく、小さな曲率の曲線状などにすることも可能である。境界点（イ）を図示上方に向けて凸状の曲線にすると、反射面の接線の傾斜角の頻度が、図２（ｉ）よりも少し変化し、傾斜角度が０度およびその近傍の値となる頻度が高くなる。しかし、反射面全体として見たときの輝度の向上特性は、図１に示すものとほぼ同等である。
【００２７】
またはエッジ（イ）の部分を大きな曲率の曲線状とし、図１に示す断面での反射面の形状を波曲線（ｓｉｎ曲線）形状にすることも可能である。この場合も、傾斜角の境界となる角度θ１およびθｎを液晶表示セルの有効視野角との関係で一定の範囲に設定すれば、液晶表示セルの有効視野角の範囲で、反射光の輝度を向上することが可能である。
【００２８】
ここで、図１に示す凹曲線のピッチは２０μｍ以下が好ましく、例えば１０μｍ〜１４μｍ程度がさらに好ましい。ピッチがあまりにも大きくなると、反射面が凹面鏡と同等に機能し、表示画像に歪みが生じる。
また、例えば２０μｍ以下の等ピッチで凹曲線が隣接して続くと、個々の溝（個々の凹曲線）からの反射光の干渉により縞模様または虹模様が現れる。
【００２９】
このような光の干渉縞現象の発生を防止するためには、一定の範囲内で凹曲線のピッチが等ピッチにならないように工夫することが好ましい。図３は、この対策を施した反射面１２を示している。図３では、隣接する凹曲線間のピッチが１０μｍ，１１μｍ，１２μｍ，１３μｍ，１４μｍ，のようにランダムに変化し、または順に規則的に変化するようになっている。そして、違うピッチが含まれている複数の凹曲線を１組としたときに、この１組を１単位として、これが連続して続くものとなっている。違うピッチを含む１組の凹曲線群の幅寸法（あるいは１組の凹曲線群の両端に位置する凹曲線の曲率中心Ｏ間の距離）は１２０μｍ以上であることが好ましく、さらに好ましくは１４０μｍ以上である。この場合、１２０μｍ以上の凹曲線の組が規則的に繰り返されることになるが、この繰り返される凹曲線群の１単位の幅を前記のように１２０μｍ以上とすることにより、前記光の干渉縞現象を防止できる。
【００３０】
なお、１２０μｍ以上の幅を単位とする１組の中では、凹曲線のピッチが全て異なることが好ましいが、前記のように例えば１０μｍ，１１μｍ，１２μｍ，１３μｍ，１４μｍの５通りのピッチをランダムに並べることにより干渉縞防止効果を十分に発揮できる。また光の干渉縞現象の発生を防止するためには、前記１組内で少なくとも２以上のピッチを含むことが必要である。
【００３１】
また、この反射装置１０では、凹曲線が隣接して形成されているため、表面が凹凸形状となり、この凹凸の高さ寸法は、凹曲線の底部から、凹曲線の境界点（イ）までの高さｈである。図５（Ａ）に示すように、反射装置１０が液晶表示セル１のギャップ４内に設けられる場合、前記凹凸の高さ寸法ｈが大きすぎると、実質的に液晶表示セル１のギャップむらが発生する。このギャップむらによる映像表示品質の低下を防止するためには、前記高さｈがギャップ寸法δの１／５以下であることが好ましい。通常の液晶表示セルでは、前記ギャップ寸法δが５μｍ〜７μｍの範囲であるため、前記高さ寸法ｈは、１μｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
図４は、前記凹凸の高さ寸法ｈと、凹曲線の接線の傾斜角の最大値θｎとの関係を示したものである。
図４に示す図から、高さ寸法はｈ＝ｒ（１−ｃｏｓθｎ）である。ここでｈ≦１μｍとする条件を求めると、ｒ＝２５μｍのとき、θｎは１６．３度以下である。また凹曲線のピッチＰはＰ＝２×ｒ・ｓｉｎθｎである。ｒ＝２５μｍ、θｎ＝１６．３度とすると、ピッチＰの最大値は１４μｍである。よって、ｒ＝２５μｍで、凹凸の高さ寸法ｈを１μｍ以下とする条件は、ピッチＰを１４μｍ以下にすればよい。
【００３３】
以上のように、反射面１２を溝Ｇと直交する断面で見たときに、凹曲線の接線Ｓ１，Ｓ２，…の傾斜角θ１，θ２，…の角度範囲が限られるため、反射光の輝度が向上する角度範囲を所定の視野角範囲内に設定することが可能である。図６（Ａ）に示すように、溝ＧがＹ方向へ平行に延びている構造の場合には、Ｘ方向に関しては、前記反射光の輝度の向上する範囲に指向性を持たせることができるが、Ｙ方向では、この効果を発揮することができない。
【００３４】
一方、図６（Ｂ）に示すものでは、溝Ｇが同心円上に配列しているため、Ｙ方向についても、反射光の輝度の指向性を持たせることができる。したがって、溝Ｇを形成する場合には、図６（Ｂ）の構造が好ましい。また、図６に示す平面形状として見たときに、溝ＧがＹ方向へ波状に連続するような構造であってもよい。さらには、断面が図１または図３となるような凹曲線を有する三次元的な凹部、例えば球面状の凹部を形成することにより、Ｘ方向とＹ方向の双方に対して、反射光の輝度が向上する範囲に指向性を持たせることが可能になる。
【００３５】
次に、前記反射装置１０の製造方法、特に図６（Ｂ）に示す反射装置の製造方法を図７の工程図を用いて説明する。
図７の原板作成工程（ａ）では、符号２０で示すような金属円板の表面に精密旋盤加工を施して、同心円の溝Ｇａを形成する。この溝Ｇａは、図３に示すように、ピッチの相違する所定数の凹曲線の１組を１単位として、これが連続するように加工する。この加工は、例えば原板２０を精密加工旋盤の加工軸に固定して回転させ、先端が単結晶材料などで形成されたバイトを用いて、同心円の溝Ｇａをスパイラル状の切削加工する。このときバイトの送り速度を調整して、図３に示すように溝Ｇａのピッチをランダムに変化させ、またピッチが変化する所定数の溝群を１組として、これが繰り返されるように加工する。この溝Ｇａが加工された原板２０の表面のうちの所定の矩形状の領域２０ａが、反射装置１０を製造するために使用される。
【００３６】
レプリカ作成工程（ｂ）では、前記領域２０ａの部分の雌型が形成される。
