JP2004061967A - 反射体及び反射型液晶表示装置並びに反射体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】所望の反射特性を得ることができ、しかも干渉パターンが発現するおそれがなく、更に製造プロセスを簡略化することが可能な反射体を提供する。
【解決手段】基板２８の表面に一方向に沿って並ぶ反射斜面２８ｂが複数形成されるとともに一方向の交差方向に沿って反射斜面２８ｂを分断する複数の溝５８が設けられ、かつ少なくとも反射斜面２８ｂに高反射膜が形成されてなり、反射斜面２８ｂの交差方向に沿う幅が各反射斜面２８ｂ毎に異なった幅に設定されるとともに、溝５８のピッチが溝毎に異なったピッチに設定されていることを特徴とする反射体を採用する。
【選択図】 図３
【解決手段】基板２８の表面に一方向に沿って並ぶ反射斜面２８ｂが複数形成されるとともに一方向の交差方向に沿って反射斜面２８ｂを分断する複数の溝５８が設けられ、かつ少なくとも反射斜面２８ｂに高反射膜が形成されてなり、反射斜面２８ｂの交差方向に沿う幅が各反射斜面２８ｂ毎に異なった幅に設定されるとともに、溝５８のピッチが溝毎に異なったピッチに設定されていることを特徴とする反射体を採用する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射体及び反射型液晶表示装置並びに反射体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示装置は、太陽光、照明光等の外光のみを光源として利用する液晶表示装置であり、低消費電力が要求される携帯情報端末等に多く用いられている。また、別の例である半透過型液晶表示装置は、外光が十分得られない環境においてはバックライトを点灯させて透過モードで動作し、外光が十分得られる場合にはバックライトを点灯させない反射モードで動作するものであり、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等の携帯電子機器に多く用いられている。
【０００３】
反射型液晶表示装置には、明るい表示性能を有することが要求される。この表示性能を実現するには、外部より入射した光が、反射型液晶表示装置内部で反射され、再び、外部に出射される光に散乱性能を制御することが重要である。このため反射型液晶表示装置では、液晶表示装置表示面に対して、あらゆる角度からの入射光を表示方向（観察者側）に反射させる機能を持たせるために、液晶表示装置内部あるいは外部に設ける反射板に散乱性能を持たせる方式、あるいは、液晶表示装置内部に散乱層を形成し、光が散乱層を透過するときに散乱する前方散乱方式などで反射型液晶表示装置を構成している。
【０００４】
図２４は、液晶パネル内部に散乱性能を持たせた反射板を設けた従来の反射型液晶表示装置の一例を示す側面断面図である。この反射型液晶表示装置は、光の入射方向から見て、順次、光透過性の対向基板１０１、液晶層１１０、及び光反射性の素子基板１０２を備え、素子基板１０２には、対向基板１０１を透過した光Ｑを反射し、かつ散乱する反射型の散乱帯が設けられている。散乱帯は、表面に凹凸１２２ａを有する高反射率金属膜１２２とこれの下層の絶縁層１２８からなる反射板１３０からなり、この反射板１３０の１画素あたりの領域が指向性の強い反射特性を有する領域Ｂと拡散性の強い反射特性を有する領域Ａの２つの領域に分けられ、各領域には平均傾斜角度が互いに異なる凹凸面が形成されている。
尚、この反射型液晶表示装置は、高反率金属膜１２２の厚みを薄くするか、あるいは透過用細孔を形成することで、半透過型としても使用可能である。
【０００５】
図２５は、この反射型液晶表示装置に備えられた反射板の反射特性を示す図であり、図２５の曲線（Ａ）は、図２４における領域Ｂの反射特性のプロファイルであり、図２５の曲線（Ｂ）は図２４における領域Ａの反射特性のプロファイルであり、図２５の曲線（Ｃ）は１画素全体の反射特性のプロファイルである。この反射特性は、白色光源を反射板面に対して法線方向に固定し、反射光強度を測定するための検出器を回転させ、反射光の出射角度の依存性を測定したものである。
曲線（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ入射光Ｌの正反射角度を中心とするガウス分布形状のプロファイルを示し、各曲線の分布幅は、領域Ａ、Ｂの反射特性をそれぞれ反映したものとなっている。即ち、反射特性（Ｂ）のプロファイルの半値幅が、反射特性（Ａ）のプロファイルの半値幅よりも幅広になっている。
