CN1603908A - 反射体及使用其的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可以扩大反射光强度的视角特性，并可以提高比镜面反射角度小的方向上反射光的强度的反射体；以及可以扩大清楚看到显示的视角范围，并可以提高从接近相对于显示面的法线方向的方向观察显示时的目视分辨度的液晶显示装置。其中，在基材上形成的金属膜的表面上以不规则间距形成多个具有光反射性的大径凹部，并在这些大径凹部之间形成直径比其小的多个小径凹部，大径凹部的内表面上具有作为球面或者非球面的一部分的曲面，小径凹部的内表面具有作为球面或者非球面的一部分的曲面，表面形成多个大径凹部及小径凹部的金属膜在相邻接的凹部的边界上在纵剖面的剖面曲线的倾斜是不连续的。液晶显示装置，其是在液晶单元上内贴或者外贴反射体。

Description

反射体及使用其的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种反射体及使用其的液晶显示装置。
背景技术
一般，液晶显示装置的显示形态有：具有背光的被称为半透过型、透过型的，以及被称为反射型的。反射型液晶显示装置是只利用太阳光、照明光等外光而不使用背光来进行显示的液晶显示装置，多用于例如要求薄型、轻量化、低耗电的便携式信息终端等中。另外，半透过型液晶显示装置是在不能充分得到外光的环境中点亮背光而以透过模式进行动作，而在可以充分得到外光的情况下以不点亮背光的反射模式进行动作的，多用于移动电话或者笔记本型个人电脑(笔记本型PC)等便携式电子设备中。
半透过型或者反射型液晶显示装置的显示性能中，要求在反射模式时具有明亮的显示性能。为了实现该显示性能，从外部入射的光在液晶面板内部被反射，再者，向外部射出的光的散射性能的控制很重要。因此，为了使这些液晶显示装置具有相对于显示面，使来自所有角度的入射光向显示方向(观察者侧)反射的功能，而通过设置在液晶面板内部或者外部的反射板具有散射性能的方式，或者，在液晶面板内部形成散射层，使光透过散射层时散射的前方散射方式等来构成液晶显示装置的。
图14是表示在液晶面板内部设置具有散射性能的反射板的现有反射型液晶显示装置的实例的侧面剖视图(例如，参照专利文献1，日本专利第3019058号公报)。
该反射型液晶显示装置，从光的入射方向来看，依次具有透光性的对向基板101、液晶层110以及光反射性元件基板102，元件基板102上设置有将透过对向基板101的光Q反射并散射的反射型散射带。散射带由表面具有凹凸122a的高反射率金属膜122及其下层的绝缘层128所构成的反射板130构成，该反射板130的1个像素内被划分为两个区域：具有指向性强的反射特性的区域B和具有散射性强的反射特性的区域A，各区域形成平均倾斜角度互不相同的凹凸面。
该反射板130是通过以磨砂法等在玻璃或者硅氧化膜上形成初始凹凸，然后以氢氟酸水溶液蚀刻，在其上部形成Al膜从而制成的，如图15所示，高反射率金属膜122的凸部122c和凸部122c的连接部(边界部)122e具有曲面，凹部122b和凹部122b的连接部(边界部)122d也具有曲面。因此，该高反射率金属膜122的纵剖面的剖面曲线的倾斜是连续的，换言之，纵剖面的剖面曲线的一次微分系数是连续的。
图16是表示图14的反射型液晶显示装置所具备的反射板的反射特性的示意图，图16的曲线(A)是图14所示区域B的反射特性，图16的曲线(B)是图14所示区域A的反射特性。这里，反射特性是将白色光源固定在相对于反射板面的法线方向，使用来检测反射光强度的检测器回转，而测出反射光的出射角度的相关性的。反射特性(A)、(B)分别表示相对于入射光的镜面反射角度而呈高斯分布型的反射特性。1个像素的最终的反射特性表示图16所示的反射特性(C)，该反射特性也表示相对于入射光的镜面反射角度而呈高斯分布型的反射特性。
但是，在移动电话或者笔记本型PC等便携式信息终端之类使显示面倾斜使用的电子设备的显示部中组入液晶显示装置的情况下，如图17所示，一般，从接近相对显示面的法线方向H的方向来看的情况较多。另外，一般，观察者(使用者)看显示面(画面)时的主要的观察方向α和法线方向H的夹角θ多在0度～20度的范围内。
图17是本体205上具有由图14的液晶显示装置构成的显示部200的便携式电子设备的使用状态的说明图。在图17中，H是相对于显示部200的法线，Q是入射光，ωo是入射角度(例如30度或者在其之内的角度)。另外，R1是入射角度ωo和反射角度ω相等时的反射光(镜面反射光)，R2是反射角度ω比入射角度ωo小的反射光，R3是反射角度ω比入射角度ωo大的反射光。
从图中也可理解，观察者的视点ob集中在通常接近法线方向H的反射光R2的方向，更具体来说是从法线方向H开始10度的范围内的方向上。对此，反射光R1、R3在从下方仰视显示面的方向、是看不清楚的。因此，考虑到观察者使用的方便，期望在确保宽阔的视野角度的同时，反射角度小的方向的反射强度(反射率)比镜面反射更高。
