(57)【要約】【課題】  半透過型の反射体に適用して開口を形成しても、反射率を高く保つことができる反射体およびこれを備えた液晶表示装置を提供する。【解決手段】  凹部３１は、その開口面Ｓの形状が略楕円形に形成されている。更にこの開口面Ｓの形状は、略楕円形の長軸方向に沿って凹部３１の最深点Ｐを通る第１断面線Ｘに平行な直線部Ｌが略楕円形の一部に形成されている。凹部３１は、最深点Ｐを通る第１断面線Ｘから深さ方向に広がる第１断面を基準にして非対称形状を成し、この第１断面線Ｘに直交する第２断面線Ｙから深さ方向に広がる第２断面を基準にして対称形状を成している。凹部３１は、第１断面における最大傾斜角Ｒ１よりも、第２断面における最大傾斜角Ｒ２のほうが大きくなるように設定される。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凹部が基材の一面上に形成されてなる反射体であり、前記凹部の最深点を通過する断面を第１断面とし、前記最深点において前記第１断面と直交する断面を第２断面とそれぞれ規定した時に、前記凹部が、前記第１断面を基準にして非対称形状になるとともに前記第２断面を基準にしたときに対称形状となる形状からなり、
前記凹部の開口面形状を、前記第１断面に沿う方向を長軸とした略楕円形に形成したことを特徴とする反射体。
【請求項２】
前記略楕円形の一部が前記第１断面に沿う方向に伸びる直線を含む形状に前記凹部の開口面が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の反射体。
【請求項３】
前記第１断面の最大傾斜角よりも前記第２断面の最大傾斜角が大きくなるように前記凹部を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の反射体。
【請求項４】
前記第１断面の最大傾斜角を５°〜２５°、前記第２断面の最大傾斜角を１５〜２８°の範囲にそれぞれ設定したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の反射体。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の反射体と、一対の基板と、これら基板の間に配置された液晶層とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非対称形状の凹部を備えた反射体及び液晶表示装置に関するもので
あり、詳しくは、透過開口を大きくしても反射特性の低下を抑えた反射体及び液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や携帯用ゲーム機などの携帯電子機器では、そのバッテリ駆動時間が使い勝手に大きく影響するために、消費電力を抑えることができる反射型の液晶表示装置を表示部として備えている。反射型の液晶表示装置には、例えば、その前面から入射する外光を全反射させる反射体や、その前面から入射する外光を反射するとともに後方からのバックライト光を透過させる反射体などが備えられている。このような反射体は、反射光率を最大限まで高めるために、多数の微細な凹部又は凸部を形成したものが知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−１７６２８号公報
【０００３】
これら反射体のうち、特に外光を反射するとともに後方からのバックライト光
を透過させる反射体は、半透過性の反射体などと称される。半透過性の反射体は、例えばサンドブラスト、フォトリソグラフィー、或いはこれらの組み合わせによって、表面に微細な凹部が多数形成された金属薄膜の一部に、バックライトなど照明装置からの光を液晶表示パネルに向けて透過させる開口が形成されたものである。これによって、外光および照明装置のいずれの光源によっても、液晶表示パネルを明るく照明できるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来の反射体では、個々の凹部、または凸部の形状、特に断面形状が傾斜角の分布状態の制御が行われていたものではなく、その反射特性が正反射角を中心にして狭い範囲で対称な形のいわゆるガウス分布型を成しているため、半透過反射体として開口を形成すると広視角域の反射率が著しく低下する。このため、明るさが低下するとともに画角が狭くなり、見やすさが著しく悪くなるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、半透過型の反射体に適用して開口を形成しても、反射率を高く保つことができる反射体およびこれを備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、複数の凹部が基材の一面上に形成されてなる反射体であり、前記凹部の最深点を通過する断面を第１断面とし、前記最深点において前記第１断面と直交する断面を第２断面とそれぞれ規定した時に、前記凹部が、前記第１断面を基準にして非対称形状になるとともに前記第２断面を基準にしたときに対称形状となる形状からなり、前記凹部の開口面形状を、前記第１断面に沿う方向を長軸とした略楕円形に形成したことを特徴とする反射体が提供される。
