(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ている反射面を有する反射体であって、
前記複数の反射形状は、互いにほぼ相似し且つ複数の大きさを有する複数の形状からなり、
前記複数の反射形状は前記反射面に対する縦方向と横方向とで異なる曲率を有する曲面からなり、
前記複数の反射形状は前記縦方向と横方向の向きを変えずに、且つ前記反射形状同士は当該反射形状の一部が重なって配置され、
前記反射形状同士が重なった部分には境界線が設定され、
前記重なって配置された一の前記反射形状と他の前記反射形状が重なる部分は、前記境界線より前記一の反射形状の側が当該一の反射形状で形成され、前記他の反射形状の側が当該他の反射形状で形成されていることを特徴とする反射体。
【請求項２】
請求項１において、前記境界線は、前記一の反射形状および前記他の反射形状の交線であることを特徴とする反射体。
【請求項３】
請求項１において、前記境界線は、前記一の反射形状および前記他の反射形状を平面に投影した、前記一の反射形状および前記他の反射形状の輪郭の交点を結ぶ線であることを特徴とする反射体。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記反射形状は前記縦方向が非対称であることを特徴とする反射体。
【請求項５】
請求項４において、前記反射形状は、縦方向の一方を向いた面の平均的な傾きまたは平均曲率が、縦方向の他方を向いた面の平均的な傾きまたは平均曲率よりも小さく、
前記縦方向の一方を向いた面は、該反射体を使用するときに斜め上方または光源に近い方向を向く面であり、前記他方を向いた面は、斜め下方または光源から遠い方向を向く面である反射体。
【請求項６】
凹状または凸状の複数の反射形状が配置されている反射面を有する反射層を有し、
前記反射形状は、互いにほぼ相似し且つ複数の大きさを有する複数の形状とからなり、
前記複数の反射形状は前記反射面に対する縦方向と横方向とで異なる曲率を有する曲面からなり、
前記複数の反射形状は前記縦方向と横方向の向きを変えずに、且つ前記反射形状同士は当該反射形状の一部が重なって配置され、
前記反射形状同士が重なった部分には境界線が設定され、
前記重なって配置された一の前記反射形状と他の前記反射形状が重なる部分は、前記境界線より前記一の反射形状の側が当該一の反射形状で形成され、前記他の反射形状の側が当該他の反射形状で形成されている
ことを特徴とする表示パネル。
【請求項７】
請求項６において、前記境界線は、前記一の反射形状および前記他の反射形状の交線であることを特徴とする表示パネル。
【請求項８】
請求項６において、前記境界線は、前記一の反射形状および前記他の反射形状を平面に投影した、前記一の反射形状および前記他の反射形状の輪郭の交点を結ぶ線であることを特徴とする表示パネル。
【請求項９】
請求項６乃至８において、前記反射形状は縦方向が非対称であることを特徴とする表示パネル。
【請求項１０】
請求項９において、前記反射形状は、縦方向の一方を向いた面の平均的な傾きまたは平均曲率が、縦方向の他方を向いた面の平均的な傾きまたは平均曲率よりも小さく、前記縦方向の一方を向いた面は、該反射体を使用するときに斜め上方または光源に近い方向を向く面であり、前記他方を向いた面は、斜め下方または光源から遠い方向を向く面であることを特徴とする表示パネル。
【請求項１１】
凹状または凸状の複数の反射形状が部分的な重複を許して配置されている反射面を有する反射体の製造方法であって、
前記凹状または凸状を表現する空間分布データを作成する工程を有し、
当該工程では前記複数の反射形状として、互いにほぼ相似し且つ複数の大きさを有する複数の形状とを作成し
前記複数の反射形状のうちの第１の反射形状の中心座標を作成し、第２の反射形状、さらに所望の数の第ｎの反射形状まで、各々の反射形状の中心座標を作成し、
前記反射形状間の隙間に任意の反射形状が他の反射形状と部分的に重なって配置されるように、当該任意の反射形状の中心座標を作成し、
前記反射形状同士が重なった部分には境界線が設定され、
前記重なって配置する一の前記反射形状と他の前記反射形状が重なる部分では、前記境界線より前記一の反射形状の側は当該一の反射形状を表現するデータが採用され、前記他の反射形状の側は当該他の反射形状を表現するデータが採用され、
前記工程に続き、
前記空間分布データに基づき透過率が変化した透過率変調マスクを製造する工程と、
当該透過率変調マスクにより感光性材料を露光して該感光性材料を立体加工する工程と、
立体加工された前記感光性材料の表面に沿った前記反射面を形成する工程と
を有することを特徴とする反射体の製造方法。
【請求項１２】
凹状または凸状の複数の反射形状が部分的な重複を許して配置されている反射面を有する反射体の製造方法であって、
前記凹状または凸状を表現する空間分布データを作成する工程を有し、
当該工程では前記反射形状として、互いにほぼ相似し且つ複数の大きさを有する複数の形状とを作成し
前記複数の反射形状のうちの第１の反射形状の中心座標を作成し、第２の反射形状、さらに所望の数の第ｎの反射形状まで、各々の反射形状が重なって配置されないように当該各々の反射形状の中心座標を作成し、
前記反射形状間の隙間に任意の反射形状が他の反射形状に部分的に重なって配置されるように、当該任意の反射形状の中心座標を作成し、
前記反射形状同士が重なった部分には境界線が設定され、
前記重なって配置する一の前記反射形状と他の前記反射形状が重なる部分では、前記境界線より前記一の反射形状の側は当該一の反射形状を表現するデータが採用され、前記他の反射形状の側は当該他の反射形状を表現するデータが採用され、
前記工程に続き、
前記空間分布データに基づき透過率が変化した透過率変調マスクを製造する工程と、