１画素の最終的な反射特性のプロファイルを示す曲線（Ｃ）は、曲線（Ａ）、（Ｂ）と同様に入射光の正反射方向を中心とするガウス分布形状を示し、そのプロファイルの半値幅は１画素全体の平均的なものとなる。
このように、反射板１３０の１画素あたりの領域を、指向性の強い反射特性を有する領域Ａと拡散性の強い反射特性を有する領域Ｂの２つに分けることで、反射輝度特性を制御することが可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２４に示す従来の反射型液晶表示装置では、反射面にランダムな凹凸を有する反射板１３０を用いており、このような反射板１３０を製造するには、サンドブラスト、エッチング、フォトリソグラフィ手法、エンボス加工等により凹凸を形成する手段が取られている。
しかし、この製造方法により得られた反射体においては、所望の反射特性を得るのが困難であったり、反射特性のプロファイルがガウス分布形状となるために干渉パターンが発現するという問題があった。
上記の問題を解決すべく、凹凸形状がある程度制御された反射板を製造する手段があるが、このような反射板を、例えばフォトリソグラフィ技術により製造しようとすると、多数のフォトマスクや加工ツールが必要になり、製造プロセスが長くなるといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、容易に所望の反射特性を得ることができ、かつ左右方向の集光指向制御もでき、しかも干渉パターンが発現するおそれがなく、更に製造プロセスを簡略化することが可能な反射体及び反射体の製造方法並びにこの反射体を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
【０００９】
本発明の反射体は、入射光を反射する反射体であって、基板の表面に一方向に沿って並ぶ反射斜面が複数形成されるとともに前記一方向の交差方向に沿って前記反射斜面を分断する複数の溝が設けられ、かつ少なくとも前記反射斜面に高反射膜が形成されてなることを特徴とする。
また本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、前記反射斜面の前記交差方向に沿う幅が各反射斜面毎に異なった幅に設定されるとともに、前記溝のピッチが溝毎に異なったピッチに設定されていることを特徴とする。
【００１０】
係る反射体によれば、反射斜面を複数設けることにより、反射光の反射角度を任意に制御することができ、反射光の反射角度を観察者の視線に近い方向に接近させることが可能になる。
また、前記反射斜面を分断する複数の溝が設けられているので、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。
更に、反射斜面の幅が各反射斜面毎に異なった幅に設定されるとともに、溝のピッチが溝毎に異なったピッチに設定されているので、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。
尚、反射斜面と溝とが直交していることが好ましいが、所定の角度で交差していても良い。
【００１１】
また、本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、前記反射斜面が、前記交差方向に沿って同一方向に傾斜しており、その傾斜角度θ１が基板面を基準として０°以上２０°以下の範囲内の一定の角度とされていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、前記溝の断面形状がＶ字形状または円弧状であることを特徴とする。
係る反射体によれば、前記溝の断面視形状をＶ字形状または円弧状とすることで、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。
【００１３】
また、本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、前記反射斜面が不規則な凹凸面とされていることを特徴とする。
係る反射体によれば、反射斜面の表面に凹凸面を形成するので、反射光を散乱させて広い角度範囲で輝度を高くできる
【００１４】
また、本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、前記基体が半透過性であることが好ましい。
【００１５】