【０００７】
前記略楕円形の一部が前記第１断面に沿う方向に伸びる直線を含む形状に前記凹部の開口面が形成されていてもよい。また、前記第１断面の最大傾斜角よりも前記第２断面の最大傾斜角が大きくなるように前記凹部を形成してもよい。
【０００８】
前記第１断面の最大傾斜角を５°〜２５°、前記第２断面の最大傾斜角を１５〜２８°の範囲にそれぞれ設定するのが好ましい。そして、こうした反射体と、一対の基板と、これら基板の間に配置された液晶層とを備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の反射体によれば、凹部の開口面形状を、第１断面に沿う方向を長軸とした略楕円形に形成することによって、半透過型の反射体として反射体を形成して、照明光透過のための開口を設けても、反射率を高く保つことが可能になる。よって、液晶表示装置の反射体として使用した場合に、広い視野角で明るい画像の表示を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の反射体を備えた液晶表示装置の概略を示す拡大断面図である。液晶表示装置１は、液晶層３０を挟持して対向する透明なガラスなどからなる第１の基板１０と、第２の基板２０とをこれら２枚の基板１０、２０の周縁部に環状に設けられたシール材４０で接着一体化した液晶表示パネル９と、照明装置であるバックライト５とから構成されている。
【００１１】
第１の基板１０の液晶層３０側には順に、半透過性の反射膜（反射体）１２に凹部（ディンプル）３１を形成するための有機膜（基材）１１と、液晶表示装置１に入射した光を反射させ、またバックライト５からの光を透過させる半透過性の反射膜１２（反射体）と、カラー表示を行うためのカラーフィルタ１３と、有機膜１１と半透過性の反射膜１２を被覆して保護するとともに有機膜１１やカラーフィルタ１３による凹凸を平坦化するためのオーバーコート膜１４と、液晶層３０を駆動するための電極層１５と、液晶層３０を構成する液晶分子の配向を制御するための配向膜１６とが積層形成されている。また、第２の基板２０の液晶層３０側には順に、電極層２５、オーバーコート膜２４、配向膜２６が積層形成されている。
【００１２】
カラーフィルタ１３は、例えば光の三原色であるＲ，Ｇ，Ｂの３色が繰り返しパターンで形成されればよい。そして、各カラーフィルタ１３の間には、隣接するカラーフィルタ１３との間で光の混色を防ぐために、一般にブラックマトリクスと称される遮光壁３５が形成されている。こうした遮光壁３５で区画された１つ１つの領域が画素領域３６を構成する。
【００１３】
第１の基板１０の液晶層３０側と反対側（第１の基板１０の外面側）に、偏光板１８が設けられており、第２の基板２０の液晶層３０側と反対側（第２の基板２０の外面側）には、位相差板２７と、偏光板２８がこの順で積層されている。  また、第１の基板１０の偏光板１８の外側には、液晶表示装置１において透過表示を行うための照明装置としてのバックライト５が配設されている。
【００１４】
有機膜（基材）１１は、その上に形成されている半透過性の反射膜１２に凹部３１を与えて反射光を効率よく散乱させるために設けられているものである。このように半透過性の反射膜１２に凹部３１を形成することにより、液晶表示装置１に入射する外光を効率よく反射することができるため、外光反射による照明時における明るい表示を実現することができる。
【００１５】
このような反射膜を実現する方法としては、例えば金属製のブロックをマスタブランクスとして、その表面に前述したような断面形状に対応した微小加工ツールで個々の凹部の形状（深さ、ピッチ、断面形状等）を制御しながら加工を行い、こうして得られた表面から型取りをして得られる加工型を押圧して形状加工を行う等の方法が好ましく採用される。
【００１６】
半透過性の反射膜１２は、例えば、アルミニウムなど高反射率の金属薄膜などで形成されている。半透過性の反射膜１２には、液晶表示パネル９の各画素に対応して開口３２が形成されている。こうした開口３２は、バックライト（照明装置）５から照射された光が金属薄膜などで形成された半透過性の反射膜１２を透過できるようにするためのものである。
【００１７】
以上のような構成により、液晶表示装置１は、例えば日中の屋外などでは、外光Ｎが液晶表示パネル９に入射すると、金属薄膜などで形成された半透過性の反射膜１２の開口３２以外の反射領域で反射され、液晶表示パネル９を明るく照らし出す。