但是，如图14所示的现有反射型液晶显示装置中，入射光的大部分反射向镜面反射及其附近的方向(表示高斯分布型的反射特性(参照图16))，因此，从镜面反射及其周边的方向来看的显示明亮，而从其他方向(特别是接近对于显示面的法线方向H的方向)来看的显示比从镜面反射方向来看的情况暗。另外，为了有效获取从更倾斜的方向入射的光(例如，从法线方向起的角度超过45度而入射的光)而扩大视野角度时，整体的反射率降低，显示变暗。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的之一在于提供一种可以扩大反射光强度的视角特性，并且可以提高比镜面反射的反射角度小的方向上的反射光的强度的反射体。
另外，本发明的另一目的在于提供一种可以扩大清楚明亮地看到显示的视角范围，并且可以提高从接近相对于液晶显示装置的显示面的法线方向的方向观察显示时的目视分辨度(視認度)的液晶显示装置。
为达成上述目的，本发明采用以下结构。
第1发明的反射体，其特征在于：在基材上形成的金属膜上或者基材的表面上以不规则的间距形成有多个具有光反射性的大径凹部，并在这些大径凹部之间形成有直径比该大径凹部小的多个小径凹部，所述大径凹部的内表面具有作为球面或者非球面的一部分的曲面，并且所述小径凹部的内表面具有作为球面或者非球面的一部分的曲面，表面上形成有所述多个大径凹部及多个小径凹部的金属膜或者基材在相邻接的所述凹部的边界或者在相邻接的凹部之间，纵剖面的剖面曲线的倾斜是不连续的。
第1发明的反射体中，通过在基材上形成的金属膜上或者基材的表面上以不规则的间距形成上述多个大径凹部，可以提高比镜面反射的反射角度小的方向的反射强度(反射率)。另外，通过在上述大径凹部之间形成直径比该大径凹部小的多个小径凹部，可以充分扩大表示反射强度的视角特性的曲线图的平缓部，因此，从倾斜方向入射来的光(例如，从法线方向起的角度超过45度入射的光)也可以有效的反射向使用者的主要观察方向(接近使用者视线的方向)。
从而，根据第1发明的反射体，可以提供一种反射体，其具有可以在广角度范围内提高反射光的强度的反射特性，并且，可以将从各种角度入射的光更多地反射并集中在观察方向上。
第2发明的反射体，其特征在于：在基材上形成的金属膜上或者基材的表面上以不规则的间距形成有多个具有光反射性的大径凸部，并在这些大径凸部之间形成直径比该大径凸部小的多个小径凸部，所述大径凸部的外表面具有作为球面或者非球面的一部分的曲面，并且所述小径凸部的外表面具有作为球面或者非球面的一部分的曲面，表面上形成有所述多个大径凸部及多个小径凸部的金属膜或者基材在相邻接的所述凸部的边界或者在相邻接的凸部之间，纵剖面的剖面曲线的倾斜是不连续的。
第2发明的反射体中，通过在基材上形成的金属膜上或者基材的表面上以不规则的间距形成上述多个大径凸部，可以提高比镜面反射的反射角度小的方向的反射强度(反射率)。另外，通过在上述大径凸部之间形成直径比该大径凸部小的多个小径凸部，可以充分扩大表示反射率的视角特性的曲线图的平缓部，因此，从倾斜方向入射来的光(例如，相对于反射体表面的法线方向角度较大的入射光)也可以有效地反射向使用者的主要观察方向。
从而，根据第2发明，可以提供一种反射体，其具有可以在广角度范围内提高反射光的强度的反射特性，并且，可以将从各种角度入射的光更多地反射并集中在观察方向上。
另外，上述第1～第2发明的反射体中，最好在所述金属膜或者基材上，多个大径凹部和多个小径凹部的面积比或者多个大径凸部和小径凸部的面积比为1∶1～400∶1。
另外，上述第1～第2发明的反射体中，最好所述大径凹部或者大径凸部的直径在5μm以上100μm以下的范围内，并且，深度或者高度在0.1μm以上3μm以下的范围内。
另外，上述第1～第2发明的反射体中，最好在上述大径凹部的内表面或者大径凸部的外表面具有作为球面的一部分的曲面的情况下，该曲面形成为其倾斜角优选分布在-30度～+30度的范围。
另外，上述第1～第2发明的反射体中，最好在上述大径凹部的内表面或者大径凸部的外表面具有作为非球面的一部分的曲面的情况下，上述大径凹部或者大径凸部的一侧部处倾斜角(曲面上任意点的切平面和基材表面所成的角度的绝对值)成为最大。
另外，上述第1～第2发明的反射体中，所述小径凹部的内表面或者小径凸部的外表面，具有下述这样的曲面，该曲面是曲率半径在1μm以上11μm以下的球面或者非球面的一部分，并且该曲面的最大倾斜角在15度以上60度以下。
在本发明中，所谓倾斜角表示的是，在观察所述凹部或者凸部的主要剖面的情况下，0.5μm的微小区间的剖面倾斜(通常，通过精密的光洁度测量仪、AFM等进行测量)。
第3发明的液晶显示装置，其特征在于，其具有：在夹持着液晶层并相面对的一对基板中处于观察侧的一方的基板的内表面一侧设置有电极和配向膜，并在远离观察侧的另一方的基板的内表面一侧设置有电极及配向膜的液晶单元，在所述另一方的基板和设置在其内表面一侧的配向膜之间或者在所述另一方的基板的外表面一侧设置有如权利要求1或2所述的反射体。