当該透過率変調マスクにより感光性材料を露光して該感光性材料を立体加工する工程と、
立体加工された前記感光性材料の表面に沿った前記反射面を形成する工程と
を有することを特徴とする反射体の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２において、
前記境界線は前記一の反射形状および前記他の反射形状の交線であることを特徴とする反射体の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１または１２において、
前記境界線は、前記一の反射形状および前記他の反射形状を平面に投影した、前記一の反射形状および前記他の反射形状の輪郭の交点を結ぶ線であることを特徴とする反射体の製造方法。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれかにおいて、前記反射面を形成する工程では、前記立体加工された感光性材料の表面に反射膜を製膜することを特徴とする反射体の製造方法。
【請求項１６】
請求項１１乃至１４のいずれかにおいて、前記反射面を形成する工程では、反射性材料からなる前記反射体の表面を前記立体加工された感光性材料を通してエッチングすることを特徴とする反射体の製造方法。
【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、プラズマディスプレー等に用いる反射体あるいは反射層の構造と反射体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型の表示装置として、液晶層を透過した光を反射型の電極を用いて再び液晶層の方向に反射させ、所望の画像を表示する反射型の液晶パネルなどが知られている。この反射型の電極の表面（反射面）には、周囲からの光を画像を表示する方向に効率良く反射するために、複数のおわん型あるいはボール型など略点対称で微細な球面形状の凹状または凸状のパターンが配置されている。さらに、これら凹状または凸状のパターンはほぼランダムになるように配置され、表示した画像に筋やモアレが生じないようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような反射型の液晶パネルは、携帯電話機などに搭載されており、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。したがって、反射型の表示パネルおよびそれに用いられる反射型の電極などの反射体において、反射効率を向上し、光の利用効率を良くすることが重要である。
【０００４】
反射体を形成する際に、大小の凹状または凸状の反射形状を複数およびランダムに配置すると、各々の反射形状の間に平面があると、この部分に入射した光が所望の反射方向に配光しないため、光の利用効率が低下する。したがって、平面となる隙間をできるだけ無くすように重複を許して、反射形状を配置することが望ましい。
【０００５】
しかしながら、反射形状が重なる部分（重複部分）では、従来のエッチングで反射形状を作ると、単純にそれぞれの反射形状が合成されたものとなり、オリジナルの反射形状の形が損なわれてしまう。このため、所望の光の利用効率を得ることができない。すなわち、図１６にＸ−Ｚ面で見た様子を示すように、破線の式Ｚ＝Ｆ（Ｘ）で示される曲面の反射形状６１と、一点鎖線の式Ｚ＝Ｆ’（Ｘ）で示される曲面の反射形状６２とが重複してエッチングされると、実線６９で示したような形状が反射面として形成される。この形状６９では、反射形状６１および６２の重複部分６４では、それぞれの式で表される曲面が合成された量だけエッチングされるので、所望の曲率の反射形状６１あるいは６２の面は実現されず、緩やかな曲率の小さな平面に近い面になってしまう。したがって、その重複部分６４に入射した光は、平面の場合と同様に、所望の方向に配光しないため、光の利用効率が低下する。
【０００６】
このように、反射形状が重複する部分では、光の利用効率が低下するので、各々の反射形状が重複しないことが望ましい。しかし、重複を許さないと、各々の反射形状の間が平面となるので、光の利用効率を向上できない。したがって、単に反射形状を密に配置しても、光の利用効率を向上することはできず、光の利用効率の高い反射パネルおよび反射体を提供することが難しい。
【０００７】
そこで、本発明では、反射体に形成される反射形状の重複を許しながら、各々の反射形状が損なわれるのを最小限にし、所望の方向に配光される光を増やし、光の利用効率の高い反射体およびその製造方法を提供することを目的としている。さらに、本発明では、量産性があり、より光の利用効率の高い反射体および反射パネル、さらにそれらの製造方法を提供することも目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、所望の放射角に設定された各々の反射形状の重複部分に境界線を設定し、この境界線までは各々の反射形状を独立して保持することで、反射形状が損なわれるのを最小限とし、光の利用効率の高い反射面（反射体）を形成できるようにしている。
【０００９】
すなわち本発明の反射体は、凹状または凸状の複数の反射形状が配置されている反射面を有する反射体であって、前記複数の反射形状は、互いにほぼ相似し且つ複数の大きさを有する複数の形状からなり、前記複数の反射形状は前記反射面に対する縦方向と横方向とで異なる曲率を有する曲面からなり、前記複数の反射形状は前記縦方向と横方向の向きを変えずに、且つ前記反射形状同士は当該反射形状の一部が重なって配置され、
前記反射形状同士が重なった部分には境界線が設定され、前記重なって配置された一の前記反射形状と他の前記反射形状が重なる部分は、前記境界線より前記一の反射形状の側が当該一の反射形状で形成され、前記他の反射形状の側が当該他の反射形状で形成されていることを特徴とする。