【００１８】
一方、夜間や暗い室内など外光が不足している環境下では、バックライト５を点灯させると、バックライト５から照射された照明光Ｂが半透過性の反射膜１２の開口３２を透過して液晶表示パネル９を明るく照らし出す。このように、液晶表示装置１は、光源として外光およびバックライト５のいずれを用いても、半透過性の反射膜１２の作用によって液晶表示パネル９を高輝度で明るく照らし出すことができる。
【００１９】
図２は有機膜１１と、その上に形成された半透過性の反射膜１２を含む部分を示す斜視図である。この図に示すように、有機膜１１の表面には、その内面が楕円球面の一部をなす多数の凹部１１ａが左右に重なり合うようにして連続して形成されており、その面上に半透過性の反射膜１２が積層されている。こうした有機膜１１の表面に形成された凹部１１ａによって、半透過性の反射膜１２に凹部３１が形成される。
【００２０】
また、半透過性の反射膜１２の一部には矩形の開口３２が形成されている。こうした開口３２は、例えば、エッチングによって形成されればよい。このような構成によって、半透過性の反射膜１２はバックライト５からの照明光Ｂを開口３２で透過させるとともに、凹部３１が多数形成された反射領域３３で外光Ｎを効率よく反射させることができる。
【００２１】
図３は、本発明の反射体の一部を拡大して上面から見た平面図である。半透過性の反射膜１２には、開口形状が略楕円形の凹部３１が多数ランダムに形成されている。そして、こうした凹部３１に囲まれた開口３２を備える。こうした開口３２は、例えば液晶表示パネル９（図１参照）の各画素に対応して形成されている。
【００２２】
図４は、凹部の１つを拡大した３面図である。図４のａに示すように、凹部３１は、その開口面Ｓの形状が略楕円形に形成されている。更にこの開口面Ｓの形状は、略楕円形の長軸方向に沿って凹部３１の最深点Ｐ（図４のａ，ｂ参照）を通る第１断面線Ｘに平行な直線部Ｌが略楕円形の一部に形成されている。
【００２３】
凹部３１は、最深点Ｐを通る第１断面線Ｘから深さ方向に広がる第１断面（図４のｂ参照）を基準にして非対称形状を成し、この第１断面線Ｘに直交する第２断面線Ｙから深さ方向に広がる第２断面（図４のｃ参照）を基準にして対称形状を成している。
【００２４】
そして、凹部３１は、図４のｂに示す第１断面における最大傾斜角Ｒ１よりも、図４のｃに示す第２断面における最大傾斜角Ｒ２のほうが大きくなるように設定される。例えば、第１断面の最大傾斜角Ｒ１は、５°〜２５°の範囲にあるのが好ましく、例えば１３．５°に、第２断面の最大傾斜角Ｒ２は１５°〜２８°の範囲にあるのが好ましく、例えば１９．１°にそれぞれ設定されれば良い。また、凹部３１の第１断面での曲線半径は、例えば４０μｍ、第２断面での曲線半径は、例えば２０μｍにそれぞれ設定されれば良い。
【００２５】
第１断面の最大傾斜角Ｒ１が２５°よりも大きいと、楕円から球形形状に近づくため、観察者の方向の反射強度も大幅な改善が困難であり、また、５°よりも小さいと、前方からの入射光に対しては十分な明るさが得られるものの、楕円率が大きく、光の分光による虹の発生が目立ってしまう。また、第２断面の最大傾斜角Ｒ２が２８°よりも大きいと、観察者に暗い印象を与えてしまい、１５°よりも小さいと、正面（受光角０°）近傍の反射光強度が著しく低下してしまい、やはり暗い印象を与えてしまう。
【００２６】
凹部３１の開口面Ｓから最深点Ｐまでの凹部３１の深さＤは、例えば１．１μｍに設定されれば良い。また、凹部３１の第１断面線Ｘ方向の幅Ａは、例えば１８．６μｍに設定されれば良い。凹部３１の第２断面線Ｙ方向における直線部Ｌから第２断面線Ｙまでの幅Ｂ１は、例えば２．０μｍに設定されれば良く、第２断面線Ｙから開口面Ｓの略楕円形状の頂部Ｑまでの幅Ｂ２は、例えば６．５μｍに設定されれば良い。
【００２７】
以上のような形状に凹部３１を形成することによって、半透過性の反射膜１２として反射体を形成して、照明光透過のための開口３２を設けても、反射率を高く保つことが可能になり、液晶表示装置の反射体として使用した場合に、広い視野角で明るい画像の表示を可能にする。
【実施例１】
【００２８】
本出願人は、上述したような本発明の反射体の反射特性を検証した。検証にあたって、図４に示すような、開口面形状が略楕円形の凹部を多数形成した反射体を２つ準備し、一方は面積比で３０％の透過開口を形成し、他方は透過開口を形成しないもの（完全反射）とした。また、比較例として、開口面形状が略円形の従来の凹部を多数形成した反射体を２つ準備し、一方は面積比で３０％の透過開口を形成し、他方は透過開口を形成しないもの（完全反射）とした。図５に本発明例と比較例の反射体の反射特性を検証結果を示す。