根据第3发明的液晶显示装置，其具备：具有在广角度范围内提高反射光强度的反射特性，并且可以将从各种角度入射的光更多地反射并集中在观察方向上的第1或者第2反射体，由此，可以在广角度范围内提高反射光的强度，并且从接近相对于液晶显示装置的显示面的法线方向的方向观察时，显示明亮，并可以提高目视分辨度。
第4发明的液晶显示装置，其特征在于，其具有：在夹持着液晶层并相面对的一对基板中处于观察侧的一方的基板的内表面一侧设置有电极和配向膜，并在远离观察侧的另一方的基板的内表面一侧设置有电极及配向膜的液晶单元，在所述另一方的基板和设置在其内表面一侧的配向膜之间或者在所述另一方的基板的外表面一侧设置有反射体，并在所述一方的基板的外表面一侧设置有光散射层，
所述反射体是，在基材上形成的金属膜的表面上或者基材的表面上以不规则的间距形成有多个具有光反射性的大径凹部或者大径凸部，所述大径凹部的内表面或者大径凸部的外表面具有作为球面或者非球面的一部分的曲面，表面上形成有所述多个大径凹部或者大径凸部的金属膜或者基材在相邻接的所述大径凹部或者大径凸部的边界处，纵剖面的剖面曲线的倾斜是不连续的，
所述光散射层是在由透明树脂或者透明黏着材料构成的矩阵中分散微粒子而成的。
这样构成的第4发明的液晶显示装置，上述结构的反射体内贴或者外贴在上述液晶单元上，由此，可以提高比镜面反射的反射角度小的方向上的反射强度(反射率)。另外，上述结构的光散射层设置在上述液晶单元的外表面一侧，由此，由上述反射体反射的光在通过上述光散射层时被散射，可以扩大反射角度的范围。
根据第4发明的液晶显示装置，可以在广角度范围内提高反射光的强度，并且从接近相对于液晶显示装置的显示面的法线方向的方向观察时，显示明亮，并可以提高目视分辨度。
另外，上述第4发明的液晶显示装置中，所述光散射层的混浊度(ヘイズ)优选是15％以上30％以下的范围。
上述混浊度(霾价)是作为光散射程度的指标的值。上述光扩散层的光散射性过大时，显示画面的显示特性显著降低，上述光扩散层的光散射性过小时，会发生显示画面的虹产生的问题。如果光扩散层的混浊度在15％以上30％以下，可以抑制液晶显示装置的显示特性的降低，同时防止显示画面的虹的产生。
发明效果
通过如上详细叙述的本发明，提供一种反射体，其可以扩大反射光的强度的视角特性，并且可以提高比镜面反射的反射角度小的方向的反射光的强度(反射率)。
另外，通过本发明的液晶显示装置，可以扩大能明亮地看到显示的视角范围，并且可以提高从接近相对于液晶显示装置的显示面的法线方向的方向观察显示时的目视分辨度。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的反射型液晶显示装置的部分剖面结构的示意图；
图2是表示图1的液晶显示装置所具备的反射体的一部分的扩大剖视图；
图3是表示图1的液晶显示装置所具备的反射体的一部分的俯视图；
图4是表示图1的液晶显示装置所具备的反射体的金属反射膜上形成的一个大径凹部的立体图；
图5是表示图4的大径凹部的Y轴方向剖视图；
图6是表示图1的液晶显示装置所具备的反射体的金属反射膜上形成的第2实例的大径凹部之一的立体图；
图7是表示图6的大径凹部的Y轴方向剖视图；
图8是表示图6的大径凹部的X轴方向剖视图；
图9是表示本发明的液晶显示装置的金属反射膜上形成的第3实例的大径凹部之一的立体图；
图10是表示在大径凹部之间形成小径凹部的反射体(实施例1)和未形成小径凹部的反射体(参考例1)以及现有反射板(比较例1)的各自的反射特性的示意图；
图11是表示参考例1的反射体的一部分的俯视图；
图12是表示形成图6的大径凹部的反射体和形成图9的大径凹部的反射体各自的反射特性的示意图；
图13是表示本发明的第2实施方式的反射型液晶显示装置的部分剖面结构的示意图；
图14是表示现有反射型液晶显示装置的实例的侧面剖视图；
图15是表示图14的反射型液晶显示装置所具备的反射体的反射层的剖视图；
图16是表示图14的反射型液晶显示装置所具备的反射板的反射特性的图；
图17是表示便携式电子设备所具备的液晶显示装置的使用状态的图。
具体实施方式
下面，根据附图具体说明本发明的实施方式。而且，以下所有附图中，为了便于看图，使各构成要件的膜厚和尺寸的比例等的表示适当不同。
(第1实施方式)
图1是模式性地表示本发明的第1实施方式的单纯矩阵型的反射型液晶显示装置的部分剖面结构示意图。
图1中，该反射型液晶显示装置1的结构是，将夹持着液晶层30且相对向的透明玻璃等构成的第1基板10(远离观察侧的另一方的基板)、第2基板20(作为观察侧一方的基板)通过呈环状设置在该两片基板10、20的边缘部位的密封材料(省略图示)粘结从而成为一体。
在第1基板10的内表面侧(液晶层30侧)上依次层叠形成反射体47、根据期望形成的透明中介层53、用于进行彩色显示的彩色滤光片13、用于使彩色滤光片13导致的凹凸平坦化的保护膜(オ一バ一コ一ト膜)(透明平坦化层)14、用于驱动液晶层30的透明电极层(电极)25、以及用于控制构成液晶层30的液晶分子的配向的配向膜16。另外，第2基板20的内表面侧(液晶层30侧)依次层叠形成透明电极层(电极)25、保护膜24以及配向膜26。
