(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
規則配列された角錐状凸部からなる反射層を持つ液晶表示装置において、前記角錐状凸部は三角錐状凸部であり、三角錐状凸部の稜線と画素の辺とのなす角度をほぼ１５°となるように設定したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
規則配列された角錐状凸部からなる反射層を持つ液晶表示装置において、前記角錐状凸部は四角錐状凸部であり、四角錐状凸部の稜線と画素の辺とのなす角度をほぼ２２．５°となるように設定したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
規則配列された角錐状凸部からなる反射層を持つ液晶表示装置において、前記角錐状凸部は五角錐状凸部であり、五角錐状凸部の稜線と画素の辺とのなす角度をほぼ２７°となるように設定したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
規則配列された角錐状凸部からなる反射層を持つ液晶表示装置において、前記角錐状凸部は六角錐状凸部であり、六角錐状凸部の稜線と画素の辺とのなす角度をほぼ３０°となるように設定したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
前記液晶表示装置は、カラーフィルタを有する液晶表示装置であって、
前記画素は、カラーフィルタと遮光膜とで規定される開口部であることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶表示装置は、平行なストライプ状の電極を有する一方の基板と、平行なストライプ状の電極を有する他方の基板とから構成され、一方基板のストライプ状の電極と他方基板のストライプ状の電極との交差部が前記画素となることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶表示装置は、反射型または半透過型であることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射機能層を備えた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ワードプロセッサ、ラップトップパソコンおよびポケットテレビ等への液晶表示装置の応用が急速に進展している。特に、液晶表示装置の中でも、外部から入射した光を反射させて表示を行う反射型液晶表示装置は、バックライトが不要であるため消費電力が低く薄型、軽量化が可能であることから注目されている。このような反射型液晶表示装置の表示モードとして、偏光板を要するＴＮ（ツイステッドネマティック）方式、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）方式、偏光板が不要なゲストホスト方式および高分子分散方式などが挙げられる。
【０００３】
反射型液晶表示装置では、バックライトがないために液晶セルの透過率を上げて反射輝度を上げる液晶モードの選択が重要である。偏光板を要するモードでは、偏光軸を合わせることにより確実に黒を出せる利点があるが、反射光は入射光の１／２となる。一方、偏光板が不要なモードでは、コントラストはやや低いが、反射輝度は高い。
【０００４】
反射型液晶表示装置において、充分な表示品質を確保するためには、その明るさ、つまり反射板の反射率が重要なポイントであり、高い反射率を得るための高性能な反射板が必要となる。そこで、従来は、反射板による反射光を液晶表示装置の視角に合わせるため、反射板を角錐構造とし、その凹凸に特定の傾斜角度を持たせている。
【０００５】
特開平８−２２７０７１号公報記載の反射型液晶表示素子は、反射層が多数の多角錐形状をした凸部を規則的に配列した構造からなり、角錐側面の底面に対する傾斜角を５°〜２５°とすれば、２次反射が実質的に防がれるので、反射層に入射した偏光の偏光状態が維持されて反射される構造となっている。したがって、反射面での光反射が光制御内に構成される表示モードに適用しても光制御に影響することはないので、高いコントラスト特性が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、角錐構造を持つ反射板を液晶表示装置として用いた場合には、反射板の構造は規則的な配列であり、また液晶表示装置の画素も規則的配列をしているため、角錐構造の辺および稜線と液晶表示装置の画素電極との干渉でモアレ縞が発生するという問題点がある。
【０００７】