このため、本発明の反射体では、反射形状の重複を許して密な配置にすると共に、その重複した部分でも光を所望の方向に配光することができる。したがって、反射形状が密に配置されるので、光の利用効率を阻害する平面の部分が少なく、重複した部分でも光の利用効率を高くできる反射体を本発明により提供できる。このため、この反射体を反射層として採用し、液晶層などの透過型の表示層を透過した光を表示層の方向に反射する反射層として採用でき、光の利用効率が高く、さらに、明るい表示パネルを提供できる。
また、前記反射形状は前記反射面に対する縦方向と横方向とで異なる曲率を有する曲面からなっているため、縦方向と横方向とで配光性能が異なり、縦方向と横方向に均等に広がっていた（発散していた）光を所望の方向に向けることができる。したがって、反射体の用途に応じた配光性能とすることができ、光の利用効率をより一層高めることができる。
【００１０】
重複した各々の反射形状を区切る境界線としては、第１および第２の反射形状の面が交わる交線を採用することができる。これにより、この交線までそれぞれの反射形状の面を保持でき、反射形状を構成する面の比率を最大にできる。したがって、基本形状に従った面の密度が最大で、最も光の利用効率の高い反射体および反射パネルを実現できる。
【００１１】
境界線としては、第１および第２の反射形状を平面に投影した第１および第２の輪郭の交点を結ぶ線、すなわちこれらの交点を直線補間した線を用いることも可能である。この手法では、境界線の算出が簡単であり、重複した部分の曲面を表現するデータを容易に、迅速に作成することができる。
【００１２】
さらに、ランダムに反射形状を配置する際に、第１および第２の反射形状が重複する部分は、それ以上の重なりを禁止して反射形状を配置することが望ましい。反射形状を３重以上に配置しても良いが、重複した部分は何れかの一方の反射形状の面を採用することで、そこに入射した光を所望の方向に配光できるので、それ以上に重複した面である第３の反射形状の面を設ける必要がない。第３の反射形状を同一座標に配置することによって、重複する部分の形状を選択するデータを増やす必要はなく、３重以上にすると、単にデータを区切る処理が増えて、面倒であり、処理に時間がかかってしまう。
【００１４】
さらに、同一の方向でも、その方向の形状を非対称にし、すなわち、平均的な面の傾きを変えることにより、特定の方向にさらに反射光を配光して利用効率を上げることができる。
【００１５】
また、多面または曲面で構成される場合は、基本形状を縦方向の一方を向いた面の平均的な傾きまたは平均曲率が、縦方向の他方を向いた面の平均的な傾きまたは平均曲率よりも小さく設けることが望ましい。さらに、この基本形状において、縦方向の一方を向いた面は、この反射体を使用するときに斜め上方または光源に近い方向を向く面であり、他方を向いた面は、斜め下方または光源から遠い方向を向く面とすることができる。
【００１６】
このような反射体（反射層）を製造する際に、凹凸に対応する位置が２値にパターニングされたマスク等を利用したフォトリソグラフィー技術では、重複したところは、重ねてエッチングされるため、図１６に示したような形状になってしまう。そこで、本発明においては、透過率変調マスク（グレイマスク）を用いて、さらに、透過率変調マスクを形成する空間分布データを作成する際に、上述したように、重なり部分の境界線を区切りに、それぞれの反射形状を独立して採用し、各々の反射形状が損なわれないようにしている。
【００１７】
すなわち本発明の反射体の製造方法は、凹状または凸状の複数の反射形状が部分的な重複を許して配置されている反射面を有する反射体の製造方法であって、前記凹状または凸状を表現する空間分布データを作成する工程を有し、当該工程では前記複数の反射形状として、互いにほぼ相似し且つ複数の大きさを有する複数の形状とを作成し前記複数の反射形状のうちの第１の反射形状の中心座標を作成し、第２の反射形状、さらに所望の数の第ｎの反射形状まで、各々の反射形状の中心座標を作成し、前記反射形状間の隙間に任意の反射形状が他の反射形状と部分的に重なって配置されるように、当該任意の反射形状の中心座標を作成し、前記反射形状同士が重なった部分には境界線が設定され、前記重なって配置する一の前記反射形状と他の前記反射形状が重なる部分では、前記境界線より前記一の反射形状の側は当該一の反射形状を表現するデータが採用され、前記他の反射形状の側は当該他の反射形状を表現するデータが採用され、前記工程に続き、前記空間分布データに基づき透過率が変化した透過率変調マスクを製造する工程と、当該透過率変調マスクにより感光性材料を露光して該感光性材料を立体加工する工程と、立体加工された前記感光性材料の表面に沿った前記反射面を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
透過率変調マスク、いわゆるグレイマスクは、多値で場所角の露光量またはエッチング量を制御することができるので、複雑な曲面であっても製造することができ、本発明のように曲面の途中の境界線で曲率が大きく変わる凹凸でも、製造できる。また、球形以外の縦方向と横方向とが異なる反射形状を備えた反射体または反射層も、上記と同様にグレイマスクであれば、所望の形状を製造できる。
【００１９】
また、反射面を形成する工程としては、立体加工された感光性材料の表面に反射膜を製膜する工程、あるいは、反射性材料からなる反射体の表面を立体加工された感光性材料を通してエッチングする工程を採用することができ、上記のような光を特定の方向に効率良く反射することにより光の利用効率を上げることができる反射体および反射層、さらには表示パネルを簡単に、生産性が良い方法で製造できる。