另外，构成下述这样的单纯矩阵型液晶装置：夹持着液晶层30的透明电极层15和透明电极层25形成相互正交的条纹状而其交点区域成为像素。
上述第1基板10和第2基板20通过设置在这些基板之间的各构成部件构成液晶单元35b。
在第2基板20的液晶层30侧的相反一侧(第2基板20的外表面侧)上依次层叠着相位差板27和偏光板28。
图2是表示本实施方式的液晶显示装置所具有的反射体47的一部分的扩大剖视图，图3是表示从观察侧看时的反射体的一部分的俯视图。
该反射体47由有机膜11和该有机膜11上形成的金属反射膜(金属膜)12构成。有机膜11的设置是用于给予其上形成的金属反射膜12凹凸形状从而有效散射反射光。
金属反射膜12的表面上，如图2和图3所示，具有光反射性的多个大径凹部70以不规则的间距形成，这些大径凹部70和大径凹部70之间形成多个直径比该大径凹部70小的小径凹部60。如图2所示，该反射体47的金属膜12的剖面形状是，凹部间的边界上的纵剖面的剖面曲线的倾斜是不连续的，换言之，纵剖面的剖面曲线的一次微分系数是不连续的。
图4是表示在该实施例的金属反射膜12上形成的一个大径凹部70的立体图，图5是该大径凹部70的Y轴方向剖视图。
大径凹部70的内表面的结构是，在该实施方式中具有作为非球面的一部分的曲面，在设置多个这种大径凹部70的状态下的金属反射膜中以预定角度(例如30°)入射的光的扩散反射光的反射强度分布以其镜面反射角度为中心不对称。
具体来说，该大径凹部70由曲率小的第1曲面和曲率大的第2曲面构成，第1曲面和第2曲面在图5所示的Y轴方向剖面上分别具有，以从大径凹部70的一方的周边部S1到最深点D的第1曲线A1，以及，和第1曲线A1平滑连结并从大径凹部70的最深点D到另一方的周边部S2的第2曲线B1进行表示的形状。
该最深点D处于从大径凹部70的中心O向y方向偏移的位置，相对于基板10的水平面的第1曲线A1的倾斜角以及第2曲线B1的倾斜角的绝对值的平均值分别被不规则地分散设定在1°～89°、0.5°～88°的各范围内，第1曲线A1的倾斜角的平均值与第2曲线B1的相比更大。另外，表示最大倾斜角的第1曲线A1的周边部S1处的倾斜角δa在大径凹部70中不规则地分散在大致4°～35°的范围内。
由此，各大径凹部70的深度d不规则地分散设定在0.25μm以上3μm以下的范围内。这是因为在大径凹部70的深度d不足0.25μm的情况下，很难充分得到反射光的扩散效果，另外，在深度超过3μm的情况下，在后工序中使凹部平坦化时在顶部不能被平坦化膜埋平，很难得到所期望的平坦性。另外，在深度d超过3μm的情况下，通过使平坦化膜的厚度超过该深度，面板在高温、高湿度的条件下其面板外周部或者端子部附近的平坦化膜容易发生收缩、断裂等，因而非优选范围。
另外，大径凹部70的直径L(在图5的Y轴方向剖面上凹部70的开口部的最大直径)被不规则地分散设定在5μm以上100μm以下的范围内。大径凹部70的直径L不足5μm时，由于用于形成反射体的模型的制造上的限制，加工时间变长，直径L超过100μm时，很难形成只得到所期望的反射特性的形状，此外，容易发生产生干涉光等问题。另外，大径凹部70的直径L也被称为压痕径。
另外，相邻接的大径凹部70的间距是随机设置的，可以防止大径凹部70的排列和液晶显示面板内的其他的规则图形之间的干涉引起的莫尔条纹的产生。
这里，所谓“大径凹部的深度”是指从没有形成凹部的部分的金属反射膜12的表面S到大径凹部的底部的距离，所谓“相邻接的大径凹部的间距”是指从平面上看时，大径凹部的中心间的距离。
小径凹部60的内表面的结构是，其具有作为球面或者非球面的一部分的曲面，通过将这些小径凹部60形成在上述大径凹部70和大径凹部70之间，可以充分扩大表示以预定角度(例如30°)入射到金属反射膜12中的光的扩散反射光的反射强度分布的曲线图(表示反射率的视角特性的曲线图)的平缓部(裾野)。
具体来说，该小径凹部60中，上述曲面的曲率半径被不规则地分散设定在1μm以上11μm以下的范围内，另外，上述曲面的最大倾斜角被不规则地分散设定在15度以上60度以下的范围内，优选是在18度以上60度以下的范围内。
小径凹部60的上述曲面的曲率半径不足1μm时，由于用于形成反射体的模型加工时很难稳定加工，另外，上述曲面的曲率半径超过11μm时，其和大径凹部形状相同，因而很难得到本发明的效果。上述曲面的曲率半径优选被不规则地分散设定在1μm以上10μm以下的范围内。
这是因为，小径凹部60的上述曲面的最大倾斜角不足15度时，其反射特性和大径凹部70相同，因而很难得到本发明的效果，另外，上述曲面的最大倾斜角超过60度时，反射率会降低。
