(57)【要約】【課題】画素ピッチを小さくした場合であっても混色が発生する割合を抑制でき、表示品位の高い画像を得られる反射板及び液晶表示装置を提供する。【解決手段】球の表面形状の一部に対応した形状の凹部５１ａが複数形成されたベース層５１と、所定の屈折率を有し、少なくとも一部が前記凹部５１ａから突出するように前記凹部５１ａに嵌入された球形状の屈折体５３と、を備え、前記屈折体５３は、前記凹部５１ａに嵌入された部分の表面が、光を反射する反射性金属５２によって被覆されている。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球の表面形状の一部に対応した形状の凹部が複数形成されたベース層と、
所定の屈折率を有し、少なくとも一部が前記凹部から突出するように前記凹部に嵌入された球形状の屈折体と、
を備え、
前記屈折体は、前記凹部に嵌入された部分の表面が、光を反射する反射性金属によって被覆されていることを特徴とする反射板。
【請求項２】
前記屈折体は、前記凹部から突出する部分の表面が、前記反射性金属から露出されていることを特徴とする請求項１に記載の反射板。
【請求項３】
前記凹部は半球に対応した形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の反射板。
【請求項４】
少なくともその表面が光を反射する反射性金属からなり、球の表面形状の一部に対応した形状の凹部が複数形成された反射層と、
所定の屈折率を有し、少なくとも一部が前記凹部から突出するように前記凹部に嵌入された球形状の屈折体と、
を備えていることを特徴とする反射板。
【請求項５】
画素電極と対向電極との間に液晶層が形成された液晶パネルと、
前記液晶パネルを挟持するように配置された一対の偏光板と、
前記表示パネルとの間に、前記一対の偏光板のうちの一方が介在するように配置された反射板と、
を備え、
前記反射板は、
球の表面形状の一部に対応した形状の凹部が複数形成されたベース層と、
所定の屈折率を有し、少なくとも一部が前記凹部から突出するように前記凹部に嵌入された球形状の屈折体と、
を備え、
前記屈折体は、前記凹部に嵌入された部分の表面が、光を反射する反射性金属によって被覆されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
画素電極と対向電極との間に液晶層が形成された液晶パネルと、
前記液晶パネルを挟持するように配置された一対の偏光板と、
前記表示パネルとの間に、前記一対の偏光板のうちの一方が介在するように配置された反射板と、
を備え、
前記反射板は、
少なくともその表面が光を反射する反射性金属からなり、球の表面形状の一部に対応した形状の凹部が複数形成された反射層と、
所定の屈折率を有し、少なくとも一部が前記凹部から突出するように前記凹部に嵌入された球形状の屈折体と、
を備えている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、反射板及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルの前方から入射され液晶パネルの液晶層を一旦通過した外光を反射板で反射させ、再度液晶層を介して液晶パネルの前方から射出させて表示を行う反射型の液晶表示装置が開発されている（特許文献１）。そして、外光を反射させるための反射板は、外光を散乱反射させるために反射面が微細な凹凸に形成されているものや、外光を鏡面反射させるために反射面が平坦（鏡面）に形成されているものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３１９３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、液晶表示装置にはカラー表示を可能とするために、複数の色成分からなるカラーフィルタが形成されている。そして、外光は、このカラーフィルタを一旦通過して反射板で反射され、再度カラーフィルタを通過してユーザによって視認される。しかし、外光を微細な凹凸面で散乱反射させたり平坦面で鏡面反射させた場合、基板法線に対して例えば傾いた方向から入射されて反射する反射光は、光の入射方向とは異なる方向に向けて反射される。このため、高解像度化されて画素ピッチが小さくなるほど、入射時に通過したカラーフィルタの色成分と反射板で反射されて射出時に通過するカラーフィルタの色成分とが異なる光の割合が多くなる。