(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状または凸状の複数の反射形状が配置された反射体の製造方法であって、枠の内側に、前記反射形状が食み出さないようにランダムに配置された単位セルを複数個、隙間を開けて前記反射体の反射面を覆うように配置する第１の工程と、前記枠の内部の前記反射形状と重ならないように、前記隙間に中心のある前記反射形状を追加する第２の工程とを有し、前記枠は、円形である反射体の製造方法。
【請求項２】
凹状または凸状の複数の反射形状が配置された反射体の製造方法であって、枠の内側に、前記反射形状が食み出さないようにランダムに配置された単位セルを複数個、隙間を開けて前記反射体の反射面を覆うように配置する第１の工程と、前記枠の内部の前記反射形状と重ならないように、前記隙間に中心のある前記反射形状を追加する第２の工程とを有し、前記複数の単位セルは互いに枠の形状が異なる反射体の製造方法。
【請求項３】
反射体の反射面に凹状または凸状の複数の反射形状を配置するプログラムであって、枠の内側に、前記反射形状が食み出さないようにランダムに配置された単位セルを複数個、隙間を開けて前記反射面を覆うように配置する第１の工程と、前記枠の内部の前記反射形状と重ならないように、前記隙間に中心のある前記反射形状をランダムに追加する第２の工程とを実行する命令を有するプログラム。
【請求項４】
反射面に凹状または凸状の複数の反射形状が配置された反射体であって、複数の限られた前記反射形状がランダムに配置された第１のパターンが複数個、間隔を開けて前記反射体の反射面に配置されており、前記第１のパターンの前記反射形状が食み出さないように囲む仮想枠を設定したときに、前記仮想枠同士の間に中心がある複数の前記反射形状が、前記第１のパターンの反射形状と重ならないようにランダムに配置された第２のパターンをさらに有する反射体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルやＡＶディスプレイ等に用いる反射体およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機、ＰＤＡ、屋外の大型ディスプレイなど表示装置の需要は拡大している。そのなかでも、省電力で画像を表示できる、反射型の液晶ディスプレイ（表示装置）が注目されている。この反射型の液晶ディスプレイは、裏面に反射体を配置したり、電極を反射体として用いることにより、入射した光を液晶層の方向に反射させ、所望の画像を表示するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
明るい画像を表示するためには、反射率の高い反射体が要望されており、特に、表示のカラー化が進む中で、さらに明るいものが要求されている。光の利用効率を向上させるために、反射光を特定の方向に、例えばユーザの方向に集めることが重要であり、そのために、反射面の形状（反射形状）に工夫を凝らしている。例えば、反射形状として指向性のある、１つの凹面または凸面を最小単位とした形状を採用し、この反射形状、さらには反射形状に相似する形状の集合体（反射形状群）を反射面の全体に配置している。そして、そのような反射形状をさらに最適化することにより、光の利用効率を向上することができる。さらには、視野角を広げたり、視野角を狭めたりといった特性も得ることができる。
【０００４】
複数の反射形状を備えた反射体を作成（製造）する場合、反射体の全面を対象として反射形状を適当に配置することが可能である。すなわち、反射体の全面を１つの面として、そこに配置される複数の反射形状を示す空間分布データを作成する。この際、反射形状が規則的に配置されると、それによる回折光により反射光にむらができ、表示される画像の質が劣化する。したがって、反射形状は、規則性がなくランダムに配置することが望ましい。反射体の全面を対象として反射形状をランダムに配置することにより、規則性の少ない反射面を作成することが可能である。その一方で、反射面全体を対象に反射形状を配置するので、取り扱うデータ量は膨大となる。特に、画面のサイズが大きく、あるいは反射形状のサイズが小さくなると、取り扱うデータ量は増大し、１つの反射面の空間分布データを作成するために膨大な時間が必要となる。
