CN101772727B - 反射型显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种反射型显示装置，该反射型显示装置具备具有沿着某假想面二维排列的多个单位结构的回归反射层(10)，利用来自回归反射层(10)的反射光进行显示，其包括：形成于背面基板(32)的栅极配线(35)、形成于背面基板(32)且从前面基板(30)一侧观看时与栅极配线(35)交叉的源极配线(34)、形成在背面基板32上的响应被供给到对应的栅极配线(35)的信号而进行动作的开关元件(33)、能够通过开关元件(33)与对应的源极配线(34)电连接的像素电极(36)、和与像素电极(36)相对地配置的相对电极(38)，回归反射层(10)的各单位结构具有由正交的3个面构成的凹部，从前面基板(30)一侧观看，栅极配线(35)和源极配线(34)分别相对于各单位结构的3个面各自的法线方向的在假想面上的方位角方向的任一个，均构成7°以上的角度。

Description

反射型显示装置

技术领域

本发明涉及一种具备回归反射层的反射型显示装置。

背景技术

已知利用周围光作为光源进行显示的反射型液晶显示装置。反射型液晶显示装置与透过型液晶显示装置不同，其无需背光源，因此能够削减光源用电力，能够使用更小型的电池。此外，还具有能够节约背光源所占空间及其重量的优点。因此，反射型液晶显示装置适用于以轻量薄型为目的的设备。

作为提高反射型液晶显示装置的显示性能的方法，例如专利文献1～4公开了将散射型液晶显示模式和回归反射板结合的方法。

以下，参照图1(a)和(b)，对使用上述方法的显示装置的动作原理进行说明。图1(a)和(b)分别是用于说明显示装置的黑显示状态和白显示状态的图。

如图1(a)所示，在将液晶层1控制为透过状态的情况下，来自显示装置外部的光源5的入射光3，通过液晶层1后由回归反射板2向光入射的方向反射(反射光4b)。因此，来自光源5的光不到达观察者6。此时，从显示装置到达观察者6的像是观察者自身的眼睛，因此能够获得“黑”显示状态。

另一方面，如图1(b)所示，在将液晶层1控制为散射状态的情况下，来自光源5的入射光3在液晶层1中散射。在液晶层1是前方散射型液晶层的情况下，入射光3的大部分在液晶层1向前方散射后在回归反射板2反射，进而通过散射状态的液晶层1向观察者6一侧射出(反射光4w)。由于液晶层1引起的散射，回归反射板2的回归被破坏，因此入射的光3不返回入射方向。此外，入射光3的一部分，被液晶层1向后方散射向观察者6一侧射出(未图示)。此时，向观察者6一侧射出的光的一部分到达观察者6的眼睛，成为“白”显示状态。在该动作原理中，除了液晶层1的后方散射，也能够有效地利用前方散射，因此能够获得更明亮的“白”显示。

通过利用上述动作原理进行显示，能够不使用偏光元件而进行白黑显示。从而，不会受到由使用偏光元件导致的光利用效率降低的影响，能够实现高明亮度的反射型液晶显示装置。

作为图1所示的回归反射板2，优选显示较高的回归反射特性的角锥棱镜阵列(comer cube array)。角锥棱镜阵列是将包括相互正交的3个面的角锥棱镜沿某假想面二维排列的阵列。“假想面”通常是显示装置的与显示面板表面平行的平面。射入角锥棱镜的光，理想状态下，由构成该角锥棱镜的3个面反射，返回与入射方向相同的方向。图2(a)和(b)分别是对角锥棱镜阵列的结构进行例示的平面图和立体图。图中所示的角锥棱镜阵列，是排列有包括相互正交的正方形的3个面的角锥棱镜的角锥棱镜阵列(立体角锥棱镜阵列，cubic comer cubearray)。

为了进一步提高使用角锥棱镜阵列的反射型显示装置的显示的对比度，专利文献3公开了将由微小化的角锥棱镜构成的角锥棱镜阵列作为回归反射板使用。在本说明书中，将由微小化的角锥棱镜(排列间距：例如5mm以下)构成的角锥棱镜阵列称为“MCCA(Micro ComerCube Array”，微角锥棱镜阵列)。在本说明书中，令MCCA的角锥棱镜的排列间距，如图2(a)所示那样，为相邻的顶点间或底点间的最短距离Pcc。

使用MCCA的反射型显示装置，能够通过例如在显示面板的与观察者相反的一侧配置MCCA而构成。这样在显示面板的外部配置有MCCA的结构(以下，称为“MCCA外置结构”)，在例如专利文献4中公开。在本说明书中，“显示面板”是指具有在相对的2个基板之间形成有液晶层等调制层和用于对调制层施加电压的电压施加单元的结构。此外，在相对的2个基板中，将位于观察者一侧的基板称为“前面基板”，位于与观察者相反一侧的基板称为“背面基板”。在MCCA外置结构中，MCCA配置于背面基板的背面侧。