特開平８−２２７０７１号公報では、稜線の角度について示されているが、画素との関係については何ら示唆されていない。
【０００８】
また、特開平６−３４７６１３号公報記載のフィルムレンズは、液晶表示装置バックライト用などに用いられ、▲１▼線形レンズ群を形成したフィルムレンズを表裏重ねるときのそれぞれの稜線の交差角と、▲２▼表裏それぞれのフィルムレンズの稜線と帯状フィルムの側面辺との交差角と、▲３▼フィルムレンズ表裏面に形成する独立した突起状の単位レンズ群の配列軸の交差角とを規定している。上記▲３▼にあるように、突起状単位レンズをレンズ群として扱い、表裏に配列されたそれぞれの単位レンズ群の配列軸と画素の配列軸との交差角をμとすると、
１５°＜μ＜７５°
とすることでモアレ縞の発生を防止している。
【０００９】
また、特開平１０−２３２３９５号公報記載の反射型液晶表示装置は、反射板の表面に複数の三角柱を密接に配置して断面が鋸刃状に形成することで、明るく、視認性を良好とすることができる。この三角柱の稜線と画素電極線とのなす角度を４０〜５０°になるように反射板を配置することでモアレ縞の発生を防止している。
【００１０】
以上の従来技術では、単位レンズ群の配列軸および三角柱の稜線と画素とのなす角度については言及しているが、モアレの発生原因である独立した突起状の単位レンズと画素との関係について言及した技術は無い。
【００１１】
本発明の目的は、モアレ縞の生じない規則的な角錐構造を持つ反射板を有する液晶表示装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、規則配列された角錐状凸部からなる反射層を持つ液晶表示装置において、前記角錐状凸部は三角錐状凸部であり、三角錐状凸部の稜線と画素の辺とのなす角度をほぼ１５°となるように設定したことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１３】
規則配列された反射板の角錐状凸部の稜線および辺は、規則的なピッチでならんでおり、これらが画素の辺と平行に近い場合にはるかに大きなピッチを持つモアレが発生する。通常、液晶表示装置の画素ピッチと反射板の角錐状凸部の稜線および辺とのピッチは異なるため、これらが平行となった場合は、２つのピッチで疎密が発生し、もとのピッチよりはるかに大きなピッチを持つモアレが発生する。この角錐状凸部の稜線および辺のそれぞれが画素の辺に対して平行とならないように配置すれば、モアレのピッチは狭くなり、目視にてモアレが視認されなくなる。
【００１４】
角錐状凸部を三角錐状凸部としたときに、三角錐状凸部の稜線と画素の辺とのなす角度をほぼ１５°となるように設定することで、三角錐状凸部の稜線および辺が画素の辺と平行から最も離れた角度となるので、モアレ縞の間隔が最も小さくなる。また、設計および製造する上でも簡便である。
【００１５】
また本発明は、規則配列された角錐状凸部からなる反射層を持つ液晶表示装置において、前記角錐状凸部は四角錐状凸部であり、四角錐状凸部の稜線と画素の辺とのなす角度をほぼ２２．５°となるように設定したことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１６】
規則配列された反射板の角錐状凸部の稜線および辺は、規則的なピッチでならんでおり、これらが画素の辺と平行に近い場合にはるかに大きなピッチを持つモアレが発生する。この角錐状凸部の稜線および辺のそれぞれが画素の辺に対して平行とならないように配置すれば、モアレのピッチは狭くなり、目視にてモアレが視認されなくなる。
【００１７】
角錐状凸部を四角錐状凸部としたときに、四角錐状凸部の稜線と画素の辺とのなす角度をほぼ２２．５°となるように設定することで、四角錐状凸部の稜線および辺が画素の辺と平行から最も離れた角度となるので、モアレ縞の間隔が最も小さくなる。また、設計および製造する上でも簡便である。
【００１８】
また本発明は、規則配列された角錐状凸部からなる反射層を持つ液晶表示装置において、前記角錐状凸部は五角錐状凸部であり、五角錐状凸部の稜線と画素の辺とのなす角度をほぼ２７°となるように設定したことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１９】
規則配列された反射板の角錐状凸部の稜線および辺は、規則的なピッチでならんでおり、これらが画素の辺と平行に近い場合にはるかに大きなピッチを持つモアレが発生する。この角錐状凸部の稜線および辺のそれぞれが画素の辺に対して平行とならないように配置すれば、モアレのピッチは狭くなり、目視にてモアレが視認されなくなる。
【００２０】