另外，小径凹部60的深度d1不规则地分散在0.25μm以上3μm以下的范围内。这是因为在小径凹部60的深度d1不足0.25μm的情况下，很难充分得到反射光的扩散效果，在深度超过3μm的情况下，在后工序中使凹部平坦化时在顶部不能被平坦化膜埋平，很难得到所期望的平坦性。另外，在深度d1超过3μm时，平坦化膜的厚度也超过3μm，液晶显示面板在高温、高湿度的条件下很容易产生可靠性的问题。
另外，小径凹部60的直径L1(在图2的Y轴方向剖面上，凹部60的开口部的最大直径)被不规则地分散设定在比大径凹部70的直径L小的范围内，优选被不规则地分散设定在1.4μm以上14μm以下的范围内。此外，小径凹部60的直径L1也被称为压痕径。
另外，相邻接的小径凹部60的间距是随机设置的，可以防止小径凹部60的排列引起的莫尔条纹的产生。
这里，所谓“小径凹部的深度”是指从没有形成凹部的部分的金属反射膜12的表面S到小径凹部的底部的距离，所谓“相邻接的小径凹部的间距”是指从平面上看时，小径凹部的中心间的距离。
另外，本实施方式的反射体47中，多个大径凹部和多个小径凹部的面积比优选在1∶1～400∶1，多个大径凹部70的合计面积优选是多个小径凹部60的合计面积的1～400倍。
多个大径凹部70的合计面积不足多个小径凹部60的合计面积的1倍时，由大径凹部70得到的主反射特性区域的反射率降低。另外，多个大径凹部70的合计面积超过多个小径凹部60的合计面积的400倍时，会降低扩大反射特性的平缓部的效果。
图10的实线是表示如上构成的反射体47的反射特性的一个实例的曲线图，所表示的是，相对于金属反射膜表面S从上述y方向一侧以30°的入射角照射外光，使视角以作为相对于金属反射膜表面S的镜面反射的方向的30°的位置为中心，相对于金属反射膜表面S的法线方向(垂线方向)从-20°的位置摆动到80°的位置时的受射角θ和反射强度(亮度)的关系。
此外，具有图10的实线所表示的反射特性时的反射体(实施例1)的各构成要件的尺寸如下。
关于多个大径凹部70，压痕径不规则地形成在5.9μm～7.7μm的范围内，深度d不规则地(0.8μm、1.0μm、1.1μm、1.4μm的混合)形成在0.8μm～1.4μm的范围内，曲面的最大倾斜角不规则地形成在15.6度～20.5度的范围内，曲面的曲率半径是22μm。
关于多个小径凹部60，压痕径不规则地形成在3.5μm～5.0μm的范围内，深度d1不规则地(0.6μm、0.8μm、1.0μm、1.2μm的混合)形成在0.6μm～1.2μm的范围内，最大倾斜角不规则地形成在18.6度～27.0度的范围内，曲面的曲率半径是11μm。
此外，在图10中，以除了没有形成小径凹部以外和实施例1的反射体相同的图11所示的反射体47a(只形成多个大径凹部70的反射体)作为参考例1，该参考例1的反射体47a的受射角和反射强度的关系以虚线一并表示。图11是表示从观察侧看时的参考例1的反射体47a的一部分的俯视图。
另外，在图10中，为了比较而将图14所示的现有反射型液晶显示装置所具备的反射板作为比较例1，该比较例1的反射板的受射角和反射强度的关系以点划线一并表示。
如图10所示，在大径凹部间形成小径凹部的实施例1的反射体中，从y方向一侧以30°的角度入射到液晶面板中的光的反射光的强度大的范围是，以作为镜面反射方向的受射角30°为中心扩大到比上述镜面反射方向大的受射角及比上述镜面反射方向小的受射角，因此，和具有高斯分布型的反射特性的比较例1的反射板相比，扩大了反射光量高的区域，因而，比镜面反射角度小的受射角度的反射强度变大，亮度变高。另外，可知实施例1的反射体，和只形成多个大径凹部的参考例1的反射体相比，反射强度大的受射角度范围扩大，能够将表示反射强度的视野角特性的曲线图的平缓部充分扩大。
根据本实施方式的反射体47，具有反射光的强度在广角度范围内变高的反射特性，并且，可以将从各种角度入射的光反射并集中在更多的观察方向上。
根据本实施方式的反射型液晶显示装置1，具有反射光的强度在广角度范围内变高的反射特性，并且，具备可以将从各种角度入射的光反射并集中在更多的观察方向上的反射体47，由此，反射光的强度可以在广角度范围内变高，并且从接近相对于液晶显示装置的显示面的法线方向的方向观察时(尤其是使用者的主要观察方向α1和法线方向H1所成的角度θ在0度至20度的范围内时)的显示明亮，并可以提高目视分辨度。
接着，根据图6～图8对本实施方式的液晶显示装置所具备的反射体的金属反射膜上形成的多个大径凹部形状的第2实例进行说明。图6是表示第2实例的大径凹部80之一的立体图，图7、图8分别是本大径凹部80的Y轴方向剖视图、X轴方向剖视图。
第2实例的大径凹部80是将液晶显示装置1的反射体47的大径凹部(第1实例的大径凹部)70的内表面形状变形而得到的，和上述大径凹部70相同，可以使反射光具有指向性。
具体来说，第2实例的大径凹部80和上述第1实例的大径凹部70相同，都是由曲率小的第1曲面和曲率大的第2曲面构成的，第1曲面和第2曲面在图7所示的Y轴方向剖面上分别具有，以从大径凹部80的一方的周边部S1到最深点D的第1曲线A’，以及，和第1曲线A’平滑连结并从凹部80的最深点D到另一方的周边部S2的第2曲线B’进行表示的形状。