然而，难以以较高的形状精度形成以特别微小的间距排列的MCCA。因此，在使用以微小的间距排列的MCCA的反射型显示装置中，存在由于MCCA的形状精度而导致的黑显示被较亮地显示(黑度不足)、在灰度等级显示时产生反转(灰度等级反转)这些问题，成为使显示的对比度、视认性降低的一个原因。

对此，本申请人发现引起这种黑度不足的一个原因是“2次反射”，因此提案有降低2次反射光的影响的结构(专利文献5)。另外，“2次反射”是指射入角锥棱镜的光的一部分，仅在构成角锥棱镜的3个面中的2个面反射，在剩余的1个面不反射、而向特定的方向射出，由2次反射引起的黑度不足，在从相对于与MCCA的假想面垂直的方向大幅地倾斜的方向观看时，特别成为问题。

专利文献1：日本特开平5-107538号公报

专利文献2：日本特开2000-19490号公报

专利文献3：日本特开2002-107519号公报

专利文献4：日本特开平11-15415号公报

专利文献5：日本特开2006-215106号公报

发明内容

本发明人经研究发现，在使用MCCA的反射型显示装置中，从显示面板的正面观察时，由于依存于相对MCCA的光的入射方向(特别是方位角方向)，黑显示的明亮度产生变化，当从某特定的方位角方向使光入射时黑显示会变得特别明亮(黑度不足)。能观察到这样的“黑度不足”的光的入射方向的方位角方向多于3个，且当入射光的极角为例如15°左右的比较小的时候也能观察到，所以很难认为这是由上述的“2次反射”所引起的，因而，认为在上述的“2次反射”以外还存在MCCA特有的黑度不足的原因。

于是，本发明人根据后述的实验和测定的结果得到以下认知：由于依存于光的入射方向而黑显示的明亮度产生变化的主要原因，是由MCCA的棱线部和谷线部引起的散射、以及由源极配线或栅极配线、黑矩阵引起的散射这两个原因。在本说明书中，MCCA的“棱线部”是指沿着连接构成MCCA的各角锥棱镜的鞍点和顶点的线的凸部，“谷线部”是指沿着连接各角锥棱镜的鞍点和底点的线的凹部。在现有的反射型显示装置中，当使光从特定的方向射入显示面板时，该两种散射重叠，因此产生极强的黑度不足。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供一种包括具有MCCA形状的回归反射层的反射型显示装置，能够抑制由相对于MCCA的光的入射方向引起的黑度不足，提高显示的对比度和视认性。

本发明的反射型显示装置，其具备：能够根据所施加的电压以像素单位在光学特性不同的第一状态与第二状态之间进行切换的光调制层、将上述光调制层保持在中间的前面基板和背面基板、和配置于上述光调制层的背面侧且具有沿着某假想面二维排列的多个单位结构的回归反射层，上述反射型显示装置利用来自上述回归反射层的反射光进行显示，其特征在于，包括：形成于上述背面基板的栅极配线、形成于上述背面基板且当从上述前面基板侧观看时与上述栅极配线交叉的源极配线、形成在上述背面基板上且响应被供给到对应的栅极配线的信号而进行动作的开关元件、能够通过上述开关元件与对应的源极配线电连接的像素电极、和与上述像素电极相对地配置的相对电极，上述回归反射层的各单位结构具有包括相互正交的3个面的凹部，当从上述前面基板侧观看时，上述栅极配线和源极配线分别相对于上述各单位结构的上述3个面各自的法线方向的在上述假想面上的方位角方向的任一个，均构成7°以上的角度。

在某优选实施方式中，当从上述前面基板侧观看时，上述栅极配线与上述源极配线大致正交，上述栅极配线，与上述各单位结构的上述3个面各自的法线方向的在上述假想面上的方位角方向中与上述栅极配线构成最小角度的方位角方向，构成7°以上15°以下的角度，上述源极配线，与上述各单位结构的上述3个面各自的法线方向的在上述假想面上的方位角方向中与上述源极配线构成最小角度的方位角方向，构成7°以上15°以下的角度。

优选上述回归反射层的上述多个单位结构均以大致相同的朝向排列。

在某优选实施方式中，上述单位结构的上述相互正交的3个面均为正方形。

上述回归反射层的回归反射率优选为66％以上100％以下。

在某优选实施方式中，上述回归反射层的上述多个单位结构的排列间距为3μm以上1000μm以下。

上述回归反射层可以设置在上述背面基板的背面侧。

上述回归反射层可以设置在上述光调制层与上述背面基板之间。

根据本发明，在具备回归反射层的反射型显示装置中，能够抑制黑度不足、提高显示的对比度，此外，还能够抑制灰度等级反转、实现视认性优异的显示。

附图说明

图1(a)和(b)是说明将散射型液晶显示模式和回归反射板组合的反射型液晶显示装置的动作原理的图。

图2(a)和(b)分别是角锥棱镜阵列的平面图和立体图。

图3(a)和(b)是用于说明方位角α和极角β的定义的平面图和截面图。

图4(a)和(b)是用于说明由MCCA的棱线部和谷线部引起的散射的放大平面示意图。

图5是说明由源极配线或栅极配线、黑矩阵引起的散射的图，表示设置于反射型显示装置的背面基板上的源极配线、栅极配线的典型的配置的平面示意图。

图6(a)是用于说明具备角锥棱镜阵列的现有的反射型显示装置中的角锥棱镜阵列与源极及栅极配线的位置关系的放大平面图，(b)是对现有的反射型显示装置在黑显示状态时的光的入射方向的方位角和散射光强度之间的关系进行例示的曲线。