【００２０】
【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、本発明の反射体を用いた液晶パネルが搭載された端末機器として携帯電話機を例に示してある。本例の携帯電話機１は、データが表示される表示パネルとして反射型の液晶パネル１０が採用されており、明るい場所では、上方からの自然光または照明光７０を光源として画像を表示できる。したがって、液晶パネルのバックライトを省略あるいはバックライトを必要とする時間を減らすことができるので薄型で省電力タイプの携帯電話機となっている。
【００２１】
このため、本例の液晶パネル１０は、液晶層（セル）１２と反射電極となる層（反射体）２０が積層された構成になっている。なお、以降では、透明電極、カラーフィルタなどの公知のカラー液晶パネルを構成する他の層についての説明は省略するが、これらのカラー液晶パネルを構成する他の層を有するカラー液晶パネルも本発明に含まれる。
【００２２】
本例の反射層２０は、アルミニウム製で、微細な複数の凹凸が配置された反射面２１を備え、液晶セル１２を透過した外部からの光７１が反射面２１で反射し、再び液晶セル１２の方向に出射光７２を出力するようになっている。その結果、本例の液晶パネル１０では、外光により液晶セル１２に表示された所望の画像をユーザ９０は見ることができる。液晶パネルとしては、明るく、色再現性が良い表示性能が高いものが常に要求されており、バックライトを設けて光量を確保しているがほとんどである。本例の液晶パネル１０においては、反射層２０の反射方向を適切に制御することにより光の利用効率を向上し、バックライトを用いずに低消費電力でありながら表示性能が高く、明るい液晶パネルを提供可能にしている。
【００２３】
図２に本例の反射層２０の反射面２１の一部を拡大して示してある。本例の反射層２０の反射面２１には、縦方向と横方向とで形状の異なる凹面状の複数の微細な反射形状２８がほぼランダムに配置されている。これらの反射形状２８は、縦方向（Ｙ軸方向）および横方向（Ｘ軸方向）のサイズが数ミクロンから数１０ミクロンのオーダの微細な形状であり、図２にＸ軸方向で示した集合の左端の形状を基本形状２６とすると、その基本形状２６に対して相似形の、すなわち、基本形状２６と同一またはミクロンオーダで拡大または縮小された形の様々なサイズの反射形状２８が縦方向Ｙおよび横方向Ｘの向きは変えずにランダムに、そしてほぼ隙間がないように配置されている。これらの反射形状２８は、アレイ状に２次元方向に整列させることも可能であるが、ランダムに配置することにより液晶パネル１０で表示される画像におけるモアレや筋の発生を防げる。そして、隣接する第１および第２の反射形状２８ａおよび２８ｂを、部分的に重なるように配置することで、隙間の少ない密な配置にしている。そして、隙間（平坦な部分）に照射され、ユーザ９０の方向に配光されない光を少なくできるようにしている。
【００２４】
このため、本例の反射面２１では、部分的に反射形状２８ａおよび２８ｂが重複する部分（領域）４１では、境界線４３が設定されており、この境界線４３までは、それぞれ第１の反射形状２８ａおよび第２の反射形状２８ｂを保持するように形成されている。この結果、基本形状２６に基づいた反射形状２８の原型が損なわれるのを最小限に留めることができる。したがって、これらの反射形状２８で構成される反射面２１を所望の反射角の範囲を実現でき、光の利用効率の高い反射体２０を提供できる。
【００２５】
図３のグラフを参照して、さらに詳しく、境界線４３の設定および重複部分４１の処理を説明する。本図では、Ｘ−Ｙ面が反射面２１でその法線方向をＺ方向としたときにＸ−Ｚ面で見た、各々の反射形状２８ａおよび２８ｂの形状を示してある。この例では、第１の反射形状２８ａがＺ＝Ｆ（Ｘ）で与えられ、隣接し部分的に重複する第２の反射形状２８ｂがＺ＝Ｆ’（Ｘ）で与えられている。
【００２６】
図３に示した例では、第１および第２の反射形状２８ａおよび２８ｂの重複部分４１において、反射形状２８ａおよび２８ｂが重なる交線Ｋが境界線４３に設定されている。したがって、断面Ｘ−Ｚで見たときは、交線Ｋを構成する交点Ｋ１が曲線Ｚ＝Ｆ（Ｘ）と、Ｚ＝Ｆ’（Ｘ）の交わる点となる。したがって、この交線Ｋを境界線４３として、第１の反射形状２８ａの側（図では左側）は、第１の反射形状２８ａの形状（Ｚ＝Ｆ（Ｘ））のみで形成される。一方、第２の反射形状２８ｂの側（図では右側）は、第２の反射形状２８ｂの形状（Ｚ＝Ｆ’（Ｘ））のみで形成されている。
【００２７】
図４に、Ｘ−Ｙ面で見た様子を示すように、重複部分４１において、全て上記の同様の処理を行うことにより、境界線４３まで各々の反射形状２８ａおよび２８ｂを保持した反射面２１が形成されている。したがって、本例の反射体２０では、反射形状２８ａおよび２８ｂなどの重複部分４１の発生を許して配置されており、さらに、その重複部分４１では、境界線４３を設定し、この境界線４３までは、独立していた各々の反射形状２８ａおよび２８ｂが保持される。これにより、反射体２０に所望の反射形状２８を高密度で配置することができ、反射体２０の反射面全体を反射形状２８、またはその一部の形状として、損なわれる部分を最小限とした反射面２１を形成できる。
【００２８】
すなわち、図１６に示した方法では、重複部分６４で、各々の反射形状６１および６２が単に加算されているので、平面化するのに対し、本例においては、重複部分４１では、反射形状２８をほとんど変形させることなく維持できる。したがって、反射面２１の全体をもれなく用途に応じた所望の範囲に設定でき、反射角の形状またはその一部として利用できるので、光を所望の方向に配光でき、光の利用効率の高い反射体２０を提供できる。このように、本例の反射体２０は、反射形状２８の重複を許して密な配置にしても、その重複部分４１でも光を所望の方向に配光できる。したがって、反射形状２８が密に配置して、平面の部分を少なくでき、さらに重複部分４１でも配光性能を維持できるので、光の利用効率の高い反射体２０を提供できる。