角錐状凸部を五角錐状凸部としたときに、五角錐状凸部の稜線と画素の辺とのなす角度をほぼ２７°となるように設定することで、五角錐状凸部の稜線および辺が画素の辺と平行から最も離れた角度となるので、モアレ縞の間隔が最も小さくなる。また、設計および製造する上でも簡便である。
【００２１】
また本発明は、規則配列された角錐状凸部からなる反射層を持つ液晶表示装置において、前記角錐状凸部は六角錐状凸部であり、六角錐状凸部の稜線と画素の辺とのなす角度をほぼ３０°となるように設定したことを特徴とする液晶表示装置。
【００２２】
規則配列された反射板の角錐状凸部の稜線および辺は、規則的なピッチでならんでおり、これらが画素の辺と平行に近い場合にはるかに大きなピッチを持つモアレが発生する。この角錐状凸部の稜線および辺のそれぞれが画素の辺に対して平行とならないように配置すれば、モアレのピッチは狭くなり、目視にてモアレが視認されなくなる。
【００２３】
角錐状凸部を六角錐状凸部としたときに、六角錐状凸部の稜線と画素の辺とのなす角度をほぼ３０°となるように設定することで、六角錐状凸部の稜線および辺が画素の辺と平行から最も離れた角度となるので、モアレ縞の間隔が最も小さくなる。また、設計および製造する上でも簡便である。
【００２５】
また本発明は、前記液晶表示装置は、カラーフィルタを有する液晶表示装置であって、
前記画素は、カラーフィルタと遮光膜とで規定される開口部であることを特徴とする。
【００２６】
カラーフィルタと遮光膜とで形成される開口部が画素になり、この開口部の辺と角錐状凸部の稜線および辺とが平行とならないように角錐状凸部を配置すれば、モアレ縞のピッチが狭くなり、目視にてモアレが視認されなくなる。
【００２７】
また本発明は、前記液晶表示装置は、平行なストライプ状の電極を有する一方の基板と、平行なストライプ状の電極を有する他方の基板とから構成され、一方基板のストライプ状の電極と他方基板のストライプ状の電極との交差部が前記画素となることを特徴とする。
【００２８】
一方基板のストライプ状の電極と他方基板のストライプ状の電極との交差部が画素になり、この交差部の辺と角錐状凸部の稜線および辺とが平行とならないように角錐状凸部を配置すれば、モアレ縞のピッチが狭くなり、目視にてモアレが視認されなくなる。
【００２９】
また、カラーフィルタを有する場合でも、画素電極線がカラーフィルタより観察者側に配置されていると、画素電極線の有無による屈折率の差で、規則配列構造が視認され、画素電極線によって形成される点灯領域の辺のピッチと反射板の角錐状凸部が作るピッチがモアレを発生させるので、このような場合でも交差部の辺と角錐状凸部の稜線および辺とが平行とならないように配置すれば有効である。
【００３０】
また本発明は、前記液晶表示装置は、反射型または半透過型であることを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、反射型に限らず、半透過型でも目視にてモアレが視認されなくなる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態の一つである液晶表示装置１の構造を示す図である。
【００３３】
液晶表示装置１は、表示モードがＳＴＮ方式の液晶表示装置であり、偏光板２、位相差板３、上部ガラス基板４ａ、上部駆動電極５ａ、液晶６、下部駆動電極５ｂ、下部ガラス基板４ｂおよび反射板７をこの順に積層して構成される。
【００３４】
偏光板２および位相差板３は、入射光から特定の振動面を有する光を取り出す光学補償板である。ガラス基板４には駆動電極５が形成され、２枚のガラス基板４ａ，４ｂの間に封入された液晶６に電界が加えられる。上部駆動電極５ａは、紙面に対し左右方向に平行に配置されるストライプ状の電極からなり、下部駆動電極５ｂは、垂直方向に配置されるストライプ状の電極からなる。上下の駆動電極５ａ，５ｂは直交しており、図１（ｂ）に示すようにこの交差部が画素１１となる。観察者は、偏光板２および液晶６の中を通って反射板７で反射された光を観察する。反射板７は、反射層を形成し、セルの外に配置されているがセルの内部に配置しても良い。
【００３５】
図２は、本実施形態に用いた反射板７を示す図である。
反射板７は、三角錐８（ａ）、四角錐９（ｂ）および六角錐１０（ｃ）などの角錐状凸部が規則的に配列し、各方向からの入遮光を角錐側面で拡散反射している。
【００３６】
図２（ｂ）に示すように、この反射板７の断面は三角形が連なった構造になっている。
【００３７】
ここでは、平坦面を持つ角錐を示しているが、曲面を持つものであってもよい。
【００３８】
また、角錐側面に特定の傾斜角度を持たせるため、角錐構造形成後、サンドブラスト、エッチング、メッキ等で形状を合わせてもよい。