图7(a)是对本发明的实施方式1的反射型显示装置中的源极及栅极配线进行例示的平面图，(b)是用于说明实施方式1的反射型显示装置的截面示意图，(c)是用于说明实施方式1的反射型显示装置中的角锥棱镜阵列与源极及栅极配线的配置的平面图。

图8(a)和(b)是分别用于说明受光器和光源相对于实验用样品或参照用样品的显示装置的配置的截面示意图和平面示意图。

图9是表示实验用样品和参照用样品的显示装置在黑显示状态时的投光方向的方位角A与前面基板的法线方向的散射光强度之间的关系的曲线。

图10是表示从特定的方向(α＝90°，β＝30°)射入光的情况下的前面基板的法线方向的最大散射光强度与角度γs、γg之间的关系的曲线。

图11是表示本发明的实施方式的显示装置的光的入射方向(方位角A)与前面基板的法线方向的散射光强度之间的关系的曲线。

图12(a)是对角锥棱镜阵列的各角锥棱镜的3个面的各自的法线方向的在假想面上的方位角方向x、y、z与源极及栅极配线的方位角方向所成的角度γs、γg进行例示的平面图，(b)是表示角度γs、γg的范围的一个例子的曲线。

图13(a)～(c)是表示能够用于本发明的实施方式的角锥棱镜阵列的其他例子的俯视图。

图14是表示本发明的实施方式的角锥棱镜阵列与源极及栅极配线的其他的配置例的平面图。

符号说明：

10    角锥棱镜阵列

30    前面基板

31    液晶层

32    背面基板

33    开关元件(薄膜晶体管)

34    源极配线

35    栅极配线

36    像素电极

38    相对电极

39    彩色滤光片

40    黑矩阵

42    树脂层

44    金属层

46    气体

fx、fy、fz  构成角锥棱镜的面

x、y、z     构成角锥棱镜的 fx、fy、fz面的法线的方位角方向

100    显示装置

具体实施方式

首先，对于具备回归反射层(MCCA)的现有的反射型显示装置的问题点，以使用立体角锥棱镜阵列(cubic comer cube array)的反射型显示装置为例，对本发明人进行详细地研究，并进行了各种测定的结果进行说明。

在以下的说明中，通过方位角α和极角β规定相对于MCCA的光的入射方向。图3(a)和(b)分别是用于说明方位角α和极角β的定义的平面图和截面图。“方位角α”，如图3(a)所示，在角锥棱镜阵列10的平面图中，以构成角锥棱镜的相互正交的3个面(fx、fy、fz面)中的任一个面的法线方向作为基准(α＝0)顺时针地规定。图3(a)表示以fx面的法线方向x作为基准规定方位角α的例子，fy面和fz面的法线方向y、z分别为α＝240°，α＝120°。“极角β”，如图3(b)所示，是指从角锥棱镜阵列10的假想面10p的法线方向的倾斜角度。另外，一般而言，如果垂直于角锥棱镜阵列10的假想面10p，则相对于显示装置的显示面板表面(前面基板)垂直，因此，“角锥棱镜阵列的假想面的法线方向”与显示面板表面(前面基板)的法线方向一致。

如上所述，本发明人得到以下认知：由于依存于光的入射方向而黑显示特性产生变化的主要原因是，由MCCA的棱线部和谷线部引起的散射、以及由源极配线或栅极配线、黑矩阵引起的散射。

首先，对由MCCA的棱线部和谷线部引起的散射进行说明。图4(a)是用于说明产生这样的散射的光的入射方向(方位角方向)的平面图。

本发明人在使相对于角锥棱镜阵列10的光的入射方向变化的同时，从显示面板的正面(角锥棱镜阵列10的假想面的法线方向)进行观察后，发现相对于角锥棱镜阵列10的光的入射方向的极角β，如果大于0°小于30°，则光的入射方向的方位角α为30°、90°、150°、210°、270°、330°附近时，黑度不足加强。上述的方位角α的方向，如从图4(a)可知的那样，均相对于角锥棱镜阵列10的平面图中的棱线部(沿着连接角锥棱镜的鞍点和顶点的线的凸部)12a、12b、12c或谷线部(沿着连接角锥棱镜的鞍点和底点的线的凹部)13a、13b、13c的任一个正交。例如，方位角α为150°和330°的方向与角锥棱镜阵列10的平面图中的棱线部12a和谷线部13c正交，方位角α为90°和270°的方向与棱线部12b和谷线部13a正交。换言之，从相对于角锥棱镜阵列10的棱线部12a、12b、12c和谷线部13a、13b、13c垂直的方向使光射入时，黑度不足加强。