次に本発明の反射型液晶表示装置は、液晶層を挟んで対向する基板の一方の基板の内面側に電極および配向膜を該一方の基板側から順に設け、他方の基板の内面側に電極および配向膜を該他方の基板側から順に設けた液晶セルの前記一方の基板の外面側に反射体を設けてなり、前記反射体は、基板の表面に一方向に沿って並ぶ反射斜面が複数形成されるとともに前記一方向の交差方向に沿って前記反射斜面を分断する複数の溝が設けられ、かつ少なくとも前記反射斜面に高反射膜が形成されてなり、前記反射斜面の前記交差方向に沿う幅が各反射斜面毎に異なった幅に設定されるとともに、前記溝のピッチが溝毎に異なったピッチに設定されているものであることを特徴とする。
【００１６】
係る液晶表示装置によれば、上記の反射体を備えているので、反射光において干渉パターンが発生することがなく、液晶表示装置の表示の視認性を向上できる。
また、反射光の反射方向を、任意の方向に設定できる。
【００１７】
また本発明の反射型液晶表示装置は、先に記載の反射型液晶表示装置であり、前記反射斜面が、前記交差方向に沿って同一方向に傾斜しており、その傾斜角度θ１が基板面を基準として２°以上２０°以下の範囲内の一定の角度とされ、かつ、前記反射体の基板面の法線方向と液晶セルに対する観察視角方向とのなす角度αと、前記傾斜角度θ１との関係が、α＝２θ１に設定されていることを特徴とする。
【００１８】
係る反射型液晶表示装置によれば、傾斜角度θ１が上記の範囲内の一定の角度とされ、かつ、角度αと前記傾斜角度θ１との関係が、α＝２θ１に設定されているので、反射光の反射角度を観察者の視線に近い方向に接近させることが可能になり、広い視角特性を有する反射型液晶表示装置を構成できる。
【００１９】
次に本発明の反射体の製造方法は、先端がＶ字状の切削工具により母型の型面を切削加工して、断面視略Ｖ字形状でかつ同一方向に延びる複数の第１ストライプ溝を連続して形成することにより、平面視ストライプ状の反射斜面を連続的に複数形成する工程と、前記一方向の交差方向に延びる複数の第２ストライプ溝を連続して形成することにより反射斜面を分断する工程とを具備してなる母型形成工程と、前記母型の型面上に電鋳によって金属を付着後、該金属を離型することより前記母型の型面の形状に対応する形状の型面を備えた電鋳型を作製する工程と、感光性樹脂基材の表面に前記電鋳型の型面を押しつけて転写することにより、前記感光性樹脂基材の表面に前記母型の型面と同一形状の成形面を形成する工程と、前記感光性樹脂基材の成形面に高反射膜を成膜する工程とを備えることを特徴とする。
【００２０】
係る反射体の製造方法によれば、先端がＶ字状の切削工具により母型の型面を切削加工して第１、第２ストライプ溝を連続して形成するので、この型面に基づいて反射体を形成した場合に、反射体の表面に、略四面体形状の複数の凸部を相互に隣接させて形成することができ、反射光における干渉パターンの発生のない反射体を容易に製造できる。
【００２１】
また本発明の反射体の製造方法は、先に記載の反射体の製造方法であり、前記第１または第２ストライプ溝を形成する際の前記切削工具の送りピッチがランダムなピッチに設定されていることを特徴とする。
【００２２】
係る反射体の製造方法によれば、第１または第２ストライプ溝を形成する際の前記切削工具の送りピッチがランダムなピッチに設定されているので、この型面に基づいて反射体を形成した場合に、反射体の表面に、不均一な大きさの反射斜面を複数形成することができ、反射光における干渉パターンの発生のない反射体を製造できる。
【００２３】
また本発明の反射体の製造方法は、先に記載の反射体の製造方法であり、前記第２ストライプ溝の断面形状がＶ字形状または円弧状であることを特徴とする。
【００２４】
係る反射体の製造方法によれば、第２ストライプ溝が反射斜面を分断する溝となり、この溝の断面形状がＶ字形状または円弧状であるので、反射光における干渉パターンの発生のない反射体を製造できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して説明する。図１に、本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の斜視図を示し、図２に図１のＡ−Ａ線に対応する断面模式図を示す。
【００２６】
図１及び図２に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、液晶セル２０と、液晶セル２０の観察者側に配されたフロントライト１０と、液晶セル２０のフロントライト１０側とは反対側に外付けされた本発明に係る反射体３０とから概略構成されている。
【００２７】
