JP2000171614A - 半透過反射体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、バックライト光の利用効率が高
く、透過モードにおいて表示の明るさが十分な画像表示
装置を提供することにある。 【解決手段】 マイクロレンズからなるアレー層と光反
射層とが該マイクロレンズの焦点距離とほぼ等しい厚み
の支持体を介して配置されており、前記光反射層には各
々のマイクロレンズの焦点とほぼ等しい場所に直径もし
くは幅が１〜１００μｍである円状もしくは線状の微細
な光透過孔が形成されており、かつ前記光反射層におけ
る該光透過孔の占める面積割合が９９：１〜３：１の範
囲にある半透過反射体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周囲の明るさに応
じて反射型、透過型双方の表示が可能な画像表示装置に
主に用いられる半透過反射体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、携帯電話や各種携帯情報端末
等の情報表示用に、液晶表示装置等の非発光型の表示装
置が用いられている。特にこれらの携帯機器においては
省電力の観点から、使用環境の明るさに応じて反射モー
ドと透過モードの２つのモードを使い分ける表示方式が
用いられている。

【０００３】すなわち昼間等の周囲環境が明るいときに
は、周囲の光（以下外光と記す）を反射して表示を行
い、夜間や暗所では表示装置の背面側に設けられたバッ
クライトを点灯させ、バックライトを出射する光を用い
て表示を行うといったものである。

【０００４】このような表示装置においては通常、液晶
層等の光変調層の背面側に半透過反射板、バックライト
をこの順に配置される。ここで半透過反射板は入射光の
一部を反射し、残りを透過させる機能を有する部材であ
る。

【０００５】こうした半透過反射板としては、透明基板
上に反射層として機能するアルミニウム、銀等の薄膜を
数十ｎｍ以下の厚みに形成したものや、孔内に保持され
た空気層界面での散乱反射性を有する不織布その他の多
孔質基体等が従来より用いられている。

【０００６】ここで通常、半透過反射板の透過率と反射
率の和は１００％以下となるので、例えば反射率を７０
％とした場合には、透過率は３０％以下になるといった
制約があり、屋外使用が主であるか、室内使用が主であ
るかといった用途に応じた反射率と透過率のバランスの
設計が為されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の半
透過反射板においては、一般に透過率と反射率の和は１
００％以下になるという制約を有しており、反射率が高
くなるように半透過反射板の設計を行うと必然的に透過
率が低下してしまい、バックライト光の利用効率が低下
し、透過モードでの表示の明るさが不十分になるといっ
た問題点があった。本発明は、バックライト光の利用効
率が高く、透過モードにおいて表示の明るさが十分な画
像表示装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の半透過反射体
は、少なくとも、マイクロレンズからなるアレー層（マ
イクロレンズアレー層と呼ぶことがある）と光反射層と
がレンズの焦点距離とほぼ等しい厚みの支持体を介して
配置されており、前記光反射層には各々のレンズの焦点
とほぼ等しい場所に直径もしくは幅が１〜１００μｍで
ある円状もしくは線状の微細な光透過孔が形成されてお
り、かつ前記光反射層における該光透過孔の占める面積
割合が９９：１〜３：１の範囲にある事を特徴とするも
のである。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に例示したような前述の微細
な光透過孔が分散形成された光反射層は該層に入射する
光の多くを反射し、一部を透過するといった半透過反射
性を有するが、この光反射層単独では従来の半透過反射
板と同様に透過率と反射率の和が１００％を超えるとい
う機能は有していない。

【００１０】しかしながら図２に例示したように、光反
射層中に光透過孔が形成された光反射層、具体的には光
反射部分と光透過部分とが交互に設けられてなる光反射
層と、マイクロレンズが多数配列されてなるアレー層と
が適切な距離、すなわちマイクロレンズの焦点距離にほ
ぼ等しい間隔をもって配置され、レンズの焦点にほぼ等
しい場所に光透過孔が形成されているような構成体とす
ることにより、該構成体の透過率と反射率の和を１００
％を超えた値にする事が可能になる。

【００１１】ただしここで透過率は外部空間から該構成
体のマイクロレンズのアレー層が形成された面（支持体
のある面と反対側の面）に入射する平行光線の透過率を
指し、反射率は外部空間から光反射層が形成された面
（支持体のある面と反対側の面）に入射する平行光線の
反射率を指し、これら透過率、反射率ともに積分球によ
り光量の測定を行うものとする。

【００１２】すなわちこれにより例えば８０％を超える
高い反射率を有しながら、同時に透過率を２０％以上と
することが可能になり、反射型表示の明るさと透過型表
示の明るさを両立できる半透過反射体を得る事ができ
る。