从上述的特定的方位角α使光射入角锥棱镜阵列10时所观察到的黑度不足，通常认为其原因是由角锥棱镜阵列10的棱线部和谷线部的形状不良引起的散射。

如上所述，通常，当制作以微小的间距(例如200μm以下)排列的MCCA时，与其制作方法无关，所得到的MCCA与理想的形状都稍稍有“偏差”。特别是，在构成MCCA的各角锥棱镜的顶点、底点、棱线部、和谷线部，形状的“偏差”增大。另外，形状的“偏差”包括例如圆角、毛刺、不光滑、凹陷。通常认为，上述的黑度不足，是由于从与棱线部和谷线部的方位角方向垂直的方位角方向射入的光在形状的“偏差”较大的棱线部和谷线部散射而引起的。

由棱线部和谷线部引起的散射，能够通过下述实验确认。如图4(b)所示，相对于角锥棱镜阵列10，从方位角α为150°的方向(令极角β为大于0°小于30°)15使光射入，当用显微镜从与角锥棱镜阵列10的假想面垂直的方向进行观看时，沿着相互平行的多个线能够观察到光的散射。该多个线(方位角α＝60°，240°)相对于入射方向15垂直，入射光涉及到由棱线部引起的散射、由谷线部引起的散射、和由谷线部引起的散射映入与谷线部相对的面的散射。

接着，对源极配线或栅极配线、黑矩阵引起的散射进行说明。

图5是表示设置于反射型显示装置的背面基板上的源极配线和栅极配线的典型配置的平面图。如图所示，源极配线17和栅极配线19一般相互正交地设置。此外，虽然未图示，但是设置于相对基板的黑矩阵，通常与源极配线17和栅极配线19中的至少1个平行地配置。在这样的显示装置中，当光从相对于源极配线17和栅极配线19、黑矩阵的边缘垂直的方向射入时，前面基板的法线方向的散射光会特别大。例如，相对于源极配线17，使光从用箭头21和22表示的方位角方向射入时，基于源极配线17的前面基板的法线方向的散射光强度变成最大(散射峰)。同样地，相对于栅极配线19，使光从用箭头23和24表示的方位角方向射入时，基于栅极配线19的前面基板的法线方向的散射光强度变成最大。

这里，参照图6(a)和(b)，对现有的显示装置的上述2个散射与光的入射方向之间的关系进行说明。

图6(a)是表示现有的显示装置中的角锥棱镜阵列10与源极配线17及栅极配线19的位置关系的平面图。在现有的反射型显示装置中，源极配线17和栅极配线19中的任一个沿着角锥棱镜阵列10的角锥棱镜的排列方向配置。“角锥棱镜的排列方向”是指在角锥棱镜阵列的平面图中连接相邻的角锥棱镜的底点或顶点的方向。这样配置的一个理由，是为了减少被配线17、19覆盖哪怕一部分的角锥棱镜的数量而对角锥棱镜阵列10与配线17、19进行对位。由此，能够抑制由角锥棱镜阵列10的一部分被配线17、19覆盖而引起的回归反射特性的降低。此外，也能够列举工艺上的理由。

图6(b)是表示在如图6(a)所示配置有角锥棱镜阵列10和源极配线17、19的显示装置中，在黑显示状态时光的入射方向(方位角α)与显示装置的前面基板的法线方向的散射光强度之间的关系的示意图。使光的入射方向的极角β为30°。此外，曲线的纵轴的“散射光强度(％)”是在使光从极角β＝30°的方向射入全扩散板的情况下使沿全扩散板的法线方向射出的光的强度为100％时的散射光的强度。该散射光的强度越高，从显示装置的正面进行观察时黑显示越明亮。

线50是在角锥棱镜阵列10的棱线部和谷线部散射并沿前面基板的法线方向射出的光的强度，在光的入射方向的方位角α为30°、90°、150°、210°、270°、和330°时具有峰。另一方面，线52是在源极配线17或栅极配线19、黑矩阵散射并沿前面基板的法线方向射出的光的强度，在光的入射方向的方位角α为90°、180°、270°、和360°时具有峰。将线50和52所表示的散射光的强度相加而得到的曲线由线54表示。从线54可知，当光从方位角α为90°、270°的方向射入显示装置时，上述的2个散射的峰重叠而产生极大的峰。其结果是，黑显示变得非常明亮，显示的对比度、视认性大幅地降低。

本发明，基于通过上述的研究和测定而得到的认知，对MCCA、与源极配线和栅极配线进行配置，使得由MCCA引起的散射光强度的峰、和由源极配线和栅极配线、黑矩阵引起的散射光的强度峰不重叠，由此降低黑度不足、中间灰度翻转。

(实施方式1)

以下，参照附图，对本发明的反射型显示装置的实施方式1进行说明。本实施方式的反射型显示装置是具有在显示面板的背面侧具备回归反射层(MCCA)的MCCA外置结构的回归反射型显示装置。

图7(a)～(c)是用于说明本实施方式的反射型显示装置的图，图7(a)是表示本实施方式的反射型显示装置的背面基板上的配线、电极的状态的平面图，图7(b)是沿反射型显示装置的VII-VII’线的截面示意图，图7(c)是用于说明本实施方式的角锥棱镜阵列与源极配线及栅极配线的位置关系的放大平面示意图。