该最深点D处于从大径凹部80的中心O向y方向偏移的位置，相对于金属反射膜表面S的第1曲线A’的倾斜角以及第2曲线B’的倾斜角的绝对值的平均值分别被不规则地分散设定在2°～90°、1°～89°的各范围内，第1曲线A’的倾斜角的平均值与第2曲线B’的相比更大。另外，表示最大倾斜角的第1曲线A’的周边部S1的倾斜角δa在各大径凹部80中不规则地分散在大致4°～35°的范围内。由此，各大径凹部80的深度d不规则地分散设定在0.25μm～3μm的范围内。
另外，大径凹部80的直径L(在图7的Y轴方向剖面上凹部80的开口部的最大直径)被不规则地分散设定在5μm以上100μm以下的范围内。
另外，相邻接的大径凹部80的间距是随机设置的。
另一方面，第1曲面及第2曲面均相对于图8所示的X轴方向剖面上的中心O成大致左右对称的形状。该X轴方向剖面的形状是，在最深点D的周边处成为曲率大的(即，接近直线的平滑的)曲线E，相对于其金属反射膜表面S的倾斜角的绝对值处于大致10°以下。另外，深型的曲线F、G的相对于基板表面S的倾斜角的绝对值不规则地分散在例如2°～9°的范围内。
图12的实线是表示设置多个上述的大径凹部80的状态下(未设置小径凹部60的情况下)的金属反射膜的反射特性的一个实例的曲线图，所表示的是，相对于金属反射膜表面S，从上述y方向以入射角30°照射外光，使视角以作为相对于金属反射膜表面S的镜面反射的方向的30°的位置为中心，相对于金属反射膜表面S的法线方向(垂线方向)从0°的位置摆动到60°的位置时的受射角θ和反射强度(亮度)的关系。
在设置多个大径凹部80的状态下(未设置小径凹部60的情况下)的金属反射膜上，从y方向一侧以30°的角度入射到液晶显示装置中的光的反射光，从作为镜面反射方向的受射角度30°附近到比其小的角度(20°附近)上，其亮度比后述的第3实例的设置多个大径凹部90的状态下(未设置小径凹部60的情况下)的亮度更大。即，大径凹部80的最深点D处于从凹部80的中心O向y方向一侧偏移的位置，因此，由第2曲面B’反射的光的比例比由第1曲面A’反射的更大，和y方向相对一侧的反射显示更亮。另外，大径凹部80的最深点D附近成为平滑的曲面，因此，镜面反射方向的反射强度也得到提高。
此外，在上述的大径凹部80、80之间，具有形成上述小径凹部60的金属反射膜的反射体(实施例2)的反射特性可以表示和如图10的实线所示的反射体相同的反射特性，从y方向一侧以30°的角度入射的光的反射光的强度大的范围是，以作为镜面反射方向的受射角30°为中心扩大到比上述镜面反射方向大的受射角及比上述镜面反射方向小的受射角，因此，和具有高斯分布型的反射特性的比较例1的反射板相比，扩大了反射光量高的区域，因而，比镜面反射角度小的受射角度的反射强度变大，亮度变高。另外，实施例2的反射体和只形成多个大径凹部80的反射体相比，反射强度大、受射角度范围广，能够将表示反射强度的视野角特性的曲线图的平缓部充分扩大。
接着，通过图9对本实施方式的液晶显示装置所具有的反射体的金属反射膜上形成的多个大径凹部形状的第3实例进行说明。图9是表示第3实例的大径凹部90之一的剖视图。
第3实例的大径凹部90是将液晶显示装置1的反射体47的大径凹部(第1实例的大径凹部)70的内表面形状变形而得到的。
第3实例的大径凹部90的内表面具有作为球面一部分的曲面，在设置多个这种大径凹部90的状态下的金属反射膜中以预定角度(例如30°)入射的光的扩散反射光的反射强度分布以其镜面反射角度为中心在广范围内大致对称。具体来说，大径凹部90的内表面的倾斜角θg被设定在例如-30°以上+30°以下的范围内。而且，大径凹部70的直径L也称为压痕径。
另外，相邻接的大径凹部90的间距是随机设置的，可以防止大径凹部90的排列引起的莫尔条纹的产生。
另外，大径凹部27的直径L(图9中凹部90的开口部的最大直径)被不规则地分散设定在5μm以上100μm以下的范围内。
并且，大径凹部90的深度被不规则地分散形成在0.1μm以上3μm以下的范围内。这是因为，在大径凹部90的深度不足0.1μm的情况下，很难充分得到反射光的扩散效果，另外，在深度超过3μm的情况下，为了满足上述内表面的倾斜角的条件必须扩大大径凹部90的间距，恐怕会产生莫尔条纹。
这里，所谓“大径凹部90的深度”是指从没有形成大径凹部90的部分的金属反射膜12的表面S到大径凹部90的底部的距离，所谓“相邻接的大径凹部90的间距”是指从平面上看时，具有圆形形状的大径凹部90的中心间的距离。另外，所谓“大径凹部90的内表面的倾斜角”是指，如图9所示，在大径凹部90的内表面的任意位置上取0.5μm宽度的微小范围时，相对于该微小范围内的斜面的水平面(金属反射模12的表面S)的角度θg。该角度θg的正负是相对于未形成大径凹部90的部分的金属反射膜12的表面上竖起的法线的，例如将图9的右侧的斜面定义为正，左侧的斜面定义为负。