【０００５】
これに対し、反射面を、ある単位領域（面積）を占める単位セルに分割し、その単位セルの単位で、反射形状をランダムに配置し、複数の単位セルで反射面を覆うことによっても反射体の表面（反射面）に反射形状をほぼランダムに配置できる。この方法であると、実際にランダムに反射形状を配置する対象の面積が限られるので、空間分布データはセル単位で作成してそれをコピーすれば良いのだが、空間分布データを作成する際のデータ量は非常に小さくできる。その反面、単位セルの境界において、反射形状が不連続となり、その部分においては光の利用効率が低下する。
【０００６】
反射形状が単位セルの境界を跨いで、あるいは食み出して配置されないように単位セル毎の空間分布データを求めることも可能である。図１０に、その一例を示してある。反射体の反射面２１は単位セル９０を隣接して配置することにより形成され、あるいは覆われており、各々の単位セル９０の枠９１の内部に反射形状２８がランダムに配置されている。したがって、単位セル９０の枠９１の内部の反射形状２８の配置を決定する空間分布データ（加工用データ）φを形成し、それをコピーして反射面１２の全体を覆うことにより、反射面２１にほぼランダムに反射形状２８を配置することができる。そして、破線で示す枠９１を跨いで反射形状２８を配置しないことにより、反射形状２８が不連続になることを防止でき、反射形状２８の性能が喪失されないようにすることができる。
【０００７】
この反射面２１は、反射形状２８が不連続にならないので、その点では光の利用効率は高い。しかしながら、枠９１の周辺に中心を持つ反射形状２８がないので、枠９１に沿った単位セルが隣接する空間Ｓにおける反射形状２８の充填率は小さく、その部分では所望の方向に光を反射させることができない。したがって、反射形状２８の全体の配置密度（充填率）は下がってしまい、その点では光の利用効率が低下する。それに加えて、枠９１の周辺では、所望の方向に反射あるいは配光される光量が枠９１の中心部に比べると減るので、暗い領域となり、それが例えば格子状にユーザの目に認識される可能性がある。したがって、単位セル９０を繰り返し用いて全体の反射形状を配置したのでは、表示品質が低下する可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明では、単位セルを用いた空間分布データの計算量を低減できる方法で、さらに、光の利用効率が高く、明暗のパターンが発生することのない反射体を提供することを目的としている。そして、カラー画像を表示するのに適した、さらに明るく鮮明な画像を表示することができる表示装置を提供することも本発明の目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、枠内に反射形状が食み出さないように配置された単位セルを用意し、反射面に、この単位セルを適当な間隔を開けて複数配置した後に、これら単位セルの枠と枠の間のスペースに、単位セル内の反射形状との重なりを避けて、さらに反射形状を追加するように配置する。これにより、単位セルの境界部分にも反射形状を損なうことなく充填することが可能となり、反射形状の充填度を向上することができる。
【００１０】
すなわち、本発明においては、凹状または凸状の複数の反射形状が配置された反射体の製造方法であって、枠の内側に、反射形状が食み出さないようにランダムに配置された単位セルを複数個、隙間を開けて反射体の反射面を覆うように配置する第１の工程と、枠の内部の反射形状と重ならないように、隙間に中心のある反射形状を追加する第２の工程とを有する反射体の製造方法を提供する。また、反射体の反射面に凹状または凸状の複数の反射形状を配置するプログラムであって、枠の内側に、反射形状が食み出さないようにランダムに配置された単位セルを複数個、隙間を開けて反射面を覆うように配置する第１の工程と、枠の内部の反射形状と重ならないように、隙間に中心のある反射形状をランダムに追加する第２の工程とを実行する命令を有するプログラムを提供する。