このような場合には、液晶表示装置に表示される画像の色が本来表示されるべき色と異なって視認され、液晶表示装置に表示される画像の表示品位を低下させてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、画素ピッチを小さくした場合であっても混色が発生する割合を抑制でき、表示品位の高い画像を得られる反射板及び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、請求項１に記載の発明の反射板は、球の表面形状の一部に対応した形状の凹部が複数形成されたベース層と、所定の屈折率を有し、少なくとも一部が前記凹部から突出するように前記凹部に嵌入された球形状の屈折体と、を備え、前記屈折体は、前記凹部に嵌入された部分の表面が、光を反射する反射性金属によって被覆されていることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の反射板において、前記屈折体は、前記凹部から突出する部分の表面が、前記反射性金属から露出されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の反射板において、前記凹部は半球に対応した形状に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明の反射板は、少なくともその表面が光を反射する反射性金属からなり、球の表面形状の一部に対応した形状の凹部が複数形成された反射層と、所定の屈折率を有し、少なくとも一部が前記凹部から突出するように前記凹部に嵌入された球形状の屈折体と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明の液晶表示装置は、画素電極と対向電極との間に液晶層が形成された液晶パネルと、前記液晶パネルを挟持するように配置された一対の偏光板と、前記表示パネルとの間に、前記一対の偏光板のうちの一方が介在するように配置された反射板と、を備え、前記反射板は、球の表面形状の一部に対応した形状の凹部が複数形成されたベース層と、所定の屈折率を有し、少なくとも一部が前記凹部から突出するように前記凹部に嵌入された球形状の屈折体と、を備え、前記屈折体は、前記凹部に嵌入された部分の表面が、光を反射する反射性金属によって被覆されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明の液晶表示装置は、画素電極と対向電極との間に液晶層が形成された液晶パネルと、前記液晶パネルを挟持するように配置された一対の偏光板と、前記表示パネルとの間に、前記一対の偏光板のうちの一方が介在するように配置された反射板と、を備え、前記反射板は、少なくともその表面が光を反射する反射性金属からなり、球の表面形状の一部に対応した形状の凹部が複数形成された反射層と、所定の屈折率を有し、少なくとも一部が前記凹部から突出するように前記凹部に嵌入された球形状の屈折体と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画素ピッチを小さくした場合であっても混色が発生する割合を抑制でき、表示品位の高い画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】液晶表示装置の外力断面構成図。
【図２】液晶パネルの説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図３】薄膜トランジスタアレイの等価回路的平面図。
【図４】カラーフィルタにおける各色成分の配列図。
【図５】反射板の説明図であり、（ａ）は外光に対する反射特性の概略説明図、（ｂ）及び（ｃ）は反射板の部分拡大図。
【図６】屈折体の配列例の説明図。
【図７】反射板の製造方法の説明図であり、（ａ）は耐熱性絶縁基板の上に硬化前の熱硬化性樹脂を塗布した状態及びスタンパーの一例の説明図、（ｂ）はスタンパーを熱硬化性樹脂に押し当てた状態の説明図、（ｃ）は反射層を成膜した状態の説明図。
【図８】反射板の製造方法の説明図であり、（ａ）は第１の凹部に金属薄膜で表面が覆われた屈折体を嵌入する前の状態の説明図、（ｂ）は第１の凹部に金属薄膜で表面が覆われた屈折体を嵌入した後の状態の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の反射板及び液晶表示装置を実施するための形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、液晶表示装置１は、第１の偏光板２と、第２の偏光板３と、第１の偏光板２と第２の偏光板３との間に配置された液晶パネル４と、液晶パネル４との間に第２の偏光板３が介在するように配置された反射板５と、を備えている。即ち、液晶表示装置１は、該液晶表示装置１が白画像を表示する際には、第１の偏光板２が配置されている側から該液晶表示装置１に入射される外光Ｌｉが、第１の偏光板２、液晶パネル４、第２の偏光板３を順に通過して反射板５で反射され、この反射板５で反射された外光Ｌｉが、第２の偏光板３、液晶パネル４、第１の偏光板２を順に通過して、反射光Ｌｏとして、該液晶表示装置１から射出するように構成されている。
【００１５】