图12的虚线是表示在设置多个上述的大径凹部90的状态下(未设置小径凹部60的情况下)的金属反射膜的反射特性的一个实例的曲线图，所表示的是，相对于金属反射膜表面S，从上述y方向以入射角30°照射外光，使视角以作为相对于金属反射膜表面S的镜面反射的方向的30°的位置为中心，相对于金属反射膜表面S的法线方向(垂线方向)从0°的位置摆动到60°的位置时的受射角θ和反射强度(亮度)的关系。
在设置多个大径凹部90的状态下(未设置小径凹部60的情况下)的金属反射膜上，反射强度的最大值以镜面反射方向为中心扩大到比上述镜面反射角度大的受射角度及比上述镜面反射角度小的受射角度，因此，和具有高斯分布型的反射特性的现有反射板(比较例1)相比，扩大了反射光量高的区域，因而，比镜面反射角度小的受射角度的反射光量变多，亮度变高。
此外，在上述的大径凹部90、90之间，具有形成了上述小径凹部60的金属反射膜的反射体(实施例3)的反射特性可以表示和如图10的实线所示的反射体47相同的反射特性，从y方向一侧以30°的角度入射的光的反射光的强度大的范围是，以作为镜面反射方向的受射角30°为中心扩大到比上述镜面反射方向大的受射角及比上述镜面反射方向小的受射角，因此，和具有高斯分布型的反射特性的比较例1的反射板相比，扩大了反射光量高的区域，因而，比镜面反射角度小的受射角度的反射强度变大，亮度变高。此外，能够除掉超过该角度范围则亮度急剧下降这样的不适情况。另外，实施例3的反射体和只形成多个大径凹部90的反射体相比，反射强度大的受射角度范围扩大，能够将表示反射强度的视野角特性的曲线图的平缓部充分扩大。
(第2实施方式)
接着，就作为本发明的第2实施方式的反射型液晶显示装置进行说明。
图13是表示第2实施方式的反射型液晶显示装置的部分剖面结构的示意图。
第2实施方式的反射型液晶显示装置100和图1～图3所示第1反射型液晶显示装置1的不同点在于，设置在液晶单元内的反射体的结构，以及，在构成液晶单元的一对基板10、20中作为观察侧一方的基板20的外面侧设置有光散射层29。
作为本实施方式的反射型液晶显示装置100所具备的反射体47a由有机膜11a和在该有机膜11a上形成的金属反射膜(金属膜)12a构成的。
图11是表示从观察侧看时的反射体47a的一部分的俯视图。
本实施方式的反射体47a所具备的金属反射膜12a，除了未在大径凹部70、70之间形成小径凹部以外，和第1实施方式的金属反射膜12相同。即，在本实施方式的反射体47a的表面(金属反射膜12a的表面)上以不规则的间距形成多个大径凹部70。
本实施方式的反射体47a所具备的金属反射膜12a形成为相邻接的大径凹部70的边界上的纵剖面的剖面曲线的倾斜是不连续的。
光散射层29是将微粒子分散在由透明树脂或者透明黏着材料构成的矩阵中而形成的。
光散射层29的光散射的程度可以通过改变上述微粒子、上述矩阵的材质、微粒子的含量等条件来加以控制。
光散射层29的光散射的程度优选是混浊度(％)(ヘイズ)在15％以上30％以下的范围内。
这里，所谓混浊度(霾价)是表示相对于全部光线的透过率(单位：％)的扩散透过率(单位：％)的比例的值，是光散射的程度的指标。本发明的混浊度的值是通过根据JIS K 7105的测定方法得到的值。
作为上述微粒子，粒径优选在1μm以上20μm以下，更优选的是在3μm以上15μm以下。作为上述微粒子的具体例子，可以列举由二氧化硅、苯乙烯-丁二烯共聚合体、二乙烯基苯、聚氨酯树脂、硅氧烷树脂、环氧树脂、聚乙烯构成的微粒子。
另外，作为上述矩阵，可以列举丙烯酸类树脂、聚氨酯类树脂。
对于上述矩阵的微粒子添加量，优选在0.1质量％～10质量％的范围内。添加量不足0.1质量％时，看不到微粒子的添加效果，因而并非优选的，添加量超过10质量％时，光的散射过大，因此光的反射效率变差，画面变暗，显示画面的对比度降低，因而并非优选的。
光散射层29的厚度优选在30μm以上200μm以下的范围。厚度不足30μm时，光散射效果不充分，另外，厚度超过200μm时，光的散射过大，因而这两种情况中的任何一种都不是优选的。
本实施方式的反射型液晶显示装置100中，上述结构的反射体47a内附在上述液晶单元35c，由此，可以提高比镜面反射的反射角度小的方向的反射强度(反射率)。另外，上述结构的光散射层29设置在上述液晶单元35c的外表面侧，由此，由上述反射体47a反射的光在通过上述光散射层29时被散射，可以扩大反射角度的范围。从而，根据本实施方式的反射型液晶显示装置100，可以在广角度范围内提高反射光的强度，并且从接近相对于液晶显示装置的显示面的法线方向的方向观察时，显示明亮，可以提高目视分辨度。
而且，第1～第2实施方式的反射型液晶显示装置中，虽然说明了将用于反射从外部入射的光的反射体内置于基板10和基板20之间的反射体内贴型的情况，但是，也可以是将反射体设置在基板10的外侧的反射体外贴型。
另外，在第1～第2实施方式的反射型液晶显示装置中，虽然就第2基板20和偏光板28之间设置1片相位差板的情况进行了说明，但是，也可以设置多片相位差板。