【００３９】
この規則配列された角錐状凸部の稜線１３および辺１４は、図２に示すように規則的なピッチを持って並んでいる。角錐状凸部の稜線１３または辺１４が、画素の辺と平行に近い場合、ピッチよりもはるかに大きなピッチを持つモアレが発生する。
【００４０】
さらに、通常、液晶表示装置の画素ピッチと角錐状凸部が成すピッチが異なるため、これらピッチの異なる２つのパターンが平行した場合は、２つのピッチで疎密が発生し、もとのピッチよりもはるかに大きなピッチを持つモアレが発生する。
【００４１】
したがって、図３に示すように反射板７に配列された三角錐８（ａ）および四角錐９（ｂ）の稜線１３および辺１４と画素の辺１５とが平行とならないように配置することでモアレの発生を防ぐことができる。
【００４２】
正奇数角錐状凸部においては、その稜線１３が対面にある辺１４と直交するので、画素が矩形である場合、画素の辺１５と正奇数角錐状凸部の稜線１３または辺１４のどちらか一方とが平行でなければどちらとも平行とはならない。これを利用すれば、稜線１３または辺１４のどちらかだけを考慮すればよいので設計を簡略化できる。
【００４３】
規則性を持った２つの格子とそれらの重ね合わせによって生じるモアレ縞との関係について説明する。２つの格子の間隔がそれぞれａ，ｂであるような平行格子が角度θで交差しているものとする。このときのモアレ縞の間隔ｄは
【００４４】
【数４】
0003834458.tif 000002
【００４５】
で表される。
【００４６】
本実施形態においては、角錐状凸部の稜線１３および辺１４と画素の辺１５とのなす角がθであり、式からわかるようにθが大きくなるにしたがって、モアレ縞の間隔は小さくなり、モアレが視認されにくくなる。
【００４７】
角錐状凸部をｎ角錐状凸部（ｎ＝３，４，５，６）とした場合、
【００４８】
【数５】
0003834458.tif 000003
【００４９】
を満たすθは、角錐状凸部の稜線１３および辺１４が画素の辺１５と平行から最も大きく離れた角度であり、式（１）が示すようにモアレ縞のピッチが最も小さくなる角度である。モアレ縞のピッチが小さいほど視認性は良くなる。
【００５０】
なお、本実施形態では、ＳＴＮ方式の構造について説明したが、図４に示すように反射型のＴＦＴ（Thin Film Transis tor）およびＭＩＭ（Metal Insulator Metal）方式における反射電極下地層１２として用いてもよい。このとき画素１１と反射電極下地層１２に形成された角錐状凸部の稜線１３および辺１４とが平行とならないように配置すればよい。
【００５１】
また、反射型カラー液晶表示装置では、マトリクス状に配置される矩形状のカラーフィルタがそれぞれ遮光膜で囲まれ、各開口部が画素となり、この開口部の辺と角錐状凸部とがモアレを発生させるので、角錐状凸部の稜線１３および辺１４を開口部の辺に対して平行とならないように配置すれば良い。
【００５２】
また、本発明の角錐状凸部については、図５が示すように断面が台形の角錐台１６としても良い。このとき角錐台１６の稜線１３および辺１４と画素の辺とが平行とならないように配置すれば良い。画素１１については、ストライプ状の電極が直交するのではなく、図６が示すように６０°の角度で交差し、矩形ではなくても三角形の画素１１の辺１５と角錐状凸部の稜線および辺とが平行でなければ良い。
【００５３】
本実施形態の反射板は、反射型液晶表示装置だけでなく、入射光がある場合は反射し、無い場合はバックライトを用いる半透過型液晶表示装置に対しても適用可能である。
【００５４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００５５】
（実施例１）
図２（ａ）に示した三角錐構造８を持つ反射板を液晶表示装置に用いたときの実施例について説明する。
【００５６】
図２（ａ）に示した構造を得るための鋳型を作成し、それを光硬化性のアクリル系樹脂フィルムに転写して凹凸形状を得た。次に凹凸形状の上にスパッタ法にてアルミニウム膜を１０００Åの膜厚で成膜し、金属反射膜を得た。
【００５７】
この反射膜を、図１で示すストライプ状電極５ａ，５ｂを持つ２枚のガラス基板４ａ，４ｂを表示電極が直交するように貼合わせて成る液晶表示装置１の背面に図３（ａ）に示すθを表１に示すように配置したときのモアレを目視にて評価した。
【００５８】
ここで、ストライプ状表示電極のピッチは、たとえば上部電極５ａをセグメント電極としたときに８０μｍ、下部電極５ｂをコモン電極としたときに２４０μｍとした液晶表示装置を用いて実験した。
【００５９】
また、角錐状凸部の稜線１３のピッチは、図２（ａ）に示すように５５μｍとした。