液晶パネル４は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１の基板６と第２の基板７とが互いに対向するように配置されている。そして、第１の基板６と第２の基板７は、枠形状に形成されたシール材８で接着されることにより貼り合わされている。また、第１の基板６と第２の基板７との間であって且つシール材８に囲まれた領域には、該領域に液晶が充填されることにより液晶層９が形成されている。そして、液晶パネル４は、液晶層９が形成された領域のうちの大部分に対応する領域である表示領域１０に、複数の表示画素がマトリクス状に配列されている。
【００１６】
図３は、第２の基板７に形成される薄膜トランジスタアレイの等価回路的平面図である。第２の基板７には、１つの表示画素に対して１つの画素電極１１が対応するようにして、表示領域１０に、複数の画素電極１１がマトリクス状に配列されている。即ち、複数の表示画素がマトリクス状に配列されている。そして、複数の画素電極１１のそれぞれは、それぞれに対応した薄膜トランジスタ１２におけるソース・ドレイン電極のうちの一方、例えば、ソース電極Ｓに接続されている。また、薄膜トランジスタ１２におけるソース・ドレイン電極のうちの他方、例えばドレイン電極Ｄは、列方向に沿って延伸する信号線１３に接続されている。さらに、薄膜トランジスタ１２におけるゲート電極Ｇは、行方向に沿って延伸する走査線１４に接続されている。また、画素電極１１との間に補助容量Ｃｓを形成するための補助容量電極１５が形成されている。そして、画素電極１１は該画素電極１１の一部が補助容量電極１５と重なるように配置されている。ここで、薄膜トランジスタ１２は、スイッチング素子として機能し、例えばｎＭＯＳ型の薄膜トランジスタを用いることができる。また、走査線１４は、薄膜トランジスタ１２のゲート電極Ｇに対して該薄膜トランジスタ１２をオン／オフ制御するための走査信号を供給するためのものであり、信号線１３は、薄膜トランジスタ１２を介して画素電極１１にデータ信号を供給するためのものである。
【００１７】
また、信号線１３、走査線１４及び補助容量電極１５は、表示領域１０の外側の領域にまで延出されている。そして、信号線１３は表示領域１０の外側の領域に設けられた第１の外部接続端子１６に接続され、走査線１４は、表示領域６の外側の領域に設けられた第２の外部接続端子１７に接続され、補助容量電極１５は、表示領域６の外側の領域に設けられた第３の外部接続端子１８に接続されている。なお、補助容量電極１５は、各表示画素間で等しい電位になるように互いに電気的に接続されているとともに、トランスパッド１９を介して後述の共通電極２０に電気的に接続される。即ち、補助容量電極１５は、共通電極２０と等しい電位に設定されている。ここで、第１の外部接続端子１６、第２の外部接続端子１７及び第３の外部接続端子１８は、フレキシブル配線基板などの部材が接続されることにより、このフレキシブル配線基板等を介して外部回路と電気的に接続される。例えば、第１の外部接続端子１６はデータ信号を出力するデータドライバに電気的に接続され、第１の外部接続端子１７は走査信号を出力する走査ドライバ１８に電気的に接続され、第３の外部接続端子１８はコモン信号を出力するコモンドライバに電気的に接続される。なお、図３では、図示の都合上、表示画素が３列×３行分だけ配置されている場合について示しているが、例えば、ＸＧＡでカラー表示する場合であれば、表示画素は１０２４×３列×７６８行分だけ配置される。
【００１８】
第１の基板６には、図２（ｂ）に示すように、カラーフィルタ２１と、該カラーフィルタ上に成膜された共通電極２０が設けられている。カラーフィルタ２１は、遮光性材料からなるブラックマスク２１ｍと、赤色波長領域の光を透過するとともに他の色の波長領域の光を遮光する赤色フィルタ２１ｒと、緑色波長領域の光を透過するとともに他の色の波長領域の光を遮光する緑色フィルタ２１ｇと、青色波長領域の光を透過するとともに他の色の波長領域の光を遮光する青色フィルタ２１ｂとからなっている。
【００１９】
ブラックマスク２１ｍは、画素電極１１に対応する位置に開口部が設けられた格子状に形成されている。そして、赤色フィルタ２１ｒや、緑色フィルタ２１ｇ、青色フィルタ２１ｂ等の色成分としてのフィルタは、１つの表示画素に１つの色成分が対応するように、ブラックマスク２１ｍの開口部に設けられている。ここで、赤色フィルタ２１ｒが設けられた表示画素Ｒと、緑色フィルタ２１ｇが設けられた表示画素Ｇと、緑色フィルタ２１ｇが設けられた表示画素Ｂとが、図４に示すように、走査線１４に沿う方向に対しては繰り返すように配置されているとともに、信号線１３に沿う方向に対しては同一の色成分が配置された表示画素が連続するように配置されている。即ち、カラーフィルタ２１は、所謂ストライプ配列に形成されている。そして、液晶表示装置１は、走査線１４に沿う方向に対して連続する３つの表示画素単位Ｐで、１ドット分のカラー表示を行う。
【００２０】