液晶セル２０は、液晶層２３を挟持して対向する第１の基板（一方の基板）２１と第２の基板（他方の基板）２２をシール材２４で接合一体化して概略構成されている。第１の基板２１および第２の基板２２は、ガラス基板などの透明基板からなり、これらの液晶層２３側（内面側）には、それぞれ表示回路２６，２７が設けられている。表示回路２６，２７は、図示されていないが、液晶層２３を駆動するための透明導電膜等からなる電極層や、液晶層２３の配向を制御するための配向膜等を含むものである。またカラー表示を行う場合には、カラーフィルタを含む構成であってもよい。
【００２８】
図２に示すように、フロントライト１０は、液晶セル２０の第２の基板（他方の基板）２２の外面側（観察者側）に配置されており、このフロントライト１０は特に限定されず、透光性を有する任意形状の面状発光体を用いることができる。本実施形態において、フロントライト１０は、例えばアクリル樹脂などからなる透明な導光板１２の側端面１２ａに、冷陰極管などからなる光源１３が設けられた構成を有しており、導光板１２の下面（液晶セル２０側の面）は光が出射される平滑な出射面１２ｂとなっている。また導光板１２の出射面１２ｂと反対側の面（導光板１２の上面）は、導光板１２内部を伝搬する光の方向を変えるためのくさび状の溝が、所定のピッチでストライプ状に複数形成されたプリズム面１２ｃとなっている。
【００２９】
また、図２に示すように、反射体３０は、透明のセパレータ３１を介して液晶セル２０の第１の基板（一方の基板）２１の外面側に配置されており、この反射体３０は、反射基板（基体）２８と、この反射基板２８上に積層された平坦化層２９とから構成されている。反射基板２８の表面には高反射膜２８ａが形成されており、平坦化層２９はこの高反射膜２８ａに接して積層されている。
【００３０】
図３に反射体３０の部分拡大平面図を示し、図４に図３のＭ１−Ｍ１線に対応する部分拡大断面図を示し、図５には図３のＮ１−Ｎ１線に対応する部分拡大断面図を示し、図６には反射体３０の要部の部分拡大斜視図を示す。
図３、図４及び図５に示すように、この反射基板２８には、一方向（図中Ｘ方向）に沿って連続的に並ぶ反射斜面２８ｂが複数形成されている。また、この反射基板２８には、Ｘ方向と交差する方向（図中Ｙ方向）に沿って反射斜面２８ｂを分断する複数の溝５８が設けられている。そして、反射斜面２８ｂ及び溝５８上には、前述の高反射膜２８ａが形成されている。
【００３１】
また、図４に示すように、隣接する２つの反射斜面２８ｂ、２８ｂの間には、基板面Ｓに対してほぼ垂直な壁面２８ｃが設けられており、この壁面２８ｃ…によって各反射斜面２８ｂ…同士が連結されている。
なお、ここで基板面Ｓとは、反射基板２８の裏面２８ｅに平行な面であって、反射斜面２８ｂの傾斜角度等の基準となる仮想的な面である。
【００３２】
各反射斜面２８ｂは、図中Ｙ方向（交差方向）に沿って同一方向に向くように傾斜しており、その傾斜角度θ１が基板面Ｓを基準として０°以上２０°以下の範囲内の一定の角度とされ、好ましくは２°以上１０°以下の範囲内の一定の角度とされている。
反射斜面２８ｂの傾斜角度θ１が２０°を超えると、反射光の反射角度を観察者の視線の方向に接近させることができなくなるので好ましくない。
特に反射斜面２８ｂの傾斜角度θ１は、図２に示す表示面１ａの法線方向Ｈ１と観察者の主たる観察方向α１とのなす角度αの約１／２の角度、すなわちα＝２θ１の関係とされていることが、反射光の反射角度を観察者の視線に合わせることができる点で好ましい。具体的には、上記角度θ１は、実用の視点において、通常、０°乃至２０°であるので、θ１ は１０°程度とされていることが好ましい。
【００３３】
更に図４に示すように、各反射斜面２８ｂの図中Ｙ方向に沿う幅Ｌ１〜Ｌ４が、各反射斜面毎に異なった幅に設定されている。即ち、図４においては、各幅Ｌ１〜Ｌ４がＬ２＞Ｌ４＞Ｌ１＞Ｌ３に設定されている。このように、各反射斜面２８ｂのＹ方向の幅をランダムに設定することで、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。尚、各反射斜面２８ｂの図中Ｙ方向に沿う幅は、１μｍ〜３０μｍの範囲で任意に設定されることが好ましい。
【００３４】
次に、図５に示すように、反射斜面２８ｂを分断する溝５８は、断面形状がＶ字形状とされており、相互に隣接して形成されている。また、各溝５８のピッチＰ１〜Ｐ３がランダムに設定されている。即ち、図５においては、各ピッチＰ１〜Ｐ３がＰ２＞Ｐ１＞Ｐ３となるように設定されている。このように、各溝５８のピッチをランダムに設定することで、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。尚、各ピッチの具体的な大きさは、例えば、１μｍ〜３０μｍ程度とすることが好ましい。