【００１３】光反射層としては、アルミニウム、銀、ス
テンレス等の光の反射率の高い金属による薄膜状もしく
板状の層が好ましく用いられ、特に可視領域の平均反射
率が８０％以上である事が好ましい。前者の薄膜状に形
成する場合にはスパッタリングもしくは真空蒸着法等の
公知の作成技術を用いる事ができる。

【００１４】本発明は反射型表示における高い反射率を
実現する目的を有しているので、光反射層の可視領域の
平均反射率は、少なくとも７０％以上である事が好まし
い。

【００１５】こうした光透過孔が分散形成された光反射
層は、例えば前述の反射率の高い金属薄膜を公知のフォ
トリソグラフィー技術を用いて光透過孔部分のみを選択
エッチングする事により形成でき、また前記金属薄膜も
しくは金属板に対し高出力のレーザー等を照射して選択
的に光透過孔を加工する事によっても実現できる。

【００１６】光透過孔は直径もしくは幅が１〜１００μ
ｍである円状もしくは線状である形状である事が好まし
い。ここで円状とは円以外にも円にほぼ近似できるよう
な多角形をも含むものとする。

【００１７】光透過孔の直径もしくは幅が１μｍより小
さいと、マイクロレンズの焦点との位置合わせが困難に
なり、１００μｍより大きいと光透過孔を肉眼で明確に
判別できるようになるので外観上好ましくない。

【００１８】また光反射層における光透過孔の占める面
積比率は、９９：１〜３：１の範囲にあることが透過率
と反射率のバランスをとる上で好ましい。

【００１９】また光反射層における光透過孔の分布状態
については特に限定はなく、ランダムな分布でも列状、
マトリクス状等の規則的な分布をとっても構わないが、
光反射層の肉眼での輝度分布がどこでも均一になるよう
に分布割合は面内でほぼ一様であって、隣接する二つの
光透過孔の間隔は３００μｍ以下にする事が好ましい。

【００２０】また光反射層の表面は必ずしも平坦である
必要はなく、反射光が散乱性を有するように層表面に適
度に凹凸形状が付与される事も好ましく行われる。これ
には光反射層が形成される支持体の表面をあらかじめ凹
凸状に賦型しておく事が好ましい。この方法としては、
支持体をエンボス加工する方法や前述のマイクロレンズ
を作成したのと同様に支持体を型により賦型する方法
や、支持体上に１次粒径もしくは２次粒径（凝集径）が
数ミクロンから数十ミクロンの微粒子を適量分散した樹
脂層等をコーティングする方法等が挙げられる。

【００２１】なお光反射層を表面平滑に形成した場合に
おいても、光反射層上に適当な光散乱層もしくは光散乱
フィルム等を積層配置する事によっても反射光および透
過光に適度な散乱性を与える事が可能になる。

【００２２】マイクロレンズアレー層は、径もしくは幅
が１０〜３００μｍ程度の微細なマイクロレンズを複数
個分布させてなる層であり、各マイクロレンズは真球の
一部分を切り出してなる形状もしくはかまぼこ状に一方
向に伸びた形状等のものを主として用いることができ
る。

【００２３】このようなマイクロレンズアレー層の作成
には様々な方法を用いる事ができるが、例えば溶融した
熱可塑性高分子樹脂をマイクロレンズの形状と鍵と鍵穴
の関係にある形状を有する型を用いて成形する方法が挙
げられ、より具体的には前記型を用いて射出成形する方
法や、溶融押し出し法もしくは溶液流延法により熱可塑
性高分子フィルムを製膜する際に、キャスティングドラ
ムもしくはキャスティングベルト上に型となる形状を刻
んだものを使用して製膜を行う方法等が挙げられる。

【００２４】また前記の型と適当な支持基板との間に紫
外線硬化型樹脂の前駆液を挟持した状態で紫外線を照射
して樹脂層を硬化させる方法も好ましく用いられる。

【００２５】また更なる方法として適当な支持基板上に
フォトリソグラフィ法もしくは印刷法等により樹脂層を
パターン形成した後に、樹脂層が形成された基板を加熱
して樹脂層の粘度を下げて液状にし、基板と樹脂液との
界面張力に応じた液滴形状に変化させた後にその形状を
固定する事により、レンズを作成する方法等が好ましく
用いられる。

【００２６】支持体としては透明性の高い事が望まれ、
各種のガラスやプラスチック基板が好ましく用いられ
る。プラスチック基板の種類は特に限定はないが、例え
ばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレ
ート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリメチル
メタクリレート、酢酸セルロース、塩化ビニル等が好ま
しく例示される。

【００２７】これらの支持体の表面には必要に応じて、
前述の光散乱層をはじめ、ハードコート層や、光反射層
との密着性、マイクロレンズとの密着性を高めるアンカ
ー機能を有する層等を積層しても構わない。