显示装置100包括前面基板30、和以与前面基板30相对的方式配置的背面基板32。在该基板30、32之间，设置有能够取得散射状态和透过状态的散射型液晶层31。

在背面基板32的液晶层31一侧的面，形成有用作开关元件的多个薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)33、多个像素电极36、通过TFT与像素电极36连接的源极配线34、和用于使薄膜晶体管33选择性地动作的栅极配线35等。像素电极36使用使光透过的导电性材料例如ITO(铟锡氧化物)来形成。如图7(b)所示，像素电极36相互分离地配置，规定作为图像显示的一个单位的像素。源极配线34和栅极配线35，从前面基板30的法线方向观看时交叉，虽然未图示，但是分别与设置于背面基板32的驱动电路的源极驱动器和栅极驱动器连接。该配线34、35通常使用钽等遮光的金属材料来形成。此外，在背面基板32的与液晶层31相反一侧的面，设置有角锥棱镜阵列10。本实施方式的角锥棱镜阵列10由规定立体角锥棱镜阵列形状的树脂层42、和形成于树脂层42之上的金属层44构成。在角锥棱镜阵列10与背面基板32之间，用例如折射率为1.00的空气等气体46、折射率大约1.5的透明树脂等充满。

在前面基板30设置有彩色滤光片39、黑矩阵40、以及由透明导电膜构成的相对电极38。彩色滤光片39配置于各像素，黑矩阵40根据需要在相邻的像素之间和显示区域的周边，以对配线34、35、薄膜晶体管33进行遮光的方式配置。

在本实施方式中，从前面基板30的法线方向观看，源极配线34和栅极配线35相互正交，设置于前面基板30的黑矩阵40，以对该配线34、35进行遮光的方式与这些配线34、35大致平行地配置。

在显示装置100，通过控制施加于相对电极38和像素电极36之间的电压，能够使液晶层31在散射状态和透过状态之间切换。

接着，参照图7(c)，对源极配线34及栅极配线35与角锥棱镜阵列10的位置关系进行说明。在本实施方式中，从前面基板30的法线方向观看，源极配线35和栅极配线34分别配置为：与构成角锥棱镜阵列10的各单位结构(角锥棱镜)的fx、fy、fz面各自的法线方向的在假想面上的方位角方向x、y、z的任一个构成7°以上的角度。即，从前面基板30的法线方向观看，当将方位角方向x、y、z中与源极配线34构成最小角度的方位角方向(这里是方位角方向x)与源极配线34的构成角度设定为γs，并且将方位角方向x、y、z中与栅极配线35构成最小角度的方位角方向(这里是方位角方向y)与栅极配线35的构成角度设定为γg时，该角度γs、γg中较小的角度(以下，称为“角度γmin”)为7°以上。另外，在角锥棱镜阵列10的假想面上，上述方位角方向x、y、z与角锥棱镜阵列10的棱线部或谷线部平行，因此源极配线34或栅极配线35与方位角方向x、y、z的构成角度，与该源极配线34或栅极配线35与棱线部或谷线部的构成角度相同。

另外，构成本实施方式的角锥棱镜阵列10的多个角锥棱镜均以大致相同的朝向排列，构成各角锥棱镜的3个面的法线方向的方位角α均为0°、120°、240°。角锥棱镜阵列10，从递归反射特性的观点出发，优选为由相互正交的正方形的3个面形成的角锥棱镜所构成的立体角锥棱镜阵列。

根据如图7(c)所示的位置关系，能够使角锥棱镜阵列10的棱线部和谷线部的方位角方向与源极配线34及栅极配线35的方位角方向错开7°以上。因此，从前面基板30的法线方向观察时，无论使光从哪个方位角方向射入，由角锥棱镜阵列10的棱线部和谷线部引起的散射光强度的峰、与源极配线34和栅极配线35或黑矩阵40引起的散射光强度的峰不重叠，不产生如上述那样的强烈黑度不足。

以下，以具体的实验例对此详细地进行说明。

(黑显示状态下的散射光强度的测定)

使用具有参照图7(a)～(c)来进行说明的结构的显示装置(实验用样品)和现有的显示装置(参照用样品)，测定黑显示状态时沿前面基板的法线方向射出的散射光的强度。

首先，制作实验用和参照用样品。在实验用和参照用样品中，作为角锥棱镜阵列10，使用排列间距为24μm的立体角锥棱镜阵列。立体角锥棱镜阵列的回归反射率为60％。另外，角锥棱镜阵列的“回归反射率(＝反射光强度/入射光强度(％))”能够使用现有的装置测定。或者，在角锥棱镜阵列的排列间距特别小的情况下(例如30μm以下)，可以使用例如本申请人提出的日本特开2005-128421号所记载的方法进行测定。此外，将源极配线34和栅极配线35配置为从前面基板的上方观看时正交，将各像素的尺寸设定为从前面基板的上方观看时为210μm×70μm的长方形。进而，在实验用样品中，将源极配线34及栅极配线35、与构成角锥棱镜阵列10的各单位结构(角锥棱镜)的3个面各自的法线方向的在假想面上的方位角方向所构成的角度中最小的角度γmin设定为15°(γmin＝15°)。另一方面，在参照用样品中，以角度γmin为0°(γmin＝0°)的方式配置角锥棱镜阵列。