【００２９】
図１に示した携帯電話機１などの携帯型の装置の表示パネル１０は、パーソナルユースの表示装置なので、同時に表示パネルを見る機会のある人間が限定される。このため、本例の反射体２０を採用することにより、限定された方向に光を配光させて、反射型でも、明るい表示を行うことができる。すなわち、本例では基本形状２６が、横方向Ｘの視野角はそれほど必要ないことを考慮して、横方向Ｘの側面（反射面）２１ｘの勾配を縦方向Ｙの側面に比べて大きくしてあり、そのような性能を相似形の反射形状２８で実現しているので、その反射形状２８が密に配置された反射面２１を備えた反射体２０を本例では提供できる。したがって、反射体２０を表示パネルの反射面(反射層）とすることにより、反射光７２がユーザの眼９０の方向に向けて配光し水平方向の利用度を増すことにより、ユーザ９０に届く光量を大きくでき、明るい画面を表示することができる。
【００３０】
なお、重複部分４１を処理するための境界線としては、図５および図６に示すように、反射形状２８ａおよび反射形状２８ｂが反射面２１に投影された第１の輪郭２９ａと第２の輪郭２９ｂとの交点Ｌ１と交点Ｌ２とを結ぶ線Ｌを採用することも可能である。図５は、図３と同様にＸ−Ｚ面で重複部分４１を示す図であり、図６は、図４と同様にＸ−Ｙ面で重複部分４１示した図である。本例においては、第１および第２の反射形状２８ａおよび２８ｂの重複部分４１で、反射形状を区分けする境界線４４に、第１および第２の反射形状２８ａおよび２８ｂを平面（Ｘ−Ｙ面）に投影した第１および第２の輪郭２９ａおよび２９ｂの交点Ｌ１およびＬ２を結び直線補間した線Ｌを設定する。この直線の境界線４４を区切りに、各々の輪郭線２９ａおよび２９ｂと境界線４４で囲まれた領域は、所定の曲面４５に従わせるものである。したがって、本例でも、境界線４４までは反射形状２８ａまたは２８ｂで反射面２１を形成できる。このため、複数の反射形状を密な配置を可能とし、各々の反射形状の端部を重ねた部分も含めて、各々の反射形状をできる限り保持することができる。したがって、光の利用効率の高い反射体２０を提供できる。
【００３１】
また、図４および図５に示した境界線４４は、その算出が簡単であり、重複部分４１の面を表現するデータを容易に、迅速に作成できる。反面、境界線４４で第１の反射形状２８ａと第２の反射形状２８ｂとが一致しないので、光の反射に寄与し難い面４５が現れる。したがって、最大限に反射形状を保持し、反射形状の配光性能を最大限に生かすという点では、図３および図４に示したように交線Ｋを境界線４３にすることが望ましい。
【００３２】
さらに、このように重複部分４１を各々の反射形状２８ａおよび２８ｂが残るように形成することは、２値のマスクを用いては不可能である。すなわち、２枚のマスクを用いて、重複した部分をエッチングすると、図１６に示したように重ねてエッチングされ、所望の曲率を備えた反射面２１を実現できない。
【００３３】
そこで、本例では、１枚のグレイマスクを用いて反射体２０に反射形状２８を形成する。図７および図８に、そのフロチャートを示し、さらに図９に、製造工程の概要を模式的な図で示している。図９（ａ）に示すように、グレイマスク８５は、透過率が線形または非線形に多階層制御されたマスクであり、このグレイマスク８５を通して露光することにより、加工対象であるフォトレジストなどの感光体の露光強度を自由に変えることができる。したがって、レジストなどの感光性の構造層を断面が所定の角度あるいは形状になるように加工できる。このグレイマスク８５は、感光性ガラス等に電子ビームあるいはレーザビームを階調制御しながら照射することにより作成できる。
【００３４】
グレイマスク８５を用いて、反射形状２８の重複を許した反射面２１を加工するためには、まず、図７に示すように、基本形状２６を決定し、その相似形を発生させ、縦方向Ｙおよび横方向Ｘを合わせてランダムに配置することにより反射体２０の反射面２１の凹凸を表現する空間分布データを作成する（ステップ９１）。
【００３５】
この工程をさらに詳しく説明すると、図８に示すように、先ず、ステップ１０１で、予めシミュレーションを行い、用途に応じた所望の反射特性（放射角度）となる形状で、後のプロセスの加工特性が良好となる形状を定め、仕様の決定を行う。この仕様に基づいて、ステップ１０２で、基本形状２６を作成する。ステップ１０３で、基本形状２６を基にした大小および相似形の反射形状２８を形成する。
【００３６】
これらの反射形状２８を、ステップ１０４でランダムに配置する。先ず、ステップ１０５で、用意された最大のサイズとなる第１の反射形状の中心座標をランダムに決定する。続いて、ステップ１０６で、サイズの大きい方から順番に、２番目の大きさの反射形状、３番目の大きさ、さらにｎ（所望の数）番目まで大きさと、サイズの異なる反射形状の中心が重ならないように、ランダムに配置する。したがって、この段階では、反射形状が重複することはない。
【００３７】
最後に、ステップ１０７で、残された隙間（平面）に、適当な大きさの反射形状を周囲の反射形状との重複を許して配置する。これにより、隙間の面積、すなわち、反射面２１において凹みとならず平坦となる面積を最小にするように処理される。本例では、これらのステップ１０５〜１０７に示した手順により、複数の反射形状２８をランダムに配置することにより、３重以上の重複は生じないようにしている。２重になった部分（重複部分）４１は、上述したように何れかの一方の反射形状２８ａまたは２８ｂの面を採用することで、そこに入射した光を所望の方向に配光できる。このため、それ以上に、すなわち３重以上に重複した部分を設ける必要がないからである。また、重複部分４１の反射形状を選択するデータが必要以上に増えず、すなわち、３重以上の重なりを許した際に生じる単にデータを区切る処理を増さずに、迅速に処理することが可能である。