【００１１】
この反射体の製造方法あるいはプログラムであれば、単位セルを複数配置することにより大きな反射面に反射形状を配置する作業を短時間で終了することが可能である。さらに、第２段階として、単位セル同士の隙間に、反射形状を追加して配置することにより、反射形状を反射面全体に高密度で配置することが可能となる。したがって、ランダムではあるが特定のパターン（第１のパターン）を繰り返し配置することにより反射面の大半をカバーすることにより反射面に反射形状を配置するための作業時間を大幅に短縮し、第１のパターンでは覆われない、あるいは埋めきらない、限られた面積に反射形状をランダムに配置することにより、短期間で反射形状の充填度の高い反射面を備えた反射体を提供できる。また、第２段階で追加する反射形状が、既存の反射形状に重ならぬように配置することにより、個々の反射形状も維持でき、理想的な反射形状が残る。
【００１２】
したがって、本発明の製造方法あるいはプログラムにより、反射面に凹状または凸状の複数の反射形状が配置された反射体であって、複数の限られた反射形状がランダムに配置された第１のパターンが複数個、間隔を開けて反射体の反射面に配置された繰り返し性のあるパターンを備えた反射体であって、第１のパターンの反射形状が食み出さないように囲む仮想枠を設定したときに、仮想枠同士の間に中心がある複数の反射形状が、第１のパターンの反射形状と重ならないようにランダムに配置された第２のパターンをさらに有する反射体を提供することができる。この反射体は、反射体全体の光の利用効率が高くなり、反射ムラが生じるのも防止できる。このため、本発明の反射体と、この反射体が裏面に配置される液晶パネルなどの表示体とを組み合わせて表示装置を構成することにより、明るく鮮明な画像を表示できる表示装置を提供できる。
【００１３】
第１の工程で、単位セルをアレイ状やマトリックス状に規則的に配置することにより、反射形状を配置するために費やされる時間を短縮することが可能である。単位セルを規則的に配置しても、単位セル内に反射形状をランダムに配置することにより、反射形状の短周期的な規則性はないので、モアレなどの干渉性の模様が見えることを防止できる。また、単位セルをランダムに配置することにより反射形状の配置の長周期的な規則性をさらに減ずることが可能であり、光学的な特性を向上できる。また、反射形状の配置が異なる複数種類の単位セルを用意し、これらを組み合わせて配置することによっても、長周期のランダム性を向上させることも可能である。
【００１４】
さらに、本発明において、単位セルは、反射体により照明する表示体の画素単位と同じ、または小さく形成することが望ましい。これにより、カラー表示を提供する表示装置に搭載する際には、表示体（液晶セル）の３原色（ＲＧＢ）を合わせた１画素または各色画素に対して、各単位セル内の反射形状の配置のばらつきの影響を受けず、画素ムラや色ムラのない高品質な表示を提供できる。
【００１５】
さらに、本発明において、単位セルの枠の形状は正方形に限らず、例えば、単位セルの枠の形状は、３角形、正方形以外の４角形、または５角形などの多角形であっても良い。また、本発明では、上述したように、第２の工程で単位セル間に第２の反射形状群を追加し、隙間を埋めるようにしているため、単位セル同士を隙間なく繋ぐように配置する必要はなく、単位セルの枠が互いに接して連続するような形状でなくても良い。このため、単位セルの枠の形状は曲線で構成される円形（楕円を含む）であっても良い。あるいは、異なる形状の枠を備えた単位セルを組み合わせて用いることも可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１に、携帯電話機１に搭載された、本発明の反射体を備えた表示装置１０の構成を拡大して示してある。本例の液晶型の表示装置（ディスプレイ）１０は、表示体である液晶セル（液晶パネル）１２と、その裏面に配置された反射体２０を備えている。