接着，使来自光源的光射入实验用和参照用样品，用受光器接收沿前面基板的法线方向射出的光，测定其强度(受光强度)。

图8(a)和(b)是分别用于说明受光器84和光源82相对于显示装置80的配置的截面示意图和平面示意图。受光器84，如图8(a)所示，以接收沿着显示装置80的显示面板的法线方向(α＝0，β＝0)反射的光的方式配置。令受光器84的受光角为3°。此外，如图8(a)和(b)所示，令来自光源82的光射入显示面板的方向的极角β为30°，并且以使方位角α从0°至360°变化的方式移动光源82，同时进行散射光强度的测定。

图9表示测定结果。图中所示的线110、120分别是表示实验用及参照用样品的方位角与前面基板的法线方向的散射光强度(即受光器84的受光强度)之间的关系的曲线。曲线的横轴表示方位角，使用以源极配线的方向为基准的方位角A来代替图3(a)所示的以角锥棱镜为基准的方位角α。曲线的纵轴表示散射光强度。另外，“散射光强度(％)”是当使光从极角β＝30°的方向射入全扩散板、并且令通过配置在极角β＝0°的方向上的受光器接收到的光的强度为100％时的散射光强度。

在实验用样品中，如从线110可知的那样，黑显示状态时的散射光强度根据方位角α的不同大幅地变化，在方位角A为15°、75°、135°、195°、255°、315°附近，观察到基于由角锥棱镜阵列10的棱线部和谷线部引起的散射而产生的峰112。此外，在方位角A为0°、90°、180°、270°附近，观察到基于由源极配线、栅极配线、和黑矩阵引起的散射而产生的峰(一部分，未图示)114。这些峰112、114相互不重叠，因此不产生特别大的峰，在全部的峰112、114中，最大值(最大散射光强度)M1约为2.8％。

另一方面，在参照用样品中，如从线120可知的那样，在方位角α为30°、60°、120°、180°、240°、300°附近，观察到基于由角锥棱镜阵列10的棱线部和谷线部引起的散射而产生的峰122，在方位角α为0°、90°、180°、270°附近，观察到基于由源极配线、栅极配线和黑矩阵引起的散射而产生的峰(一部分，未图示)124。从而，在方位角α为90°、270°附近，这些峰122、124重叠，产生非常大的峰。这样的峰的受光强度(最大散射光强度)M2为3.4％左右，比实验用样品的最大散射光强度M1高0.6％左右。因此，实验用样品和参照用样品的最大散射光强度的差(M2-M1)相对于参照用样品的最大散射光强度M2的比例约为17％。

从该测定结果可知，在参照用样品中，当使光从特定的方位角α射入时，散射光强度特别高，从而产生强烈黑度不足，但是在实验用样品中，由角锥棱镜阵列10的棱线部和谷线部引起的散射所产生的方位角α、与由源极配线、栅极配线和黑矩阵引起的散射所产生的方位角α不同，因此能够使最大散射光强度降低约17％，能够防止强烈黑度不足的产生。

因此，根据本实施方式，能够确认：没有产生强烈黑度不足的光源方位(光的入射方向的方位角方向)，因此能够获得优异的黑显示特性，其结果是，能够提高显示的对比度和视认性。

(黑显示状态的散射光强度与角度γs、γg的关系)

接下来，对前面基板的法线方向的散射光强度的峰值(最大散射光强度)、与角度γs、γg的关系进行了研究，由图10表示。这里，除了使角锥棱镜阵列与配线的配置(角度γs、γg)改变之外，使用具有与上述的实验用样品同样的结构的显示装置。此外，令光的入射方向的方位角α为90°、极角为30°。另外，如上述那样，角度γs是从前面基板侧观看时方位角方向x、y、z中与源极配线构成最小角度的方位角方向与源极配线的角度，角度γg是从前面基板侧观看时方位角方向x、y、z中与栅极配线构成最小角度的方位角方向与栅极配线的角度。在本实验中所使用的显示装置中，源极配线和栅极配线，从前面基板侧观看时相互正交，因此上述角度γs和γg的和为30°。

从图10所示的结果可知，当角度γs或角度γg低于7°时，不能充分低地抑制最大散射光强度。这是因为，由源极及栅极配线或黑矩阵引起的散射光强度由于接近峰值而变得比较大，该散射光强度与由角锥棱镜阵列引起的散射光强度的峰重叠。另一方面，如果角度γs和γg均为7°以上(γmin≥7°)，则能够使2个散射的峰充分地错开，因此能够降低最大散射光强度。