【００２８】また支持体は、必ずしも１種の基板から構
成されている必要はなく、複数の基板を粘着層等を介し
て積層しても良く、場合によっては偏光板、位相差板そ
の他の光学的機能を有する光学板を含んで積層しても構
わない。

【００２９】ただしいずれの場合においても支持体の厚
みは、支持体の反対側からマイクロレンズに入射した光
が光反射層内の任意の光透過孔を透過するように決定す
ることができる。したがって該支持体の厚みは、マイク
ロレンズの焦点距離にほぼ等しいことが望まれ、通常２
０〜２０００μｍの範囲から選ぶことができる。なおマ
イクロレンズの焦点距離はレンズの材質の屈折率、レン
ズの曲率半径、および支持体の屈折率によってほぼ決定
される。

【００３０】光反射層の光透過孔とマイクロレンズのパ
ターンの位置あわせが必要であるが、光反射層とマイク
ロレンズアレー層を別々の基板に形成した場合には、両
者を仮接着した状態であらかじめ両基板の端部等に設け
た位置合わせ用のパターン（十字パターン等）を用いて
位置あわせを行い、その後に接着層を硬化させて固定す
る方法等が用いられるが、同一の基板に形成した場合に
は、例えば光反射層の光透過孔の形成に用いるフォトリ
ソグラフィー工程において、マイクロレンズを通してレ
ジストパターンの露光を行うといった方法を用いること
が可能である。

【００３１】さて本発明の半透過反射体は、前述の通り
周囲の明るさに応じて反射型、透過型双方の表示が可能
な非発光型の画像表示装置に用いられ、より具体的には
図３に例示したように画像表示装置における光変調層
（例えば液晶を用いた光変調層が例示される）とバック
ライトに挟まれた空間のいずれかの位置に、光反射層側
が光変調層と相対する向きで配置される。

【００３２】ここで光変調層が液晶を用いた光変調層
（以下液晶層と記す）である場合には、該半透過反射体
は背面側の透明電極基板のバックライト側の面に、必要
に応じて偏光板、位相差等の光学部材を介して配置する
ことができる。

【００３３】なお液晶層を支持する一対の電極基板とし
ては一般的なガラス基板の他、光学等方性のプラスチッ
ク基板等も好ましく用いることができ、その薄さや軽量
性、割れにくさ等の特徴は、本発明の主用途である携帯
性を有する画像表示装置において非常に好適である。

【００３４】なお特に液晶層の表示方式について、例え
ば高分子分散型液晶、ゲストホスト型液晶、四分の一波
長板（以下λ／４板と記す）を用いた一枚偏光板方式等
である場合には、前述のように液晶層の背面側に偏光板
を積層する必要がなくなるので、半透過反射体の光反射
層の部分を背面側の透明基板上に形成する事が可能にな
り、表示の視差が低減される効果が期待できる。ただ
し、この時には該光反射層上に絶縁層を介して液晶駆動
用の透明導電層を形成する必要が生じる。

【００３５】なおこうした透過型、反射型の双方の表示
モードが可能な画像表示装置に用いられるバックライト
としては、エレクトロルミネセンスランプ（ＥＬラン
プ）、導光板と導光板の端部に設けたＬＥＤ、冷陰極管
等の光源、もしくはこれらとプリズムシート、光拡散シ
ート等を組み合わせて照明光の指向性を高めた面光源等
が好ましく用いられる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の半透過反射体について実施例
をもってさらに具体的に説明する。

【００３７】［実施例］溶液流延法により製膜した８０
μｍ厚のポリカーボネートフィルム上にスクリーン印刷
を行い、エポキシ系の樹脂による直径５０μｍ、高さ２
５μｍの円柱状のドットを縦横１００μｍのピッチでマ
トリクス状に印刷を行った。次にこのフィルムを８０℃
に加熱してエポキシ樹脂の粘度を下げる事により印刷し
た各ドットに流動変形を起こし、ドットの形状をレンズ
形状に変形させた。その後そのまま８０℃で４時間の熱
処理を施してエポキシ樹脂が流動しない半硬化状態にな
った事を確認した後に、更に１３０℃で２時間熱処理を
行なってエポキシ樹脂を完全に硬化させる事によってマ
イクロレンズアレー層を形成した。尚、この工程により
形成された各レンズの曲率半径はおよそ７０μｍで、焦
点距離はおよそ１９０μｍであった。