この工程では、原板２０の表面全域または矩形状の領域２０ａに硬質金属膜、例えば硬質ニッケル膜を電鋳加工により形成し、この膜を剥がしてレプリカを形成する。
工程（ｃ）では、加圧加工用のローラ表面に、前記レプリカを添着し固定する。
【００３７】
エンボス加工工程（ｄ）では、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの表面に、ベースフィルムとして硬質塩化ビニールシートを設置し、前記ローラに挟んで送る。このとき、ローラを加熱し前記レプリカを所定温度（硬質塩化ビニールのガラス転移点Ｔｇ近傍の温度）に設定することにより、シート表面に図３に示すような凹曲面を転写することが可能になる。
【００３８】
反射膜蒸着工程（ｅ）では、凹凸が転写されたベースフィルムの表面にアルミニウムなどの反射金属膜を蒸着して、反射面１２を形成する。
そして必要な面積以外の部分を除去して、反射シート（反射装置１０）を完成する。
この製造方法では、原板２０に溝Ｇａを高精度に加工することにより、図１や図３に示すように所定の光学特性を有する反射面を高精度に量産が可能になる。また、図６（Ａ）に示す反射装置を製造する方法は、前記原板作成工程（ａ）において、矩形状の原板を用い、これに溝Ｇａを平行に加工する。そして以降は（ｂ）以下の工程を順に経て反射装置を製造する。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、反射光の輝度が向上する範囲に指向性を持たすことができ光学装置を簡単な工程で高精度に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法で製造される反射装置の反射面の断面形状を示す拡大断面図、
【図２】図１に示す反射面での接線の傾斜角の頻度と、平坦な鏡面およびホワイトペーパでの接線の角度の頻度との関係を示す線図、
【図３】凹曲線のピッチを相違させた状態を示す反射面の拡大断面図、
【図４】凹曲線の曲率半径と、凹曲線の接線の角度と、凹凸の高さ寸法との関係を示す説明図、
【図５】（Ａ）（Ｂ）は、表示セルと反射装置との実装関係を示す拡大断面図、
【図６】（Ａ）（Ｂ）は、反射装置の平面図、
【図７】反射装置の製造工程を示す工程説明図、
【符号の説明】
１液晶表示セル
２，３ガラス基板
４セルギャップ
１０反射装置
１１シート（ベースフィルム）
１２反射面
２０原板
Ｇ溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a reflective device used in a display device, and more particularly to a method for manufacturing a reflective device capable of forming a highly accurate reflective optical surface by a simple process.
[0002]
[Prior art]
In a display device such as a liquid crystal display device, a reflective type in which a reflective surface is provided on the back side of the display cell, and a semi-reflective type in which a transflective reflective surface is provided on the back side of the display cell and a backlight is provided on the back side. There is a backlight type in which a backlight is provided on the back of the display cell. The backlight includes a light guide, a reflection surface formed on the back surface of the light guide, and a light source that gives light into the light guide.
Conventionally, as the reflection surface, a flat mirror surface made of a metal vapor deposition film of aluminum or the like, or a surface having the metal vapor deposition film formed on a rough surface, or the like is used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When the reflection surface is a flat mirror surface, light cannot be scattered on the reflection surface, and it is difficult to give an appropriate display luminance to the display cell.