ところで、液晶パネル４は、ブラックマスク２１ｍの開口部に対応する領域が、第１の基板６側から該液晶パネル４に入射した外光Ｌｉのうちの該表示画素に対応する色成分を第２の基板７側から反射板５に向けて射出するとともに反射板５で反射された外光Ｌｉを第２の基板７側から再び該液晶パネル４に入射させて第１の基板６側から反射光Ｌｏとして射出するように構成されている。即ち、第１の基板６及び第２の基板７は、例えばガラスのような透明な絶縁性材料により形成され、画素電極１１及び共通電極２０は、ＩＴＯのような透明な導電性材料により形成されている。また、液晶パネル４は、液晶層５における液晶分子の初期配向状態を制御するために、第１の基板６に設けられる薄膜のうちの最上層の薄膜（液晶層５に接する薄膜）として第１の配向膜２２が設けられているとともに、第２の基板７に設けられる薄膜のうちの最上層の薄膜（液晶層５に接する薄膜）として第２の配向膜２３が設けられている。そして、液晶パネル４は、画素電極１１と共通電極２０との間に印加される電圧の大きさが制御されることによって液晶分子の配向方向として傾斜角や方位角が変化する。
【００２１】
第１の偏光板２及び第２の偏光板３は、互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方を透過するとともに他方を吸収するものであり、液晶パネル４において、例えば、第１の配向膜２２と第２の配向膜２３とによって液晶層９がＴＮモードやＶＡモードになるように初期配向制御されているときには、互いの偏光軸が直交するように配置される。なお、ＴＮモードのときには、液晶層９は誘電率異方性が正の液晶が適用され、ＶＡモードのときには、液晶層９は誘電率異方性が負の液晶が適用される。そして、このように第１の偏光板２と第２の偏光板３とが配置されることによって、さらには、画素電極１１と共通電極２０との間に印加される電圧の大きさが制御されることによって、第１の偏光板２から液晶パネル４に向かって入射された外光Ｌｉにおける第２の偏光板３からの射出量、さらには、第２の偏光板３から液晶パネル４に向かって入射された反射板５からの反射光における第１の偏光板２からの射出量が制御される。
【００２２】
反射板５は、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、球の表面形状の一部に対応した形状の第１の凹部５１ａが複数形成されたベース層５１と、表面形状がベース層５１の表面形状に追従するように形成されることによって第１の凹部５１ａに対応する第２の凹部５２ａが形成された反射層５２と、少なくともその一部が第２の凹部５２ａから突出するように第２の凹部５２ａに嵌入された球形状の屈折体５３と、を有している。即ち、球形状の屈折体５３は、第１の凹部５１ａに嵌入された部分の表面が光を反射する反射性金属５２としての反射層５２によって被覆されるようにして、ベース５１上に配置されている。
【００２３】
ここで、第１の凹部５１ａ及び第２の凹部５２ａは、半球形状に対応するように形成されて、球形状の屈折体５３の半分の領域が第２の凹部５２ａに丁度密着して収まるように形成されている。
【００２４】
そして、球形状の屈折体５３の直径及び屈折率は、第１の偏光板２、液晶パネル４、第２の偏光板３を順に介して入射してくる外光Ｌｉのうち、該反射板５の法線ＨＬに対して平行に入射してくる外光Ｌｉａを反射光Ｌｏａとして法線ＨＬに対して平行に反射させるとともに、該反射板５の法線ＨＬに対して傾斜した角度θで入射してくる外光Ｌｉｂを反射光Ｌｏｂとして該外光Ｌｉｂが入射してきた方向に向けて該外光Ｌｉｂが入射してきた角度で反射するように設定されている。即ち、反射板５は、反射光が光の入射経路と同じ経路を通過するように外光Ｌｉを反射するように構成されている。
【００２５】
したがって、本実施の形態における液晶表示装置１では、外光Ｌｉが表示パネル４を通過する際に、反射板５への往路とその復路との間で、同一の表示画素、即ち、同一の色成分のフィルタを通過させることができるようになるため、混色が発生する割合が抑制され、よって、表示品位の高い画像を得ることができる。
【００２６】
なお、第１の凹部５１ａ及び第２の凹部５２ａは、平面的には、図６（ａ）に示すように、球形状の屈折体５３が行毎に半ピッチずれて密に配列するように形成してもよいし、図６（ｂ）に示すように、球形状の屈折体５３が行方向と列方向のそれぞれにおいて直線状に配列するように密に形成してもよい。いずれにしても、屈折体５３の配列ピッチは表示画素の配列ピッチよりも小さいことが好ましく、１つの表示画素に対して１００個以上の屈折体５３が配列されていることがより好ましい。
【００２７】
以下、上述したような、反射板５の製造方法について説明する。図７（ａ）に示すように、ガラス等の耐熱性絶縁基板５５の上に硬化前の熱硬化性樹脂５６を均一な厚さに塗布するとともに、半球状の凸部５７ａが配列されたスタンパー５７を準備する。次に、図７（ｂ）に示すように、スタンパー５７を熱硬化性樹脂５６上に押し当て、一定時間経過の後、この押し当てを解除し、熱硬化性樹脂５６を熱硬化することによって、凸部５７ａの転写パターンとしての第１の凹部５１ａが形成された熱硬化性樹脂５６と耐熱性絶縁基板５５とからなるベース層５１を形成する。