【００３８】
このように反射形状２８の配置が決まると、ステップ１０８で、反射形状の配置に基づきグレイマスク８５の空間分布データが計算されるが、この際に、重複部分４１では、上述したように境界線４３を自動的に設定して重複部分４１のデータを選択する。すなわち、この重複部分４１に、第１および第２の反射形状２８ａおよび２８ｂの交線Ｋを境界線４３として、この境界線４３により第１の反射形状の側は、第１の反射形状を表現するデータのみがグレイマスク８５を形成する空間分布データとして採用される。一方、境界線４３の第２の反射形状の側は、第２の反射形状を表現するデータのみがグレイマスク８５を形成する空間分布データとして採用される。
【００３９】
このようにして、所望の反射形状２８を最大限に活かした空間分布データが作成されると、図７のステップ９２に戻り、作成された空間分布データに基づき感光性ガラスに電子ビームを照射するなどの方法により透過率が所望の分布で変化したグレイマスク（透過率変調マスク）８５を作成する。そして、図９（ａ）に示すように、シリコン基板８１の上に形成された感光性材料（レジスト）の層８２をグレイマスク８５を通して露光する。さらに、図９（ｂ）に示すように、露光されたレジスト層８２を現像することにより所望の立体構造体８２ａを加工する（ステップ９３）。本例のグレイマスク８５は、透過率の低い部分を黒線で示してある。
【００４０】
さらに、図９（ｃ）に示すように、この立体構造体（レジスト層）８２ａの表面に沿ってアルミニウムなどの反射特性の高い素材の層８３を蒸着などの方法により形成する。これにより、所望の形状のアルミニウム製の反射層（反射体）２０を製造することができる（ステップ９４）。
【００４１】
このようなグレイマスク８５を用いることで、半導体製造技術として量産が可能で歩留まりも高いフォトリソグラフィー技術を用いて、重複部分４１が境界線４３まで何れかの反射形状２８ａまたは２８ｂに沿った反射層２１を製造できる。そして、上述した本発明にかかる微細で複雑な立体構造を備えた反射層（反射体）２０を、設計どおりに簡単に低コストで歩留まり良く製造できる。したがって、上記で説明した反射層２０および液晶パネル１０を、高い品質で、さらに低コストで量産することが可能となる。
【００４２】
なお、図９（ｃ）では、ステップ９４で示した方法の代わりに、エッチングにより反射体２０を形成することも可能である。すなわち、所望の立体形状に加工されたレジスト層８２ａを介してエッチングすることにより、レジスト層８２の下地層であるアルミニウムの層８６にレジスト層８２の立体形状８２ａを転写することが可能であり、同様に本例の反射体２０を形成することができる。この方法でも、上記と同様に重複部分４１は、所望の反射形状２８ａおよび２８ｂの何れかが表われるように反射面２１を製造でき、光の利用効率の高い反射面２１を提供できる。
【００４３】
反射体２０に形成される基本形状２６は、半球状などの対称な形状であっても良いが、本例では、表示パネル２０の利用形態に応じた半球状と異なる基本形状を採用している。先ず、図１に示したものは、縦方向Ｙと横方向Ｘとで配光性能がことなり、発散していた光を所望の、ユーザ９０の方向に向けて、光の利用効率の向上を図ったものである。図１０（ａ）および（ｂ）に、この反射体２０を基本形状２６の部分で横方向Ｘおよび縦方向Ｙで切断した様子を示してある。本例の基本形状２６は、反射面２１が凹んだ凹形状であり、横方向Ｘの曲面２１ｘと、縦方向Ｙの曲面２１ｙの曲率が異なった縦方向Ｘと横方向Ｙとで形状が異なる凹形状である。本例の基本形状２６では、横方向Ｘの曲面２１ｘの平均曲率半径Ｒｘが、縦方向Ｙの曲面２１ｙの平均曲率半径Ｒｙより小さくなっており、縦方向Ｙの曲面２１ｙに比べ、横方向Ｘの曲面２１ｘの曲率が大きく、曲面２１ｘの方が勾配が大きい。
【００４４】
したがって、図１１（ａ）に示すように、縦方向Ｙに対し横方向Ｘの勾配が大きく、曲率半径Ｒｘの小さな基本形状２６で周囲から集まる光７１を反射すると、反射された光（光束）７２の断面は、縦方向Ｙに対し横方向Ｘが広い楕円形になり、横方向Ｘの利用度が上がる。このため、この基本形状２６に相似する反射形状２８が反射面２１に配列された反射層２０を採用した本例の液晶パネル１０においては、縦方向Ｙに対して、横方向Ｘに反射される光７２が横方向Ｘ、すなわち、縦方向Ｙを鉛直方向とすると左右の水平方向に発散する割合を大きくし、液晶パネル１０の正面（反射層２０の法線方向）の、すなわちユーザの眼９０に入る光を多くできる。
【００４５】
図１１（ｂ）に比較例とし、平坦な反射面９７である液晶パネル９８における光路を模式的に示してある。この図から分かるように、反射面９７が平坦の場合には、横方向からの入射光７１は、反射されると光７２のようになり、図に示す正面方向にはそれほど配光されず利用効率が悪い。したがって、液晶パネル１０の正面（反射層２０の法線方向）の側のユーザ９０では明るい画面が得られない。
【００４６】
これに対して、上記の図１１（ａ）に示した本例のように、反射面２１の基本形状２６を凹状とし、さらに、この反射面２１の曲面２１ｘおよび２１ｙの曲率半径を小さくすることで、すなわち、曲率を大きくすることで反射する光７２を図に示す方向に発散できる。このため、平坦な面９７では、ユーザ９０に届かず、すなわち見えなかった光が、見えるようになるので利用効率を向上でき、明るい画面が得られる。
【００４７】