In addition, in the case of a reflective surface in which a metal vapor deposition film or the like is formed on a rough surface, there is an effect of scattering light, whereas the effective viewing angle of a display cell such as a liquid crystal cell is limited to a certain angle, Since the light scattering direction on the rough surface is random, the brightness of the reflected light within the effective viewing angle cannot be effectively improved.
In order to give directivity to the angle range in which the brightness of the reflected light is improved, it is necessary to optically design and form the reflective surface, and this optical reflective surface is optically designed. It is necessary to form the uneven shape with fine dimensions. Conventionally, however, it has been difficult to form a fine uneven optical surface with high accuracy and to be suitable for mass production.
[0004]
The present invention solves the above-described conventional problems, and the surface shape of the reflecting surface can be optically set to be a fine uneven shape, and the uneven shape can be formed with high accuracy by a simple process. An object of the present invention is to provide a manufacturing method of the reflecting device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The manufacturing method of the reflection device of the present invention is a method of manufacturing an optical device used in combination with a display cell.
A step of forming an original plate having the same fine unevenness as a reflecting surface to be manufactured, a step of forming a metal film on the uneven surface of the original plate, peeling off the metal film to form a metal replica, and the metal Attaching the replica to the roller surface, rolling the metal replica to the base surface to transfer the unevenness to the base surface, and forming the same unevenness as the surface of the original plate on the base surface; and the uneven surface of the base a step of the reflective surface by forming a reflective metal film, was closed,
The cross-sectional shapes of the uneven surface and the reflecting surface of the original plate have a large number of fine concave curves, and when the predetermined number of continuous concave curves are taken as one set, the pitch of the concave curves within the one set Are formed by repeating the set of concave curves as one unit .
[0008]
In the manufacturing method of the reflecting device according to the present invention, the concave and convex optical surface is formed on the original plate, and this is transferred to the base via the replica, so that the reflecting surface of the base surface has a predetermined reflection directivity. It can be formed with high accuracy.