モアレの発生の評価結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
0003834458.tif 000004
【００６１】
以上のように、θが３°のときモアレ縞は不良として視認されず、５°以上では視認されなかった。
【００６２】
（実施例２）
図２（ｂ）に示した四角錐構造９を持つ反射板を液晶表示装置１に用いたときの実施例について説明する。
【００６３】
図２（ｂ）に示した構造を得るための鋳型を作成し、それを光硬化性のアクリル系樹脂フィルムに転写して凹凸形状を得た。次に凹凸形状の上にスパッタ法にてアルミニウム膜を１０００Åの膜厚で成膜し、金属反射膜を得た。
【００６４】
この反射膜を、図１で示すストライプ状電極５ａ，５ｂを持つ２枚のガラス基板４ａ，４ｂを表示電極が直交するように貼合わせて成る液晶表示装置１の背面に図３（ｂ）に示すθを表２に示すように配置したときのモアレを目視にて評価した。
【００６５】
ここで、ストライプ状表示電極のピッチは、たとえば上部電極５ａをセグメント電極としたときに８０μｍ、下部電極５ｂをコモン電極としたときに２４０μｍとした液晶表示装置を用いて実験した。
【００６６】
また、角錐状凸部の稜線１３のピッチは、図２（ｂ）に示すように５５μｍとした。
モアレの発生の評価結果を表２に示す。
【００６７】
【表２】
0003834458.tif 000005
【００６８】
以上のように、θが３°のときモアレ縞は不良として視認されず、５°以上では視認されなかった。
【００６９】
（実施例３）
図２（ｃ）に示した六角錐構造１０を持つ反射板を液晶表示装置に用いたときの実施例について説明する。
【００７０】
図２（ｃ）に示した構造を得るための鋳型を作成し、それを光硬化性のアクリル系樹脂フィルムに転写して凹凸形状を得た。次に凹凸形状の上にスパッタ法にてアルミニウム膜を１０００Åの膜厚で成膜し、金属反射膜を得た。
【００７１】
この反射膜を、図１で示すストライプ状電極５ａ，５ｂを持つ２枚のガラス基板４ａ，４ｂを表示電極が直交するように貼合わせて成る液晶表示装置１の背面にθを表３にて配置したときのモアレを目視にて評価した。
【００７２】
ここで、ストライプ状表示電極のピッチは、たとえば上部電極５ａをセグメント電極としたときに８０μｍ、下部電極５ｂをコモン電極としたときに２４０μｍとした液晶表示装置を用いて実験した。
【００７３】
角錐状凸部の稜線１３のピッチは、図２（ｃ）に示すように５５μｍとした。
モアレの発生の評価結果を表３に示す。
【００７４】
【表３】
0003834458.tif 000006
【００７５】
以上のように、θが３°のときモアレ縞は不良として視認されず、５°以上では視認されなかった。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、反射板に規則配置された角錐形状の稜線および辺のそれぞれが、画素に対して平行しないように配置されているので、モアレ縞のピッチが狭くなり、目視でのモアレの発生を無くすことができる。
【００７７】
したがって、様々な視角を持つ液晶表示装置に合わせて、反射板の凹凸形状を異ならせても、モアレの発生しない液晶表示装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一つである液晶表示装置１の構造を示す図である。
【図２】本実施形態に用いた反射板７を示す図である。
【図３】画素の辺に対する角錐形状の稜線の配置を示す図である。
【図４】反射型ＴＦＴおよびＭＩＭ方式る画素に対する反射板の配置を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態における反射板の構造を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態における画素の形状を示す図である。
【符号の説明】
１  液晶表示装置
２  偏光板
３  位相差板
４ａ  上部ガラス基板
４ｂ  下部ガラス基板
５ａ  上部駆動電極
５ｂ  下部駆動電極
６  液晶
７  反射板
１１  画素
１３  角錐状凸部の稜線
１４  角錐状凸部の辺
１５  画素の辺
θ  角錐形状の稜線および辺と画素の辺とがなす角度
【図１】
0003834458.tif 000007
【図２】
0003834458.tif 000008
【図３】
0003834458.tif 000009
【図４】
0003834458.tif 000010
【図５】
0003834458.tif 000011
【図６】
0003834458.tif 000012