この反射体２０の、液晶セル（表示パネル）１２の裏面と対峙する表面２１がアルミニウムなどの反射性の素材で形成された反射面である。この反射面２１には、数μｍから数１０μｍ程度の微細な複数の反射形状２８が形成されており、それによる凹凸２９が形成されている。したがって、ライト７０などからの外光７１は、液晶セル１２を透過し、反射面２１の反射形状２８によりユーザの眼７７の方向に配光され出射光７２となり、液晶セル１２に表示された映像をユーザ７７に効率良く伝達する。なお、液晶ディスプレイ（表示装置）１０は、液晶層、基板、透明電極、偏光板などの公知の構成を供えているが、それらについての説明は省略する。
【００１７】
図２に、本例の反射体２０の表面（反射面）２１の一部を拡大して示してある。さらに、図３に、反射面２１を製造する様子をフローチャートにより示してある。本例の反射面２１には、凹状で開口２３が円形の反射形状２８が、互いに重ならないようにランダムに配置されている。これら複数の反射形状２８は、サイズは異なっても相互に相似な形状となっている。
【００１８】
本例の製造方法においては、反射面２１が、破線で示した正方形状の枠４１で囲われた単位セル３１に区分けして形成されている。図３に示すように、まず、ステップ１００で、単位セル３１の枠４１の内側に反射形状２８ａを枠４１から食み出さないように、さらに、相互に重ならないようにランダムに配置する。そして、ステップ１０１で、反射面２１に、複数の単位セル３１を、適当な隙間Ｓを開けて規則的なマトリックス状に並べる（第１の工程）。
【００１９】
さらに、ステップ１０２（第２の工程）で、図２にハッチングで示すように、単位セル３１の枠４１と枠４１の間となる隙間Ｓに、反射形状２８ｂを、それらの中心２８ｃが隙間Ｓにあるようにランダムに配置して追加し、スペース（隙間）Ｓを反射形状２８ｂで埋める。その際、単位セル３１として配置した反射形状２８ａと、隙間Ｓに追加した反射形状２８ｂとが重ならないようにする。
【００２０】
したがって、本例の反射体の製造方法であると、単位セル３１の反射形状２８ａの配置を示す第１の空間分布データφ１をステップ１００で発生あるいは作成した後に、それをステップ１０１でコピーして反射面２１を覆う加工データφ３を作成し、さらに、ステップ１０２で、その加工データφ３に、隙間Ｓに反射形状２８ｂを追加する第２の空間分布データφ２を作成して追加することにより反射面２１の全体をカバーする加工データφ３を作成することが可能となる。そして、その加工データφ３に沿って反射面２１の凹凸２９を加工することにより反射面全体に反射形状２８が分布した反射体２０を製造できる。反射面２１の凹凸２９は、例えば、加工データに沿ってレーザの強度を制御することにより形成できる。また、加工データを反映したグレーマスクを用いて加工することも可能である。反射体を加工データに基づいて直に加工しても良いし、転写型を作成して成形しても良い。
【００２１】
このように作成された加工データφ３によると、反射形状２８ａは枠４１の内側３１ａで互いに重ならないように配置され、追加された反射形状２８ｂも、既存の反射形状２８に重ならないように配置されている。このため、反射形状２８は基本的な形状を崩すことなく反射面２１に表れることになり、加工する際に忠実に形状を再現できるので、反射形状２８の基本的な性能に従って反射光を反射することができる。
【００２２】
そして、図２に示したように、反射面２１に、複数の単位セル３１として発生された反射形状２８ａからなる第１のパターンＧ１が規則的に配置され、各々の第１のパターンＧ１を食み出ないように囲う仮想的な枠４１の間に、第１のパターンＧ１の間を埋める反射形状２８ｂからなる第２のパターンＧ２が配置された反射体２０が形成される。これら第１のパターンＧ１の反射形状２８ａはランダムに配置されており、また、第２のパターンＧ２の反射形状２８ｂもランダムに配置されているので、全体として、反射面２１に、反射形状２８ａおよび２８ｂがランダムに、そしてシームレスに配置された反射体となる。このため、データの作成が容易な単位セル３１を用いて、反射形状２８の分布密度が高く、反射形状が偏在することなく、均一な特性が得られる反射体２０を提供することが可能となる。