[0010]
Further , by designing the shape of the fine concave curve optically, the brightness of the reflected light can be increased in a predetermined angle range with the perpendicular of the reflecting surface as the center.
[0012]
In addition, the pitch of the concave curve is changed regularly or randomly, and a predetermined number of continuous concave curves are taken as one set, and this is repeated, whereby the interference fringe phenomenon of light presenting a stripe pattern or rainbow pattern due to interference of reflected light Can be prevented.
[0013]
In addition, if the grooves forming the uneven surface are formed concentrically, it is only possible to optically set the directivity of the brightness of the reflected light in the direction along the cross section perpendicular to the grooves (the X direction in FIG. 6). In addition, even in the direction perpendicular to the cross section (Y direction), the luminance distribution in the reflection direction can be set within a predetermined angle range centered on the perpendicular of the reflection surface, and the range in which the luminance of reflected light is high can be widened. .
[0014]
Further, the display device manufactured by the manufacturing method of the present invention is installed with the reflection surface facing the cell side on the outer surface opposite to the display surface side of the display cell. Inside the body cell, it is installed with the reflecting surface facing the display surface.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
5A and 5B are cross-sectional views showing a partially enlarged display device having a reflection device manufactured by the manufacturing method of the present invention.
The display device shown in FIG. 5A has a liquid crystal display cell 1 provided with the reflection device of the present invention. FIG. 5B shows the liquid crystal display cell 1 with the reflection device of the present invention on the back side. It is what was done.
In the liquid crystal display cell 1 shown in FIG. 5A, a liquid crystal material is sealed in a gap 4 between transparent glass substrates 2 and 3, and a sheet is formed on the lower glass substrate 3 in the gap 4. The reflecting device 10 is bonded and fixed. Further, an upper electrode is formed of a transparent material such as ITO on the lower surface (inner surface) of the upper glass substrate 2, and in the lower glass substrate 3, a transparent intermediate film such as an Si film is formed on the surface of the reflecting device 10. The lower electrode is formed on the surface of the ITO or the like.
[0016]
In FIG. 5B, a sheet-like reflection device 10 is attached to the back side of the lower glass substrate 3 constituting the liquid crystal display cell 1 by means such as adhesion. The gap 4 is filled with a liquid crystal material, and transparent electrodes such as ITO are formed in a matrix on the inner surfaces of the glass substrates 2 and 3.
5A and 5B, the reflecting surface of the reflecting device 10 is directed to the display surface side, that is, the upper glass substrate 2 in both cases.
[0017]
In this reflection type display device, natural light from above in the figure is transmitted through the glass substrate 2 or the glass substrates 2 and 3 and totally reflected by the reflection device 10, and the contrast display according to the transmission and non-transmission of the liquid crystal material is performed. Visible through reflected light.
The reflection device 10 may be a transflective type, and a backlight device may be further provided on the back surface of the liquid crystal display cell 1. In this case, when the backlight device is not turned on, the luminance of the display content is secured by the reflected light from the reflecting device 10, and the display luminance is obtained by the light from the backlight device at night.
In the present invention, the reflection device manufactured according to the present invention may be used as the reflection surface of the backlight provided on the back surface of the liquid crystal display cell 1.
[0018]
6A and 6B are plan views of the reflecting device 10.
The reflection device 10 has a reflective surface formed by depositing a reflective metal film such as aluminum on the surface of a base film having a thickness of 10 μm or more, preferably 10 μm or more and 100 μm or less. In the total reflection type reflection device 10, the base film is hard vinyl chloride or the like. When the transflective reflection device 10 is configured, the base film is Si (silicon) or the like, and the thickness of the reflective metal film is about 500 angstroms.
A minute groove G is formed adjacent to the reflective surface of the surface of the base film. In FIG. 6A, the groove G extends in parallel in the Y direction. In FIG. 6B, the groove G is formed to be concentrically curved.