另外，如上述那样，在现有的反射型显示装置中，使至少一部分被配线覆盖的角锥棱镜的数量减少来抑制递归反射特性的降低，因此使配线与角锥棱镜的排列方向匹配。然而，经本发明人研究，在MCCA外置结构中，配线与MCCA至少隔开与背面基板的厚度相同的距离配置，当考虑递归反射的偏差量时，由被配线部分地覆盖的角锥棱镜引起的递归反射特性的降低不太大。因此，与不使配线与MCCA的排列方向进行匹配的情况下的缺点相比，将MCCA相对于配线错开7°以上来降低黑度不足的效果，对显示特性的影响更大。因此，根据本实施方式，能够实现比现有的反射型显示装置更优异的显示特性。

本发明在显示装置所使用的角锥棱镜阵列10的形状精度较高的情况下特别有效。这是由于，在参照图9进行说明的实验结果中，实验用样品的最大散射光强度M1比参照用样品的最大散射光强度M2降低了约17％，角锥棱镜阵列10的形状精度越高，由角锥棱镜阵列10引起的散射光强度越低，因此能够将最大散射光强度抑制得更低，能够获得更高的效果。在例如提高角锥棱镜阵列10的形状精度，将由角锥棱镜阵列10的棱线部和谷线部引起的散射抑制到与源极及栅极配线或黑矩阵引起的散射为相同程度时，能够使最大散射光强度比现有降低约50％((M2-M1)/M1＝0.5)，因此能够更有效地降低由从特定方向射入的光引起的黑度不足。

角锥棱镜阵列10的形状精度，能够通过测定角锥棱镜阵列的回归反射率进行评价，当使用获得例如66％以上100％以下的回归反射率的角锥棱镜阵列时，能够充分地抑制形状不良。

本实施方式中的角锥棱镜阵列10，能够按照例如以下的方式制作。首先，如在本申请人的日本特开2003-66211号中所记载的方法那样，利用相对于结晶基板的各向异性蚀刻，形成具有立体角锥棱镜阵列形状的原盘。接着，将该形状转印于树脂材料，形成树脂层42。然后，通过将金属层(例如Ag层)44形成于树脂层42之上，能够获得角锥棱镜阵列10。

角锥棱镜阵列10的排列间距优选为3μm以上。如果排列间距为3μm以上，则使用上述方法，能够以更高的精度形成角锥棱镜阵列10，因此，不仅能够获得较高的回归反射特性，还能够通过适用本发明而更有效地抑制黑度不足。另一方面，排列间距优选为例如1000μm以下。由此，能够使排列间距为瞳孔直径的大约一半以下，因此能够获得充分的黑显示。

接下来，对本实施方式的显示装置100的黑显示特性进行说明。在本例中，作为角锥棱镜阵列10，使用以上述的方法制作出的立体角锥棱镜阵列(排列间距：24μm，回归反射率：66％)。此外，当从前面基板30的法线方向观看时，源极配线34和栅极配线35各自与构成角锥棱镜阵列10的各单位结构(角锥棱镜)的3个面各自的法线方向的在假想面上的方位角方向x、y、z所构成的角度中最小的角度γmin为15°。

图11是对显示装置100在黑显示状态时光的入射方向(方位角A)与前面基板的法线方向的散射光强度之间的关系进行例示的曲线。使光的入射方向的极角β为30°。曲线的纵轴的散射光强度(％)的定义与参照图9进行描述的定义相同。

如图所示的线60是在角锥棱镜阵列10散射、沿前面基板30的法线方向射出的光的强度，在光的入射方向的方位角A为15°、75°、135°、195°、255°、315°时具有峰。线62是在源极配线34、栅极配线35或黑矩阵40散射、沿前面基板30的法线方向射出的光的强度，在光的入射方向的方位角A为0°、90°、180°、270°时具有峰。上述光的强度的峰的位置相互不重叠，因此即使将这些光的强度相加，散射光强度的最大值，如线64所示那样，也与线60、62的各自的峰值为大致相同的值。从而，可知：无论使光从哪个方位角方向射入，均不会产生如在γmin为0°的情况下(例如图6(b))能够观察到的那样大的峰，因此不会观察到特别强的黑度不足。

接下来，参照附图，对以下配置进行具体说明：在从前面基板30一侧观看时，源极配线34和栅极配线35正交的情况下角锥棱镜阵列10与配线34、35的配置。

图12(a)是从前面基板侧观看到的平面图，是表示本实施方式的源极及栅极配线的延伸方向34d、35d与角锥棱镜阵列10的各单位结构(角锥棱镜)的3个面各自的法线方向的在假想面上的方位角方向x、y、z之间的关系的一个例子的图。为了满足上述的配置关系(γmin≥7°)，则需要：源极配线的方向34d与方位角方向x、y、z中与栅极配线的方向34d构成最小角度的方位角方向(这里是方位角方向x)的构成角度γs为7°以上，并且栅极配线的方向35d与方位角方向x、y、z中与栅极配线的方向35d构成最小角度的方位角方向(这里是方位角方向y)的构成角度γg为7°以上。这里，当源极配线的方向34d和栅极配线的方向35d正交时，上述角度γs和角度γg的和为30°(γs+γg＝30°)。在该情况下，由于角度γs和角度γg均为7°以上(γs≥7°，γg≥7°)，因此，如图12(b)所示那样，需要角度γs和角度γg均为7°以上15°以下(7°≤γs≤15°，7°≤γg≤15°)。另外，在如图所示的例子中，角度γs、γg为15°以下，但是该角度γs、γg的上限值根据源极配线的方向34d和栅极配线的方向35d之间的角度而改变。