したがって、曲率半径の小さな、すなわち、曲率を大きな凹状の反射面２１を備えた液晶パネル１０では、ユーザ９０の側が正面となるように携帯電話機１に取付けた際に、ユーザ９０に向けて出射される光７２の水平方向の利用度を増しやすく、ユーザ９０に届く光量を大きくすることができる。
【００４８】
携帯電話機１などの携帯型の装置を考えた場合、これらはパーソナルユースであり、同時に表示パネルを見る機会のある人間は１人にほぼ限定され、また、１人に限定しても機能が阻害されることはない。したがって、携帯電話機１あるいはその他の携帯用機器に用いる液晶パネル１０では、ユーザが手で携帯電話機１を持ったときの左右の方向、すなわち、横方向Ｘの視野角はそれほど必要なく、本例のように、横方向Ｘの側面（反射面）２１ｘの勾配を大きくすることにより、反射された出射光７２をできるだけ正面に向け、輝度を上げることができる。
【００４９】
このように、反射層２０の反射面２１に設けられた反射形状２８の横方向の反射面２１ｘおよび縦方向の２１ｙをそれぞれの方向に適した形状とし、さらに、本例では、重複を許しても各々の反射形状が損なわれるのを最小限にしているので、反射形状２８を密な配置にでき、所望の方向に配光される光を増やすことができる。このため、携帯用機器１の液晶パネル１０としては性能を落とすことなく正面側（反射層２０の法線方向で、ユーザ９０に向いた側）の有効な光束を増加することが可能であり、反射型の液晶パネル１０における光の利用効率を向上させることができる。したがって、バックライトを省いて省電力化できると共に、明るく、色再現性の良く、見やすい液晶パネル１０を提供できる。
【００５０】
上記の例では、凹状の反射形状を採用した例を示してあるが、横方向Ｘの反射面２１ｘの勾配を縦方向Ｙの反射面２１ｙの勾配より大きくすることにより反射光７２の横方向Ｘの広がりを大きくすることができるので、凸状の反射形状を採用することも可能である。図１２には、凸形状の反射形状３８を採用した例を示してある。さらに、反射型の液晶パネル１０を携帯電話機１などの手持ちのポータブルな機器に用いる場合には、携帯電話機１を手で持って使うので、図１２に模式的に示すように、液晶パネル１０が傾いた状態で用いられる。このため、液晶パネル１０の上方、すなわち、反射層２０の縦方向Ｙの上方に光源７０が位置し、上方からの入射光７１を水平方向あるいは若干上方に位置するユーザの眼９０の方向に反射することが望ましい。さらに、ユーザが携帯電話機１などを把持したときの手と顔の位置関係より、ユーザの眼９０は液晶パネル１０を覗き込むような高さになるので、反射光７２の向きは、斜め上方になることが望ましい。逆に、縦方向Ｙの他方（下方）側には光源がなく、また、ユーザ自身により光が遮蔽されるので、縦方向Ｙの下方からは光が殆ど反射面２１に到達しない。また、ほとんどのケースでは、携帯電話機１を顔の上方に持つことはないので、液晶パネル１０から下方に光を反射する必要はない。
【００５１】
したがって、本例においては、縦方向Ｙの上下の形状も意図的に変えた基本形状３６を採用することにより、反射光７２の縦方向Ｙの分布も最適化し、さらに光の利用効率を向上するようにしている。図１３に、本例の反射層２０の反射面２１の一部を拡大して示してある。本例の反射層２０も反射面２１にミクロンあるいは数１０ミクロンオーダのサイズの反射形状３８がランダムに配置されており、これらの反射形状３８は、図１３の左端の形状を基準形状３６としたときに、この基本形状３６とほぼ相似な形状になっている。そして、重さなる部分４１では、境界線４３を境に何れか一方の反射形状３８が残るようになっている。
【００５２】
この基本形状３６は、正面、すなわち横方向Ｘおよび縦方向Ｙに対して直交する方向（Ｚ方向）にユーザ９０の側に突き出た凸状で、縦方向Ｙの上方が狭く下方が広く、上側に比べて下側が膨らんだドロップ型（涙型）になっている。さらに、図１５に断面を用いて示すように、本例の基本形状３６は、縦方向Ｙの上下が非対称な凸状に形成されている。すなわち、本例の基本形状３６のＹ軸方向の反射面２１ｙは、上側を向いた曲面２１ｙｕの平均曲率半径Ｒｙｕが、下側を向いた曲面２１ｙｄの平均曲率半径Ｒｙｄよりも大きく形成されており、縦方向Ｙの上方を向いた面２１ｙｕの平均的な傾きθ１が、下方を向いた面２１ｙｄの平均的な傾きθ２より小さくなっている。
【００５３】
したがって、上側を向いた面２１ｙｕの方が下側を向いた面２１ｙｄに比べて緩やかな曲面となり、基本形状３６の中で、上方を向いた面２１ｙｕの表面積が占める比率（割合）が大きくなる。縦方向Ｙの面２１ｙのうち、上方を向いた面２１ｙｕは上方から入射された光７１を斜め上方のユーザの眼９０の方向に反射するのに適した面であり、上方に向いた面２１ｙｕの面積を広くすることにより上方からの入射光７１を有効にユーザの眼９０の方向に反射できる。このように縦方向Ｙの形状を上下において非対称とすることで、上方からの入射光７１を眼９０の方向に当たり易くなった基本形状３６に相似する反射形状３８を、縦方向Ｙは揃えて反射面２１にランダムに配置することにより、上方からの入射光７１を上方側の眼９０の角度に効率的に反射でき、眼９０の方向に出射光７２を集束できる。したがって、本例の液晶パネル１０を搭載した携帯電話機１を手で持ったときに、出射光７２を正面のユーザ９０の側に効率良く配光することができ、光の利用効率が高く、さらに明るくカラー画像の綺麗な液晶パネル１０およびそれを搭載した携帯電話機１などの携帯端末を提供できる。
【００５４】
また、図１３に示すように、基本形状３６は、凸状であることを除くと、図２に示した凹状の基本形状２６と同様に、横方向Ｘの反射面２１ｘの平均曲率半径Ｒｘが、縦方向Ｙの反射面２１ｙの平均曲率半径Ｒｙよりも小さくなるように形成されている。したがって、図１２に示すように、反射面２１から反射される光束７２は縦方向Ｙに対し横方向Ｘの発散度が高く、横方向Ｘの光が眼に入る率が向上されている。したがって、曲率半径の小さな（曲率の大きな）凹状の反射面２１を備えた、すなわち、本例の涙滴型の基本形状３６に相似する反射形状３８を備えた反射層２０を採用した液晶パネル１０では、縦方向Ｙおよび横方向Ｘの光の利用効率が向上されており、反射型でありながら非常に明るい液晶パネルとすることができる。