[0019]
3 is an enlarged view of the reflecting device 10 in a cross-section (III-III cross-section in FIG. 6) extending in a direction orthogonal to the groove G. FIG. 1 is an enlarged view of a part of FIG. It is the same sectional drawing shown.
As shown in the enlarged sectional views of FIG. 1 and FIG. 3, the structure of the reflecting device 10 is such that the surface of the base film 11 is a reflecting surface 12, but an adjacent groove G is formed on the reflecting surface 12. Has been. When viewed in cross section, the reflecting surface 12 at the groove G has a concave curve shape, more specifically, an arc shape with a predetermined radius r (for example, r = 25 μm).
[0020]
As shown in FIG. 1, the concave curved surface (concave curve in FIG. 1) of one groove G is 1, 2, 3, 3, in units of 800 angstroms in the direction of the display surface (X direction; horizontal line direction). ..., j, ... n, and tangent lines orthogonal to the radius (normal line) extending from the arc-shaped curvature center O to the boundary point of the section are S1, S2, ..., Sj, ... Sn. Further, the absolute values of the angles (tilt angles) formed by the tangent lines S1, S2,... With the horizontal line H are θ1, θ2, θ3,. The sign of these angles is “negative” when the tangent S is in the clockwise direction with respect to the horizontal line H, and “positive” when the tangent S is in the counterclockwise direction with respect to the horizontal line H. And
[0021]
FIG. 2 shows the inclination angle θ of the tangent on the horizontal axis. This inclination angle indicates the angle formed by the tangent lines S1, S2,..., Sj,... Sn in the portion divided every 800 angstroms with the horizontal line H, and the vertical axis indicates the tangent lines S1, S2,. The frequency of the numerical value of the inclination angle θ formed by Sn and the horizontal line H is shown. As shown in FIG. 1, when the cross-sectional shape of the groove G is an arc curve, the frequency of the numerical value of the inclination angle θ of the tangent line at each point when divided in the horizontal direction (X direction) at equal intervals is the groove 1 All of them are “1”. The inclination angle ranges from θ1 to θn, the negative boundary is θ1, and the positive boundary is θn. Therefore, in the reflective surface 12 in which the groove G having a circular arc-shaped cross section is formed adjacently, the range of the inclination angle is θ1 to θn as described above, and the frequency of each numerical value of each inclination is the groove In the diagram of FIG. 2, the graph (i) showing the frequency is proportional to the number of G and has a columnar shape in the vertical direction.
[0022]
On the other hand, when the reflecting surface is a flat mirror surface extending in the X direction, the angles formed by the tangent lines of the reflecting surface with respect to the horizontal line H are all 0 degrees, and there are no other angles. In FIG. 2, the frequency of the angle formed by the tangent lines on the mirror surface is shown by a graph (ii). In addition, when the reflecting surface is a flat white paper extending in the X direction or a rough surface, the inclination angle formed by the tangent to the rough surface of the rough surface and the horizontal line H is substantially uniform in the range from 0 degrees to ± 90 degrees. Appears with frequency. In FIG. 2, a graph showing the frequency of the inclination angle on white paper or a rough surface is shown by (iii).
[0023]
Assuming that parallel light enters from a direction perpendicular to the reflective surface (horizontal line H) and is reflected by the reflective surface, as shown in FIG. 5A, an angular range in which the brightness of the reflected light is improved. Is ± α with respect to the normal V of the reflecting surface of the reflecting device 10, this angle α is almost twice the range of the inclination angle of the tangent line of the concave curve. Therefore, in the case of the reflecting surface 12 of the present invention shown in FIG. 2 as (ii), the angle range ± α where the luminance is improved is twice the range of θ1 to θn, that is, ± 2 × θ1 or ± 2 × θn. It becomes. For example, if θ1 is −15 degrees and θn is +15 degrees, the angle range ± α in which the brightness of the reflected light is improved is approximately ± 30 degrees.