另外，在第1～第2实施方式中，虽然就本发明的液晶显示装置适用于反射型液晶显示装置的情况进行了说明，但是也可以适用于半透过反射型液晶显示装置，在这种情况下，反射体47的金属反射膜上设置微小开口部，或者，也可以使金属反射膜成为半透过性薄膜，并在第1基板10的外面侧设置背光。
另外，在第1～第2实施方式中，虽然就反射体由有机膜和金属反射膜(金属膜)构成的情况进行了说明，但是，也可以通过由氧化铝板等具有光反射型的金属膜制成的基材构成，并通过冲孔机(冲孔工具)的前端冲刻该基材的表面从而形成多个大径凹部，进而，必要时，也可以在这些大径凹部之间形成小径凹部。
另外，在第1～第2实施方式中，虽然在反射体的金属反射膜上形成的多个大径凹部采用的是第1～第3实例的大径凹部的任意其一，但是，如果第1～第3实例的大径凹部的任意一个形成为其凹部一侧朝向基板10一侧(下侧)(换言之，凸部一侧(凹部的相反一侧)朝向基板20一侧(上侧))，也可以用作本发明的反射体的金属反射膜上形成的大径凸部。
另外，第1实施方式中，虽然在反射体的金属反射膜上形成的多个小径凹部采用的是如图2所示的小径凹部60，但是，如果小径凹部形成为其凹部一侧朝向基板10一侧(下侧)(换言之，凸部一侧(凹部的相反一侧)朝向基板20一侧(上侧))，也可以用作本发明的反射体的金属反射膜上形成的小径凸部。
另外，在第1～第2实施方式中，虽然就本发明适用于单纯矩阵型的反射型液晶显示装置的情况进行了说明，但是，同样也可以适用于使用薄膜晶体管或者薄膜二极管的主动矩阵(Active Matrix)型、或者分段(セグメント)型液晶显示装置等中。这些液晶显示装置全都是本发明所包含的。

Claims (8)

1.一种反射体，其特征在于：在基材上形成的金属膜上或者基材的表面上以不规则的间距形成有多个具有光反射性的大径凹部，并在这些大径凹部之间形成有直径比该大径凹部小的多个小径凹部，所述大径凹部的内表面具有作为球面或者非球面的一部分的曲面，并且所述小径凹部的内表面具有作为球面或者非球面的一部分的曲面，表面上形成有所述多个大径凹部及多个小径凹部的金属膜或者基材在相邻接的所述凹部的边界或者在相邻接的凹部之间，纵剖面的剖面曲线的倾斜是不连续的。
2.一种反射体，其特征在于：在基材上形成的金属膜上或者基材的表面上以不规则的间距形成有多个具有光反射性的大径凸部，并在这些大径凸部之间形成直径比该大径凸部小的多个小径凸部，所述大径凸部的外表面具有作为球面或者非球面的一部分的曲面，并且所述小径凸部的外表面具有作为球面或者非球面的一部分的曲面，表面上形成有所述多个大径凸部及多个小径凸部的金属膜或者基材在相邻接的所述凸部的边界或者在相邻接的凸部之间，纵剖面的剖面曲线的倾斜是不连续的。
3.如权利要求1或2所述的反射体，其特征在于，在所述金属膜或者基材上，多个大径凹部和多个小径凹部的面积比或者多个大径凸部和小径凸部的面积比为1∶1～400∶1。
4.如权利要求1或2所述的反射体，其特征在于，所述大径凹部或者大径凸部的直径在5μm以上100μm以下的范围内，并且，深度或者高度在0.1μm以上3μm以下的范围内。
5.如权利要求1或2所述的反射体，其特征在于，所述小径凹部的内表面或者小径凸部的外表面，具有下述这样的曲面，该曲面是曲率半径在1μm以上11μm以下的球面或者非球面的一部分，并且该曲面的最大倾斜角在15度以上60度以下。
6.一种液晶显示装置，其特征在于，其具有：在夹持着液晶层并相面对的一对基板中处于观察侧的一方的基板的内表面一侧设置有电极和配向膜，并在远离观察侧的另一方的基板的内表面一侧设置有电极及配向膜的液晶单元，在所述另一方的基板和设置在其内表面一侧的配向膜之间或者在所述另一方的基板的外表面一侧设置有如权利要求1或2所述的反射体。
7.一种液晶显示装置，其特征在于，其具有：在夹持着液晶层并相面对的一对基板中处于观察侧的一方的基板的内表面一侧设置有电极和配向膜，并在远离观察侧的另一方的基板的内表面一侧设置有电极及配向膜的液晶单元，在所述另一方的基板和设置在其内表面一侧的配向膜之间或者在所述另一方的基板的外表面一侧设置有反射体，并在所述一方的基板的外表面一侧设置有光散射层，
所述反射体是，在基材上形成的金属膜的表面上或者基材的表面上以不规则的间距形成有多个具有光反射性的大径凹部或者大径凸部，所述大径凹部的内表面或者大径凸部的外表面具有作为球面或者非球面的一部分的曲面，表面上形成有所述多个大径凹部或者大径凸部的金属膜或者基材在相邻接的所述大径凹部或者大径凸部的边界处，纵剖面的剖面曲线的倾斜是不连续的，
所述光散射层是在由透明树脂或者透明黏着材料构成的矩阵中分散微粒子而成的。
8.如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述光散射层的混浊度是15％以上30％以下的范围。
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