【００３８】続いて前記と同様に製膜された８０μｍ厚
のポリカーボネートフィルムに、紫外線硬化型のアクリ
ル樹脂（東亜合成化学製Ｍ８０６０）３０重量部、光開
始剤（チバガイギー製イルガキュア１８４）５重量部、
平均粒径が８μｍのアクリル架橋微粒子（積水化成品工
業製テクポリマーＭＢＸ２０−８）１０重量部からなる
塗液を乾燥膜厚が４μｍになるようにコーティングし、
溶剤乾燥後１６０Ｗ／ｃｍ²の高圧水銀灯により紫外線
を照射してアクリル樹脂を硬化させ、表面にミクロンオ
ーダーの凹凸形状を有する塗膜を積層した。更に続い
て、この塗膜上にＤＣスパッタリングによりアルミニウ
ム膜を１００ｎｍの厚みに形成した後に、フォトリソグ
ラフィー法によりエッチングを行い、直径２０μｍの円
形孔をアルミニウム膜に縦横１００μｍの間隔でマトリ
クス状に形成した。

【００３９】続いて、このアルミニウム膜を積層したフ
ィルムに前記のマイクロレンズアレー層が積層されたフ
ィルムを、アルミニウム膜およびマイクロレンズアレー
層がそれぞれ外側となる向きで、エポキシ系の接着剤に
より接着を行い、積層フィルムを得た。尚、この接着層
の厚みは約１５μｍであり、接着工程初期の弱粘着状態
においてアルミニウム膜に形成された円形孔の中心が各
マイクロレンズの中心軸上に位置するように、両フィル
ムの端部に設けた位置合わせ用十字マークを用いて両フ
ィルムの位置あわせを行った後に、この積層フィルムを
８０℃で１時間、続いて１２０℃で１時間加温すること
により接着層の本硬化を行い、積層フィルムを完成させ
た。

【００４０】続いて自記分光計（日立製Ｕ−３５００）
の積分球測定モードを用いて、この積層フィルムのアル
ミニウム膜が積層された面に入射角１０度で入射する平
行光線の該表面での拡散反射率（波長４００〜７５０ｎ
ｍの平均値）と、積層フィルムのマイクロレンズアレー
層が積層された面に入射角０度で入射する平行光線の透
過率（波長４００〜７５０ｎｍの平均値）を測定した。

【００４１】こうして測定した積層フィルムの反射率は
８５．２％、透過率は３４．３％で両者の和は１１９．
５％となり、反射率と透過率の和が１００％を超える半
透過反射積層体が得られた。

【００４２】［比較例］実施例における、円形孔がパタ
ーン形成されたアルミニウム膜が積層されたポリカーボ
ネートフィルム単独、すなわちマイクロレンズアレー層
が積層されたポリカーボネートフィルムを接着しない段
階でのフィルムの反射率は８４．９％と実施例とほぼ同
等の値を示したが、透過率に関しては３．２％と実施例
の積層フィルムに比べて著しく低く、また実施例のよう
にフィルムの反射率と透過率の和が１００％を超える事
もなかった。

【００４３】

【発明の効果】本発明により、反射率と透過率の和が１
００％を超える半透過反射体が得られ、周囲の明るさに
応じて透過型、反射型の表示モードを切り替えるタイプ
の画像表示装置に用いた場合に、反射型表示において高
い反射率を実現しながら、バックライトを用いた透過型
モードで従来より明るい表示を得ることが可能になっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半透過反射体における光反射層の一例
を示す模式図である。

【図２】本発明の半透過反射体の一例を示す断面模式図
である。

【図３】本発明の半透過反射体を非発光型の画像表示装
置に用いた構成の一例を示す断面模式図である。

【符号の説明】

１．光反射部分 ２．光透過部分（光透過孔） ３．支持基板 ４．マイクロレンズ ５．支持基板 ６．反射光 ７．透過光 ８ａ．上部偏光板 ８ｂ．下部偏光板 ９ａ．上部電極基板 ９ｂ．下部電極基板 １０．光変調層 １１．半透過反射体 １２．面光源（バックライト）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H042 AA02 AA07 AA08 AA18 AA26 2H091 FA08X FA08Z FA15Z FA21Z FA29Z FA31Z FA41Z FA44Z FA45Z FB08 FC01 FC12 FC14 FC22 FC26 FD01 FD06 GA01 LA03 LA16

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロレンズからなるアレー層と光反
   射層とが該マイクロレンズの焦点距離とほぼ等しい厚み
   の支持体を介して配置されてなる半透過反射体であっ
   て、前記光反射層には各々のマイクロレンズの焦点とほ
   ぼ等しい位置に直径もしくは幅が１〜１００μｍである
   円状もしくは線状の光透過孔が形成されており、かつ前
   記光反射層における該光透過孔の占める面積割合が９
   ９：１〜３：１の範囲にあることを特徴とする半透過反
   射体。
2. 【請求項２】 透過率と反射率の和が１００％を越える
   請求項１記載の半透過反射体。