【００２８】
次に、図７（ｃ）に示すように、ベース層５１の表面に蒸着法またはスパッタ法などによりアルミニウムや銀等の光反射性の高い金属薄膜を反射層５２として、その表面形状がベース層５１の表面形状に追従した形状になるように成膜する。即ち、ベース層５１に形成された第１の凹部５１ａを平坦化してしまわないように、且つ、第１の凹部５１ａに対応した第２の凹部５２ａが形成されるように金属薄膜を成膜する。
【００２９】
次に、直径が第２の凹部５２ａの直径に大凡等しく設定されることにより第２の凹部５２ａに嵌入可能な大きさの球形状の屈折体５３を、第２の凹部５２ａのそれぞれに嵌入する。以上の方法により、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示した反射板５を得ることができる。
【００３０】
なお、第２の凹部５２ａと屈折体５３との間の接着をより強固なものとするために、第２の凹部５２ａに屈折体５３を嵌入した後に、次の工程を追加してもよい。即ち、第２の凹部５２ａに屈折体５３が嵌入された状態でその表面に再びアルミニウムや銀等の光反射性の高い金属薄膜を成膜し、次に、屈折体５３の表面のうちの第２の凹部５２ａから突出している部分の表面に成膜された金属薄膜をエッチングにより除去する。このような工程を行うことにより、１回目に成膜された金属薄膜と２回目に成膜された金属薄膜とにより第２の凹部５２ａの外周部分で部分的ではあるが屈折体５３を挟持することができ、第２の凹部５２ａと屈折体５３との間の接着をより強固なものとすることができる。
【００３１】
また、上述の製造方法では、反射層５２は、該反射層５２の表面形状がベース層５１の表面形状に追従するように形成されることによって第１の凹部５１ａに対応する第２の凹部５２ａが形成される場合について説明したが、反射層５２は、屈折体５３の表面を被覆するように形成されることによって第１の凹部５１ａに対応する第２の凹部５２ａが形成されていてもよい。
【００３２】
即ち、図７（ｂ）に示したように、第１の凹部５１ａが形成されたベース層５１を形成した後に、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、アルミニウムや銀等の光反射性の高い金属薄膜５８で表面が覆われた球形状の屈折体５３を、第１の凹部５１ａのそれぞれに嵌入する。このとき、金属薄膜５８で表面が覆われた球形状の屈折体５３は、その全体の直径が第１の凹部５１ａの直径に大凡等しく形成されることにより第１の凹部５１ａに嵌入可能な大きさに設定されている。
【００３３】
そして、金属薄膜５８のうちベース層５１と屈折体５３との間に介在した部分の金属薄膜５８ａが反射層５２として残存するように、第１の凹部５１ａから突出した部分の屈折体５３の表面を被覆している金属薄膜５８ｂをエッチングにより除去する。以上の製造方法によっても、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示したような反射板５を得ることができる。なお、このように反射板５を形成した場合には、屈折体５３と反射層５２との間の密着度合いが高い、即ち、屈折体５３と反射層５２との間に空気層が介在しないように、反射板５を形成することができる。
【００３４】
ここで、反射板５は、屈折体５２の表面が空気層に接するように配置することが好ましい。即ち、該反射板５に最も隣接して配置される光学シート、例えば、第２の偏光板３との間に、空気層が介在するように、該反射板５を配置することが好ましい。外光が屈折体５２に入射される際や屈折体５２に入射された外光が該屈折体５２から射出される際の屈折角を大きく得ることができ、反射板５の設計の自由度を大きくできる。
【００３５】
また、屈折体５２の表面に該屈折体５２よりも屈折率の低い透明な保護膜を塗布することによって、屈折体５２の表面形状を保護する構成としてもよい。
【００３６】
また、上述の実施の形態では、液晶層９との間に第２の偏光板３が介在するように反射板５を配置する構成について説明したが、液晶層９と第２の偏光板３との間に反射板５が配置される構成としてもよい。
【００３７】
以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【符号の説明】
【００３８】
１…液晶表示装置、２，３…偏光板、４…液晶パネル、５…反射板、２１…カラーフィルタ、５１…ベース層、５２…反射層（反射性金属）、５３…屈折体、Ｌｉ，Ｌｉａ，Ｌｉｂ…外光、Ｌｏ，Ｌｏａ，Ｌｏｂ…反射光
【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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