本实施方式的显示装置的结构，不限定于参照图7(a)～(c)进行说明的结构。

本实施方式中的角锥棱镜阵列10具有二维排列有具有包括相互正交的3个面的凹部(角锥棱镜)的单位结构的结构即可，不限定于立体角锥棱镜阵列。图13(a)～(c)分别是角锥棱镜阵列的其他例子的俯视图。

在图13(a)所例示的MCCA中，排列有由相互正交的直角等腰三角形的3个面构成的角锥棱镜。各角锥棱镜，在俯视图上，用正三角形表示。在图13(b)所例示的MCCA中，在俯视图上，排列有用以底点为中心的正六边形表示的角锥棱镜。此外，在图13(c)所例示的MCCA中，在俯视图上，排列有用以底点为中心的长方形表示的角锥棱镜。

此外，在本实施方式中，从前面基板的法线方向观看，角锥棱镜阵列10的棱线部和谷线部的方位角方向与源极配线34及栅极配线35的构成角度为7°以上即可，角锥棱镜阵列10、源极配线34和栅极配线35的配置，不限定于如图7(c)所例示的配置。

图14是表示角锥棱镜阵列10、源极配线34和栅极配线35的其他的配置例的平面图。如图14所例示的那样，源极配线34和栅极配线35也可以不相互正交，源极配线34和/或栅极配线35也可以锯齿状地延伸。

本发明不仅能够适用于MCCA外置结构的显示装置，还能够适用于具有在显示面板的2个基板之间配置MCCA的结构(以下，称为“MCCA内置结构”)的显示装置。在MCCA内置结构中，在显示面板的光调制层和背面基板之间配置有MCCA(例如专利文献3)。在这样的结构中，由于与配线相比MCCA配置于观察者一侧，因此大幅地降低由配线引起的散射的影响，但是会产生彩色滤光片的黑矩阵引起的散射。从而，通过适用本发明，能够降低由于由黑矩阵引起的散射光强度的峰、与由MCCA引起的散射光强度的峰重叠而产生的强烈黑度不足，因此能够提高黑显示特性。

产业上可利用性

本发明能够适用于具备回归反射层的反射型显示装置，抑制由从特定方向射入回归反射层的光引起的黑度不足、灰度等级反转等显示特性的降低，能够实现对比度高、或视认性优异的显示。本发明能够特别适用于具有以微小间距排列、且形状精度优异的角锥棱镜阵列的反射型显示装置。

Claims (8)

1.一种反射型显示装置，其具备：

能够根据所施加的电压以像素单位在光学特性不同的第一状态与第二状态之间进行切换的光调制层；

将所述光调制层保持在中间的前面基板和背面基板；和

配置于所述光调制层的背面侧、且具有沿着与所述前面基板和所述背面基板的表面平行的一个平面二维排列的多个单位结构的回归反射层，

所述反射型显示装置利用来自所述回归反射层的反射光进行显示，该反射型显示装置的特征在于，包括：

栅极配线，其形成于所述背面基板；

源极配线，其形成于所述背面基板且当从所述前面基板侧观看时与所述栅极配线交叉；

开关元件，其形成在所述背面基板上，响应被供给到对应的栅极配线的信号而进行动作；

像素电极，其能够通过所述开关元件与对应的源极配线电连接；和

相对电极，其与所述像素电极相对地配置，

所述回归反射层的各单位结构具有包括相互正交的3个面的凹部，

当从所述前面基板侧观看时，所述栅极配线和源极配线分别相对于所述各单位结构的所述3个面各自的法线方向的在所述平面上的方位角方向，均构成7°以上的角度。

2.如权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于：

当从所述前面基板侧观看时，所述栅极配线与所述源极配线大致正交，所述栅极配线，与所述各单位结构的所述3个面各自的法线方向的在所述平面上的方位角方向中与所述栅极配线构成最小角度的方位角方向，构成7°以上15°以下的角度，所述源极配线，与所述各单位结构的所述3个面各自的法线方向的在所述平面上的方位角方向中与所述源极配线构成最小角度的方位角方向，构成7°以上15°以下的角度。

3.如权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于：

所述回归反射层的所述多个单位结构均以大致相同的朝向排列。

4.如权利要求3所述的反射型显示装置，其特征在于：

所述单位结构的所述相互正交的3个面均为正方形。

5.如权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于：

所述回归反射层的回归反射率为66％以上100％以下。

6.如权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于：

所述回归反射层的所述多个单位结构的排列间距为3μm以上1000μm以下。

7.如权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于：

所述回归反射层设置在所述背面基板的背面侧。

8.如权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于：

所述回归反射层设置在所述光调制层与所述背面基板之间。

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