[0024]
Therefore, by designing θ1 to θn according to the effective viewing angle of the liquid crystal display cell 1, the brightness of reflected light in the effective viewing angle range of the liquid crystal display cell 1 can be increased, and the display contrast can be improved. That is, when θn is the maximum absolute value of the inclination angle of the tangent lines S1, S2,... And θt is the angle with respect to the normal line V of the effective visual field range of the liquid crystal display cell, θn is approximately ½ of θt. Is preferred.
[0025]
On the other hand, as shown by (ii) in FIG. 2, when the reflecting surface is a flat mirror surface extending in the direction of the horizon, an image is formed on the reflecting surface, which is not preferable as a reflecting device for a display cell. When the reflecting surface is white paper or a rough surface, as shown in (iii) in the figure, the frequency range of the inclination angle of the reflecting surface is wide and the frequency of each angle is low. The brightness of the reflected light cannot be improved within the effective viewing angle range.
[0026]
In addition, in FIG. 1, since the concave curve is drawn geometrically, the boundary point (I) of the adjacent groove | channel G is an acute-angled edge shape. However, it is also possible to make this boundary point (A) into a curved shape with a small curvature instead of an edge shape. When the boundary point (a) is a convex curve facing upward in the figure, the frequency of the inclination angle of the tangent to the reflecting surface is slightly changed from that in FIG. 2 (i), and the inclination angle is 0 degree and values in the vicinity thereof. Becomes more frequent. However, the luminance improvement characteristic when viewed as the entire reflecting surface is almost the same as that shown in FIG.
[0027]
Alternatively, the edge (A) portion may have a curved shape with a large curvature, and the shape of the reflecting surface in the cross section shown in FIG. 1 may have a wave curve (sin curve) shape. In this case as well, if the angles θ1 and θn that are the boundaries of the tilt angle are set within a certain range in relation to the effective viewing angle of the liquid crystal display cell, the brightness of the reflected light can be controlled within the range of the effective viewing angle of the liquid crystal display cell. It is possible to improve.
[0028]
Here, the pitch of the concave curve shown in FIG. 1 is preferably 20 μm or less, and more preferably about 10 μm to 14 μm, for example. If the pitch is too large, the reflecting surface functions in the same way as a concave mirror, and the display image is distorted.
For example, if the concave curve continues adjacently at an equal pitch of 20 μm or less, a stripe pattern or a rainbow pattern appears due to interference of reflected light from individual grooves (individual concave curves).
[0029]
In order to prevent the occurrence of such light interference fringe phenomenon, it is preferable to devise so that the pitch of the concave curve does not become equal within a certain range. FIG. 3 shows the reflecting surface 12 to which this countermeasure is applied. In FIG. 3, the pitch between adjacent concave curves changes randomly such as 10 μm, 11 μm, 12 μm, 13 μm, and 14 μm, or changes regularly in order. Then, when a plurality of concave curves including different pitches are taken as one set, this one set is taken as one unit, and this continues continuously. The width dimension of a set of concave curves including different pitches (or the distance between the curvature centers O of the concave curves located at both ends of the set of concave curves) is preferably 120 μm or more, more preferably 140 μm or more. It is. In this case, a set of concave curves of 120 μm or more is regularly repeated. By setting the width of one unit of the repeated concave curve group to 120 μm or more as described above, the interference fringe phenomenon of the light is performed. Can be prevented.
[0030]
In addition, it is preferable that the pitches of the concave curves are all different in one set having a width of 120 μm or more. However, as described above, for example, five pitches of 10 μm, 11 μm, 12 μm, 13 μm, and 14 μm are randomly selected. By arranging them, the interference fringe prevention effect can be sufficiently exhibited. In order to prevent the occurrence of the light interference fringe phenomenon, it is necessary to include at least two pitches in the one set.