【００５５】
また、この基本形状３６を基とした反射形状３８も、図２に示した反射形状２８と同様に、重複部分４１は、いずれか一方の形状が残るようにしているので、重なりを許して密な配置とすることが可能であり、この点でも光の利用効率を向上できるようになっている。
【００５６】
このように、反射層２０の基本形状の縦方向および横方向の形状を対称にするのではなく、上述したような考え方にしたがって携帯端末の利用状態を考慮して意図的に変えることで、携帯端末に使用されたときの液晶パネルにおける光の利用効率を上げることができる。上記では、曲面を用いて基本形状および反射形状を構成した例を説明しているが、同じ思想に基づいた形状は上記に限定されるものではない。図２に示した基本形状２６は凹状であるが凸状であっても良く、逆に、図１２に示した基本形状３６は凸状であるが凹状であっても良い。さらに、曲面の代わりに平面を組み合わせた、すなわち多面により基本形状および反射形状を構成することも可能である。この場合も同様に、反射光７２の縦方向Ｙの分布も最適化し、さらに光の利用効率を向上するようにし、さらに、重複部分４１では、同様に境界線４３を定め、この境界線４３までは各々の独立した反射形状３８を保持することにより、重なりを許して蜜に配置でき、光の利用効率を向上することができる。
【００５７】
なお、上記では携帯電話機１に用いる例を説明しているが、これに限らず、反射体も、用途に応じては、正球面のように対称な形状で反射形状を形成しても良い。その場合にも同様に、所望の配光性能に応じては縦および横方向を備えた反射形状（基本形状）を設定し、この設定を重複部分でもオリジナルに近似した面を実現でき、光の利用効率の高い反射体および反射パネルを提供できる。
【００５８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明では、反射型の液晶パネルなどの反射電極となる反射層あるいは反射体に形成される凹状または凸状の反射形状をランダムに密に配置する際に、反射形状の重複を許し、その部分に境界線を定めて、その境界線を境に何れか一方の反射形状のみが表われるようにしている。したがって、最大限に反射形状の密度を上げることができると共に、所望の放射形状で覆われた反射面を実現できる。このため、反射された光を効率良く、所望の方向に配光できる反射体および表示パネルを提供でき、光の利用効率が高く、明るい表示パネルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反射層（反射体）を用いた反射型の液晶パネル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反射層の概要を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る反射形状の境界線の設定方法およびを重複する部分の処理方法を示すグラフ（Ｘ−Ｚ面）である。
【図４】図４に示した反射形状の概要をＸ―Ｙ面で見た様子を模式的に示す図である。
【図５】図４に示した例と異なる反射形状の境界線の設定方法および重複する部分の処理方法を示すグラフ（Ｘ−Ｚ面）である。
【図６】図５に示した反射形状の概要をＸ−Ｙ面で見た様子を模式的に示す図である。
【図７】本発明に係る反射体（反射層）の製造工程を示す図である。
【図８】図７に示した空間データを作成する工程のさらに詳しい手順を示す図である。
【図９】図７に示す製造工程の概要を模式的に示す図である。
【図１０】図２に示した反射層の基本形状を示す図である。図１０(ａ）は、横方向（Ｘ軸方向）から見た様子を示す断面図であり、図１０（ｂ）は、縦方向（Ｙ軸方向）から見た様子を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、図１０（ａ）に示した横方向から見た反射形状における光路を示す図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の比較図であり、平坦な面の反射面（反射形状）における光路を示す図である。
【図１２】異なる基本形状に基づく反射層を用いた液晶パネルを備えた携帯電話機の概要を模式的に示す図である。
【図１３】図１２に示した反射層の概要を示す斜視図である。
【図１４】図１３に示した反射層の基本形状を示す図であり、縦方向（Ｙ軸方向）から見た様子を示す断面図である。
【図１５】図１３に示した反射層の基本形状を示す図であり、横方向（Ｘ軸方向）から見た様子を示す断面図である。
【図１６】反射形状の重複する部分を、それぞれ加算する処理方法を示すグラフ（Ｘ―Ｚ面）である。
【符号の説明】
１    携帯電話機
１０    液晶パネル、１２    液晶セル
２０    反射体（反射層）
２１    反射面
２６、３６    基本形状
２８ａ    第１の反射形状
２８ｂ    第２の反射形状
２９ａ    第１の反射形状の輪郭、２９ｂ    第２の反射形状の輪郭
４１    重複部分
４３、４４    境界線
７０    光源、７１    入射光（照明光）、７２    出射光（反射光）
８１    基板、８２    レジスト層、８５    グレイマスク
９０    ユーザ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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