また、Ｖ字状の各溝５８の開き角度θ２は、９０°以上１７０°以下の範囲内の一定の角度とされている。これにより、各溝５８のピッチを溝毎に変更するためには、溝の深さを溝毎に変更する必要がある。即ち、溝５８のピッチが大きくなるに従って、溝５８の深さが順次深くなる。
【００３５】
以上により、反射基板２８には、反射斜面２８ｂと、壁面２８ｃと、断面Ｖ字形状の溝５８のみが形成され、反射基板２８の基板面Ｓに平行な面は存在しない状態になっている。
【００３６】
本発明に係る反射基板２８においては、反射斜面２８ｂを溝５８によって分断することにより、図６に示すように、略四面体形状であって複数の不均等な大きさの凸部３１が反射基板２８上に相互に隣接して形成される。各凸部３１は、反射斜面２８ｂと、反射斜面２８ｂの裏側にある壁面２８ｃと、反射斜面２８ｂ及び壁面２８ｃに同時に接する一対の斜面２８ｄ１、２８ｄ２により構成される。各斜面２８ｄ１、２８ｄ２は溝５８を区画する斜面の一部である。反射斜面２８ｂのＹ方向に沿う幅と各溝５８のピッチとがそれぞれランダムに設定されているため、これら反射斜面２８ｂ及び溝５８により形成された各凸部３１は、その大きさが個々に異なったものとなる。
【００３７】
また、高反射膜２８ａを構成する金属材料としては、Ａｌ、Ａｇなどの反射率の高い金属が用いられる。高反射膜２８ａの膜厚は８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。膜厚が８０ｎｍ未満だと、高反射膜２８ａによる光の反射率が過小となって反射モード時の表示が暗くなるので好ましくなく、膜厚が２００ｎｍを超えると必要以上に成膜コストがかかることや、反射斜面２８ｂ及び溝５８による起伏が小さくなってしまうので好ましくない。
【００３８】
尚、反射斜面２８ｂの表面は、平坦面であることが好ましいが、凹凸面であっても良い。図７には、反射斜面２８ｂを凹凸面にした場合の断面模式図を示し、図８にはこの凹凸面の拡大断面模式図を示す。
図７及び図８に示すように、各反射斜面２８ｂには、凸部１１１ａならびに凹部１１１ｂが不規則に配置されることによって凹凸面１１２が形成されている。凹部１１１ｂは、深さが０．３μｍ以上３μｍ以下の範囲のもので、ここでの凹部１１１ｂの深さとは、凸部１１１ａの頂部のうち反射基板２８の裏面からの距離が最も大きい頂部を含む面からの距離である。
また、この反射斜面２８ｂにおいては、隣接する凹部１１１ｂが、１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内のピッチで不規則にばらついている。隣接する凹部１１１ｂのピッチが１μｍ未満の場合、反射斜面２８ｂを形成するために用いる転写型の製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる、所望の反射特性が得られるだけの形状が形成できない、干渉光が発生する等の問題が生じる。
【００３９】
本実施形態においてはこの凹凸状の反射斜面２８ｂ上に高反射膜２８ａが形成される。これにより、高反射膜２８ａに反射斜面２８ｂの微小な凹凸形状が反映され、高反射膜２８ａの表面が凹凸面１１２となる。このときの反射体３０を、反射斜面２８ｂの特定の縦断面で縦断したとき、高反射膜２８ａの表面である凹凸面１１２は図８に示すように縦断面の断面曲線の傾きが不連続なものであり、言い換えれば、縦断面の断面曲線の一次微分係数が不連続となる。
【００４０】
反射斜面２８ｂを凹凸面にすることで、反射光の拡散性を向上して反射光を拡散させることができ、広い反射角度の範囲で反射光の輝度を高くすることができる。また、反射体３０の光拡散性を向上させて反射光の干渉パターンの発現を防止することができる。
【００４１】
本実施形態の反射型液晶表示装置１においては、反射体３０に、同一方向に傾斜する反射斜面２８ｂ…が備えられており、この反射斜面２８ｂを含む反射体３０を、図２及び図３〜図５に示すＸＹ方向の対応関係を保つように、即ち反射斜面２８ｂが観察者の視線方向α１に向くように液晶表示装置１に組み込むことで、入射した入射光Ｑを図２中Ｒ方向に反射させることができ、反射光の方向を観察者の視線方向α１に接近させることができる。
即ち、入射光Ｑの入射角度は、法線Ｈ１に対してω０であり、これが平坦な反射面によって反射された場合は法線Ｈ１に対する反射角度ω（＝ω０）をもって反射されるが、本発明の反射体３０を用いた場合には、法線Ｈ１に対する角度２θ１をもってＲ方向に反射される。