【００２９】
図５によれば、開口面形状を略楕円形とした本発明の反射体では、透過開口を形成したものとしないものの何れにおいても、受光角が０°〜５０°と極めて広い範囲で高い反射強度を得られることが検証された。一方、開口面形状を略円形とした本発明の反射体では、透過開口を形成したものとしないものの何れにおいても、いわゆるガウス分布型の反射強度となり、受光角が２０°〜４０°の狭い範囲でしか高い反射強度を得ることができず、しかもこうした範囲内においても受光角の変化による反射強度の急激な変化があった。こうした検証結果から、本発明の反射体を液晶表示装置の反射体として用いれば、広い視野角で明るい画像の表示を可能にすることが確認された。
【実施例２】
【００３０】
本出願人は、本発明の反射体の反射特性を検証した。検証にあたって、図６の三面図に示すような、開口面形状が略楕円形の凹部を多数形成した反射体を２つ準備し、一方は面積比で３０％の透過開口を形成し、他方は透過開口を形成しないもの（完全反射）とした。凹部の各部分の曲率半径、深さ、および最大傾斜角は、図中に表記した通りである。また、比較例として、開口面形状が略円形の従来の凹部を多数形成した反射体を２つ準備し、一方は面積比で３０％の透過開口を形成し、他方は透過開口を形成しないもの（完全反射）とした。図７に本発明例と比較例の反射体の反射特性を検証結果を示す。
【００３１】
図７によれば、開口面形状を略楕円形とした本発明の反射体では、透過開口を形成したものとしないものの何れにおいても、受光角が−１０°〜３０°と極めて広い範囲で高い反射強度を得られることが検証された。一方、開口面形状を略円形とした本発明の反射体では、透過開口を形成したものとしないものの何れにおいても、いわゆるガウス分布型の反射強度となり、受光角が３０°近傍の狭い範囲でしか高い反射強度を得ることができず、しかもこうした３０°近傍の範囲内においても受光角の変化による反射強度の急激な変化があった。こうした検証結果から、本発明の反射体を液晶表示装置の反射体として用いれば、広い視野角で明るい画像の表示を可能にすることが確認された。
【実施例３】
【００３２】
本出願人は、本発明の反射体の反射特性を検証した。検証にあたって、図８の三面図に示すような、開口面形状が略楕円形の凹部を多数形成した反射体を２つ準備し、一方は面積比で３０％の透過開口を形成し、他方は透過開口を形成しないもの（完全反射）とした。凹部の各部分の曲率半径、深さ、および最大傾斜角は、図中に表記した通りである。また、比較例として、開口面形状が略円形の従来の凹部を多数形成した反射体を２つ準備し、一方は面積比で３０％の透過開口を形成し、他方は透過開口を形成しないもの（完全反射）とした。図９に本発明例と比較例の反射体の反射特性を検証結果を示す。
【００３３】
図９によれば、開口面形状を略楕円形とした本発明の反射体では、透過開口を形成したものとしないものの何れにおいても、受光角が１０°〜４０°と極めて広い範囲で高い反射強度を得られることが検証された。一方、開口面形状を略円形とした本発明の反射体では、透過開口を形成したものとしないものの何れにおいても、いわゆるガウス分布型の反射強度となり、受光角が３０°近傍の狭い範囲でしか高い反射強度を得ることができず、しかもこうした３０°近傍の範囲内においても受光角の変化による反射強度の急激な変化があった。こうした検証結果から、本発明の反射体を液晶表示装置の反射体として用いれば、広い視野角で明るい画像の表示を可能にすることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の反射体を備えた液晶表示装置を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す反射体の拡大斜視図である。
【図３】図１に示す反射体の開口付近の拡大平面図である。
【図４】図４は、反射体を構成する凹部を拡大した３面図である。
【図５】図５は、本発明の反射体の検証結果を示すグラフである。
【図６】図６は、反射体を構成する凹部を拡大した３面図である。
【図７】図７は、本発明の反射体の検証結果を示すグラフである。
【図８】図８は、反射体を構成する凹部を拡大した３面図である。
【図９】図９は、本発明の反射体の検証結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１  液晶表示装置
１０  第１の基板（基板）
１１  有機膜（基材）
２０  第２の基板（基板）
３０  液晶層
３１  凹部
３２  反射体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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