【００２３】
すなわち、反射形状２８を反射面２１に分布させるために必要とされる加工データφ３を作成するために、本例の製造方法では、単位セル３１を示す第１の空間分布データφ１を繰り返し用いることが可能であり、データ量を低減でき計算時間を短縮できる。一方、単位セル３１の間の領域Ｓを反射形状で埋めるために、ある程度広範囲な面積を対象として反射形状を配置するプロセスも必要となるが、その対象となる面積は、反射面２１のできるだけ多くの部分をカバーするように配置された複数の単位セル３１ではカバーできなかった領域であり、反射面２１の全域を対象としてランダムに反射形状を配置する計算方法に比べると処理時間を大幅に短縮できる。そして、この製造方法により、単位セル３１の境界にも反射形状２８が配置された、光の利用効率が高くシームレスな反射面２１を備えた反射体２０を提供できる。このため、この反射面２１を備えた反射体２０を表示装置１０に採用することにより、単位セル３１を示す仮想枠４１に起因する格子模様が表れたりすることのない、光の利用効率の高い、明るい画像を表示可能な表示装置１０を提供できる。すなわち、本例の製造方法により、単位セルの繰り返し性を利用しながら、光学性能の優れたランダム性の高い、繰り返し性とランダム性の両立した反射体を製造することができる。
【００２４】
図４および図５に、本発明の異なる例を示してある。図５に示した反射体２０は、図４に示す３種類の単位セル３２Ａ、３２Ｂおよび３２Ｃを交互にマトリックス状に隙間Ｓを開けて配置し反射面２１を覆っている。さらに、これら単位セル３２Ａ〜３２Ｂが配置された隙間Ｓに、ハッチングで示した反射形状２８ｂをランダムに追加して配置している。各の単位セル３２Ａ、３２Ｂおよび３２Ｃは、反射形状２８ａの配置パターンが異なっており、図２に示した反射形状２８ａの配置パターンが１種類の反射体２０に比べて、長周期的なランダム性が高い反射面２１を得ることができる。
【００２５】
図６に、本発明のさらに異なる例を示してある。本例の反射体２０の反射面２１には、同一の配置パターンを備えた単位セル３３が、適当な間隔Ｓを開けてランダムに、すなわち不規則に配置されている。そして、各々の単位セル３３の枠４１と枠４１との間に、反射形状２８ｂが配置されている。本例の反射体２０においては、同一の配置パターンを備えた単位セル３３をランダムに配置することにより、長周期的なランダム性が高く、可干渉性の非常に少ない反射面２１を作成することができる。図５に示した反射面２１においては、複数のパターンの単位セル３２Ａ〜３２Ｃを用意する必要があるので、その分の計算時間およびデータ量が増加する。その一方で、単位セル３２Ａ〜３２Ｃは規則的に配置されるので隙間Ｓのパターンは一定になる。これに対し、図６に示した反射面２１においては、単位セル３３が１パターンで良いが、それをランダムに配置するために隙間Ｓの形状は複雑になり、隙間Ｓに反射形状２８ｂを配置するのに計算時間およびデータ量が増加する可能性がある。また、図５と図６を組み合わせることも可能であり、複数種類のパターンを備えた単位セルをランダムに配置することによってさらに長周期的なランダム性の高い反射面２１を作成することができる。
【００２６】
図７に、カラー表示を提供する表示装置１０に適した反射面２１を示してある。この反射面２１で採用されている単位セル３５は、縦方向のサイズは個々の液晶セル１２Ｒ〜１２Ｂよりも小さいが、横方向のサイズは個々の液晶セル１２Ｒ〜１２Ｂよりも大きくなっている。したがって、個々の液晶セル１２Ｒ〜１２Ｂを照明するための反射面２１のエリアには複数の単位セル３５が含まれることになり、個々の単位セル３５の内部の反射形状２８ａの配置パターンに伴い反射形状２８ａが偏在することを防止できる可能性があり、照度むらを排除し、コントラスト低下や色むらの少ない表示装置１０を提供できる。
【００２７】