従って、法線方向Ｈ１と観察者の視線方向との成す角度αに対し、α＝２θ１の関係となるようにθ１を設定することで、反射光Ｒの方向を観察者の視線方向に一致させることができ、反射輝度の高い液晶表示装置１を構成することが可能になる。
【００４２】
また、反射斜面２８ｂの一方向に沿う幅と各溝５８のピッチとがそれぞれランダムに設定されているので、反射斜面２８ｂの各面積がそれぞれ異なったものとなり、反射光の干渉パターンの発生を防止することができ、この反射体３０を液晶表示装置１に用いた場合には液晶表示装置１の表示の視認性を向上できる。
【００４３】
以上のことを図示すると図９に示す通りとなる。図９には、反射光の強度と基板面Ｓの反射光の反射方向と法線Ｈ１とのなす角度との関係を示している。
反射斜面２８ｂの傾斜角度をθ１に設定した場合、法線Ｈ１方向と反射光の反射方向とのなす角は２θ１となり、反射光のプロファイルはこの２θ１を中心とするガウス分布形状となる。尚、図９の横軸に示されている角度ωは、前述の図２の角度ωであり、２θ１＜ωの関係になっている。
このように、反射斜面２８ｂを基板面Ｓに対して傾斜角度θ１をもって傾斜させることで、図２に示したように、反射光Ｒの方向を観察者の視線方向に一致させることができ、反射輝度の高い液晶表示装置１を構成することが可能になる。
【００４４】
また、反射斜面２８ｂの凹凸面の粗さを大きくすると、図９に示すように、反射光のプロファイルが曲線▲１▼から曲線▲３▼に至るように変化する。即ち、凹凸面の粗さが小さい場合は、曲線▲１▼で示すように、２θ１における反射強度が高く、分布幅が小さなプロファイルとなり、凹凸面の粗さが大きくなるに従って、曲線▲２▼または▲３▼で示すように、２θ１における反射強度が低く、分布幅が広がったプロファイルとなる。このように、反射斜面２８ｂの凹凸面の粗さを制御することで、反射光の拡散性を容易に調整することができる。
【００４５】
次に、本発明に係る反射体３０の製造方法について図１０〜図１７を参照して説明する。
この反射体３０の製造方法は、切削工具により母型の型面を切削加工することにより第１、第２ストライプ溝を形成して母型を作製する工程と、母型の型面上に電鋳によって金属を付着後、該金属を離型する工程と、感光性樹脂基材の表面に電鋳型を押しつけて転写する工程と、前記感光性樹脂基材の成形面に高反射膜を成膜する工程とから概略構成されている。
【００４６】
まず、母型を製造する工程について詳細に説明する。図１０及び図１１に示すように、先端部が非対称Ｖ字状の切削工具６１を用意する。
この切削工具６１は、図１０及び図１１に示すように、その先端部形状が、工具の移動方向から見たときに非対称Ｖ字形状となっている。即ち、母型２００に対して傾斜した一方の切削面６２が、母型２００に対して垂直な他方の切削面６３に最先端６４で接合した構成になっている。
また、切削面６２の傾斜角度は、図１１に示すように、他方の切削面６３とのなす角θ３で表すことができ、θ３は０°を超えて３０°以下の範囲が好ましい。
【００４７】
この切削工具６１を母型２００の型面２０１に押し当てながら、図１０中矢印で示す移動方向に沿って移動させることにより切削加工を行い、第１ストライプ溝を形成する。切削工具６１の移動方向は、まず、図１０中Ｘ方向に向けて母型２００を切削しつつ移動させ、次に所定の送りピッチの分だけ図中Ｙ方向に移動させ、次に図中Ｘ方向の反対方向に向けて母型２００を切削しつつ移動させ、次に再び所定の送りピッチの分だけ図中Ｙ方向に移動させる。このサイクルを繰り返し行いながら、母型２００の型面２０１のほぼ全面を切削加工する。
【００４８】
図１２及び図１３には、切削工具６１による切削加工の様子を示している。図１２及び図１３に示すように、切削工具６１を図中Ｙ方向に沿ってＬ１、Ｌ２、Ｌ３，Ｌ４の送りピッチで順次移動させながら切削加工を行うことで、第１ストライプ溝４１…が形成される。尚、送りピッチＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は１〜３０μｍの範囲でランダムに変更することが好ましい。この範囲でランダムに変更すれば、反射光において干渉パターンが発現するおそれがない。
【００４９】
こうして形成された第１ストライプ溝４１…は、図１３に示すように、溝の深さが各溝間においてばらついており、また、断面形状が切削工具６１の先端部形状に対応した非対称Ｖ字形状になっており、切削面６２に対応する面が反射斜面２８ｂに対応する型面となる。これにより、反射斜面２８ｂの傾斜角度θ１は、切削面６２の傾斜角度θ３により決まり、その関係はθ１＝（９０−θ３）°となる。