[0031]
Moreover, in this reflective apparatus 10, since the concave curve is formed adjacently, the surface has an irregular shape, and the height dimension of this irregularity is from the bottom of the concave curve to the boundary point (b) of the concave curve. Height h. As shown in FIG. 5A, when the reflector 10 is provided in the gap 4 of the liquid crystal display cell 1, if the height h of the unevenness is too large, the gap unevenness of the liquid crystal display cell 1 is substantially reduced. Occur. In order to prevent the video display quality from being deteriorated due to the gap unevenness, the height h is preferably 1/5 or less of the gap dimension δ. In a normal liquid crystal display cell, since the gap dimension δ is in the range of 5 μm to 7 μm, the height dimension h is preferably 1 μm or less.
[0032]
FIG. 4 shows the relationship between the height h of the unevenness and the maximum inclination angle θn of the tangent line of the concave curve.
From the diagram shown in FIG. 4, the height dimension is h = r (1−cos θn). Here, when the condition of h ≦ 1 μm is obtained, θr is 16.3 degrees or less when r = 25 μm. The pitch P of the concave curve is P = 2 × r · sin θn. When r = 25 μm and θn = 16.3 degrees, the maximum value of the pitch P is 14 μm. Therefore, the condition that r = 25 μm and the height h of the unevenness is 1 μm or less may be that the pitch P is 14 μm or less.
[0033]
As described above, when the reflecting surface 12 is viewed in a cross section orthogonal to the groove G, the angle range of the inclination angles θ1, θ2,... Of the tangent lines S1, S2,. Can be set within a predetermined viewing angle range. As shown in FIG. 6A, in the case of the structure in which the groove G extends in parallel to the Y direction, directivity can be given to the range in which the brightness of the reflected light is improved in the X direction. However, this effect cannot be exhibited in the Y direction.
[0034]
On the other hand, in the case shown in FIG. 6B, since the grooves G are arranged concentrically, the directivity of the brightness of the reflected light can be given also in the Y direction. Therefore, when forming the groove | channel G, the structure of FIG. 6 (B) is preferable. Further, when viewed as the planar shape shown in FIG. 6, a structure in which the groove G continues in a wave shape in the Y direction may be employed. Furthermore, by forming a three-dimensional recess having a concave curve with a cross-section as shown in FIG. 1 or FIG. 3, for example, a spherical recess, the brightness of reflected light in both the X and Y directions. It becomes possible to give directivity to the range where the improvement is made.
[0035]
Next, a manufacturing method of the reflecting device 10, particularly a manufacturing method of the reflecting device shown in FIG. 6B, will be described with reference to the process chart of FIG.
In the original plate creating step (a) in FIG. 7, the surface of the metal disk as indicated by reference numeral 20 is subjected to precision lathe processing to form concentric grooves Ga. As shown in FIG. 3, the groove Ga is processed so that one set of a predetermined number of concave curves having different pitches is taken as one unit. In this process, for example, the original plate 20 is fixed to a processing axis of a precision lathe and rotated, and the concentric groove Ga is cut into a spiral shape by using a tool whose tip is formed of a single crystal material or the like. At this time, the feeding speed of the cutting tool is adjusted, and the pitch of the grooves Ga is randomly changed as shown in FIG. 3, and a predetermined number of groove groups whose pitches change is set as one set, and this is repeated. A predetermined rectangular region 20 a in the surface of the original plate 20 in which the groove Ga is processed is used for manufacturing the reflection device 10.
[0036]
In the replica creation step (b), a female mold of the region 20a is formed.
In this step, a hard metal film, for example, a hard nickel film, is formed by electroforming on the entire surface of the original plate 20 or the rectangular region 20a, and this film is peeled off to form a replica.
In the step (c), the replica is attached and fixed to the surface of the pressure processing roller .
[0037]
In the embossing step (d), a hard vinyl chloride sheet is installed as a base film on the surface of PET (polyethylene terephthalate) or the like, and is fed between the rollers. At this time, it is possible to transfer a concave curved surface as shown in FIG. 3 to the sheet surface by heating the roller and setting the replica to a predetermined temperature (temperature near the glass transition point Tg of hard vinyl chloride). .