図８に、さらに異なる例を示してある。本例の表示装置１０においては、表示体１２は、各色の画素単位となる長方形状の液晶セル１２Ｒ、１２Ｇおよび１２Ｂを備えており、本例の反射面２１を構成する単位セル３４は、液晶セル１２よりも細かく分割（区分）されている。例えば、１つの長方形状の液晶セル１２Ｒ〜１２Ｂのサイズは、３つの単位セル３４を適当な間隔Ｓで並べたサイズとなっている。そして、間隔Ｓの部分に、反射形状２８ｂが追加されている。
【００２８】
このように、画素サイズよりも小さなサイズの単位セル３４を使用することにより、反射形状２８がランダムに配置された最小単位よりも画素サイズが大きくなる。したがって、反射形状２８が画素単位の面積で偏在する可能性が小さくなり、画素単位では反射形状２８の配置パターンによるバラツキの影響を受けにくくなる。このため、画素単位でのコントラスト低下や色ムラのない高品質な画像を表示する表示装置１０を提供できる。
【００２９】
さらに、本発明に係る単位セルの形状は、上記の正方形または方形に限定されるものではない。例えば、図９（ａ）に示すように、枠４６が三角形の単位セル３６であっても良い。また、図９（ｂ）に示すように、枠４７が凹んだ形状、たとえば、十字架状となる単位セル３７であっても良い。また、図９（ｃ）に示すように、枠４８が曲線の円形の単位セル３８であっても良い。さらには、形状やサイズの異なる枠を備えた複数種類の単位セルを組み合わせて反射体２０の面を構成することも可能である。
【００３０】
なお、本発明の反射体は、全反射型の反射体に限らない。部分的にバックライトを透過する半透過型の反射体にも本発明を適用することが可能である。さらに、上記では携帯電話機１に用いる表示装置１０を例に説明しているが、これに限らず、他の携帯機器や周辺機器の反射型あるいは半透過型の表示装置にも本発明を適用でき、表示品質の高い表示装置を提供できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明では、枠内に食み出さないように反射形状を配置した単位セルを用意し、この単位セルを複数配置した後に、別処理にて、これら単位セルの枠と枠の間のスペースに新たに反射形状を追加するように配置している。この方法により、繰り返しパターンを利用することができる単位セルを用いながら、それらの枠の境界部分にも反射形状が損なわれることなく配置できる。したがって、反射面に反射形状を配置する際に、少ない計算量で、反射面全体に配置される反射形状の充填度を向上できる。このため、光の利用効率が高く、明暗のないシームレスな反射性能を備えた反射体を短期間で低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反射体を用いた反射型の液晶表示装置を備えた携帯電話機の概要を示す図である。
【図２】図１に示した本発明に係る単位セルを用いて反射面全体のデータ（加工データ）が作成された様子を示す図である。
【図３】図２に示した加工データを作成するプロセスを示すフローチャートである。
【図４】本発明の単位セルの異なる例を示す図である。
【図５】図４に示す単位セルを用いて反射面全体のデータが作成された様子を示す図である。
【図６】本発明の異なる反射体の例を示す図である。
【図７】本発明のさらに異なる反射体の例を示す図である。
【図８】本発明のさらに異なる反射体の例を示す図である。
【図９】本発明の単位セルの枠形状の異なる例を示す図である。
【図１０】単位セルを用いて反射面を形成する一例であり、枠から食み出ないように反射形状を配置した例である。
【符号の説明】
１    携帯電話機
１０    表示装置
１２    液晶セル（表示体）
２０    反射体、２１    反射面
２３    反射形状の開口
２８    相似な反射形状
２９    反射面の凹凸
３１〜３８    単位セル
４１    単位セルの枠
【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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【図１０】
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