また、切削面６３に対応する面が壁面２８ｃに対応する型面となる。
また、各第１ストライプ溝４１…は、相互に隣接して形成され、母型７１の基準面に平行な面が存在しない状態となる。
【００５０】
次に、図１４〜図１７に示すように、第１ストライプ溝４１…の形成後の母型２００に対して、別の切削工具７１を用いて第２ストライプ溝５１…の形成を行う。
即ち、切削工具７１を母型２００の型面２０１に押し当てながら、図１４中矢印で示す移動方向に沿って移動させることにより切削加工を行い、第２ストライプ溝を形成する。切削工具７１の移動方向は、まず、図１４中Ｙ方向の反対方向に向けて母型７１を切削しつつ移動させ、次に所定の送りピッチの分だけ図中Ｘ方向に移動させ、次に図中Ｙ方向の反対方向に向けて母型７１を切削しつつ移動させ、次に再び所定の送りピッチの分だけ図中Ｘ方向に移動させる。このサイクルを繰り返し行いながら、母型２００の型面２０１のほぼ全面を切削加工する。
【００５１】
ここで使用する切削工具７１は、図１５に示すように、その先端部形状が、工具の移動方向から見たときに対称Ｖ字形状となっている。即ち、母型２００に対して傾斜した一対の切削面７２、７３が、工具の最先端７４で相互に接合した構成になっている。図１５に示すように、最先端７４から垂線（一点鎖線）をのばし、この垂線と各切削面７２，７３とのなす角度はそれぞれθ４であって等しく、このθ４は４５°〜８５°の範囲が好ましい。
【００５２】
図１６及び図１７には、切削工具７１による切削加工の様子を示している。図１６及び図１７に示すように、切削工具７１を図中Ｙ方向に沿ってＰ１、Ｐ２、Ｐ３の送りピッチで順次移動させながら切削加工を行うことで、第２ストライプ溝５１…が形成される。尚、送りピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、１〜３０μｍの範囲でランダムに変更することが好ましい。この範囲でランダムに変更すれば、反射光において干渉パターンが発現するおそれがない。
【００５３】
このようにして、母型２００に切削加工を施して第１、第２ストライプ溝４１…，５１…を形成することにより、母型２００の型面に複数の不均等な大きさの凸部が相互に隣接して多数形成される。尚、第２ストライプ溝５１…が、図３〜図６に示した溝５８に対応するものとなる。
【００５４】
次に、上記母型２００の型面２０１上にＮｉ等の金属を電鋳処理によって必要な厚さ分だけ形成した後、離型すると、上記母型２００の型面２０１の凸部形状と凹凸が逆の凹凸形状を有する型面を備えた電鋳型が得られる。
【００５５】
ついで、基材上に、スピンコート法などによりアクリル系レジストなどの感光性樹脂液を塗布した後、プリベークして感光性樹脂層を形成し、上記電鋳型の型面を上記感光性樹脂層の表面に押しつけた後、離型し、該感光性樹脂層の表面に上記電鋳型の型面の凹凸形状と凹凸が逆の凹凸形状を形成すると、母型２００の型面２０１と同一形状の凸部が形成された図２〜図６に示すような反射基板２８が得られる。この反射基板２８上に高反射膜２８ａを形成するとことで、本発明に係る反射体３０が得られる。
【００５６】
また、この時、母型２００の型面２０１上に、結晶性ポリマー中に粒径がランダムな多数の微小粒子が分散、混練されてなる微小粒子混練液を塗布、硬化させて表面に微小凹凸形状を有する微小粒子混練層を形成して、母型とし、これにＮｉ等の金属を電鋳処理によって必要な厚さ分だけ形成した後、離型すると、上記母型の微小粒子混練層の表面の微小凹凸形状と凹凸が逆の微小凹凸形状を有する型面を備えた電鋳型が得られる。そして、この電鋳型に対して先程と同様の処理を行うことで、図８及び図９に示すような凹凸面を有する反射体が得られる。
【００５７】
上記結晶性ポリマーとしては、液晶性ポリマーなどが用いられる。上記微小粒子としては、無機系のシリカ、或いは有機系のジビニルベンゼン重合体、スチレンブタジエン共重合体、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が適宜選択して用いられる。上記微小粒子の半径は、０．５μｍ以上１５μｍ以下の範囲内のものが用いられる。上記のような結晶性ポリマーに分散された微小粒子は、２次凝集が起きにくく、また、その表面に微小粒子表面が突出した状態になるので、この微小粒子混練液を硬化させた上記の微小粒子混練層の表面も上記微小粒子表面が突出するので、微小凹凸形状を有している。これに対して非結晶性ポリマーを用いる場合、表面エネルギーが高くなるため、微小微粒子が表面に突出せず、微小粒子混練層の表面に微小凹凸形状が形成されない。