[0038]
In the reflective film deposition step (e), the reflective surface 12 is formed by vapor-depositing a reflective metal film such as aluminum on the surface of the base film to which the unevenness has been transferred.
Then, a portion other than the necessary area is removed to complete the reflection sheet (reflection device 10).
In this manufacturing method, by processing the groove Ga in the original plate 20 with high accuracy, a reflective surface having predetermined optical characteristics can be mass-produced with high accuracy as shown in FIGS. In the method for manufacturing the reflecting device shown in FIG. 6A, a rectangular original plate is used in the original plate creating step (a), and the groove Ga is processed in parallel therewith. Thereafter, the reflective device is manufactured through the following steps (b).
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, directivity can be provided in a range where the luminance of reflected light is improved, and an optical device can be manufactured with high accuracy by a simple process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing a sectional shape of a reflecting surface of a reflecting device manufactured by a manufacturing method according to the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the frequency of the tangential inclination angle on the reflecting surface shown in FIG. 1 and the frequency of the tangential angle on a flat mirror surface and white paper;
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a reflecting surface showing a state where the pitches of the concave curves are made different;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the radius of curvature of the concave curve, the angle of the tangent to the concave curve, and the height dimension of the irregularities;
FIGS. 5A and 5B are enlarged cross-sectional views showing a mounting relationship between a display cell and a reflection device,
6A and 6B are plan views of the reflecting device,
FIG. 7 is a process explanatory view showing a manufacturing process of the reflecting device;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal display cell 2, 3 Glass substrate 4 Cell gap 10 Reflector 11 Sheet (base film)
12 Reflecting surface 20 Original plate G Groove

Claims

表示セルに併用される光学装置を製造する方法において、
製造しようとする反射面と同じ微細な凹凸を表面に有する原板を形成する工程と、前記原板の凹凸面に金属膜を形成し、この金属膜を剥がして金属レプリカを形成する工程と、前記金属レプリカをローラ表面に添着し、前記金属レプリカをベース表面に転動させてベース表面に凹凸を転写し、前記原板の表面と同じ凹凸を前記ベース表面に形成する工程と、前記ベースの凹凸面に反射金属膜を形成して前記反射面とする工程と、を有し、
前記原板の凹凸面および前記反射面の断面形状は、多数の微細な凹曲線を有し、連続する所定数の前記凹曲線を１組としたときに、前記１組内に前記凹曲線のピッチが相違するものを含み、前記１組の凹曲線を１単位としてこれが繰り返して形成されることを特徴とする反射装置の製造方法。In a method of manufacturing an optical device used in combination with a display cell,
A step of forming an original plate having the same fine irregularities as a reflecting surface to be manufactured, a step of forming a metal film on the irregular surface of the original plate, peeling off the metal film to form a metal replica, and the metal Attaching the replica to the roller surface, rolling the metal replica to the base surface to transfer the unevenness to the base surface, and forming the same unevenness as the surface of the original plate on the base surface; and the uneven surface of the base a step of the reflective surface by forming a reflective metal film, was closed,
The cross-sectional shapes of the uneven surface and the reflecting surface of the original plate have a large number of fine concave curves, and the pitch of the concave curves within the one set when a predetermined number of continuous concave curves are taken as one set. Is formed by repeating the above-mentioned set of concave curves as one unit .

前記ベースは樹脂フィルムであり、前記樹脂フィルムを加熱し軟化して、前記凹凸を転写する請求項１記載の反射装置の製造方法。The base is a resin film, the resin film heated to soften the method according to claim 1, SL placing the reflecting device to transfer the irregularities.

前記金属膜がニッケル膜である請求項１または２記載の反射装置の製造方法。Method for producing a metal film reflector according to claim 1 or 2 wherein the nickel film.