【００５８】
上記の反射体３０の製造方法によれば、先端がＶ字状の切削工具６１、７１により母型２００の型面２０１を切削加工して第１、第２ストライプ溝４１…、５１…を連続して形成するので、この型面２０１に基づいて反射体３０を形成した場合に、反射体３０の表面において、溝によって反射斜面が分断された形状を得ることができ、反射光における干渉パターンの発生のない反射体３０を製造できる。
【００５９】
また、第１または第２ストライプ溝４１…、５１…を形成する際の切削工具６１、７１の送りピッチがランダムに設定されているので、母型２００に基づいて反射体３０を形成した場合に、反射体３０の表面に、略四面体形状であって不均等な大きさの複数の凸部３１を相互に隣接配置して形成することができ、反射光における干渉パターンの発生のない反射体３０を製造できる。
【００６０】
以上、本発明の第１の実施形態について説明したが、本発明に係る反射体は、切削工具の変更により、その正四面体形状の凸部を様々な形に変更することが可能である。そこで、第２の実施形態により、反射体の変形例について説明する。
【００６１】
（第２の実施形態）
図１８には、第２の実施形態の反射体の反射体２３０の部分拡大平面図を示し、図１９に図１８のＭ２−Ｍ２線に対応する部分拡大断面図を示し、図２０には図１８のＮ２−Ｎ２線に対応する部分拡大断面図を示し、図２１には反射体２３０の要部の部分拡大斜視図を示す。
図１８〜図２１に示すように、この反射体２３０には、一方向（図中Ｘ方向）に沿って連続的に並ぶ反射斜面２２８ｂが複数形成されている。また、この反射体２３０には、Ｘ方向と交差する方向（図中Ｙ方向）に沿って反射斜面２２８ｂを分断する複数の溝２５８が設けられている。そして、反射斜面２２８ｂ及び溝２５８上には高反射膜２２８ａが形成されている。
【００６２】
また、第１の実施形態の場合と同様に、図１９に示すように、隣接する２つの反射斜面２２８ｂ、２２８ｂの間には、基板面Ｓに対してほぼ垂直な壁面２２８ｃが設けられており、この壁面２２８ｃ…によって各反射斜面２２８ｂ…同士が連結されている。
【００６３】
また、各反射斜面２２８ｂは、図中Ｙ方向（交差方向）に沿って同一方向に向くように傾斜しており、その傾斜角度θ１が基板面Ｓを基準として５°以上２０°以下の範囲内の一定の角度とされ、好ましくは５°以上１５°以下の範囲内の一定の角度とされている。反射斜面２２８ｂの傾斜角度θ１が５°未満または２０°を超えると、反射光の反射角度を観察者の視線の方向に接近させることができなくなるので好ましくない。特に反射斜面２２８ｂの傾斜角度θ１は、図２に示す表示面１ａの法線方向Ｈ１と観察者の主たる観察方向α１とのなす角度αの約１／２の角度、すなわちα＝２θ１の関係とされていることが、反射光の反射角度を観察者の視線に合わせることができる点で好ましい。具体的には、上記角度θ１は、実用の視点において、通常、０°乃至２０°であるので、θ１ は１０°程度とされていることが好ましい。
【００６４】
また第１の実施形態の場合と同様に、各反射斜面２２８ｂの図中Ｙ方向に沿う幅Ｌ１〜Ｌ４が、各反射斜面毎に異なった幅に設定されている。即ち、図１９においては、各幅Ｌ１〜Ｌ４がＬ２＞Ｌ４＞Ｌ１＞Ｌ３に設定されている。このように、各反射斜面２２８ｂの幅をランダムに設定することで、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。尚、各反射斜面２２８ｂの図中Ｙ方向に沿う幅は、１μｍ〜３０μｍの範囲で任意に設定されることが好ましい。
【００６５】
次に、図１８及び図２０に示すように、反射斜面２２８ｂを分断する溝２５８は、断面形状が凹型の円弧状とされており、相互に隣接して形成されている。また、各溝２５８のピッチＰ１〜Ｐ５がランダムに設定されている。このように、各溝２５８のピッチをランダムに設定することで、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。尚、各ピッチの具体的な大きさは、例えば、１μｍ〜３０μｍ程度とすることが好ましい。
また、円弧状の各溝２５８の曲率半径Ｒは、１０μｍ以上１ｍｍ以下の範囲内の一定の大きさとされている。これにより、各溝２５８のピッチを溝毎に変更するためには、溝の深さを溝毎に変更する必要がある。即ち、溝２５８のピッチが大きくなるに従って、溝２５８の深さが順次深くなる。
【００６６】
以上により、反射体２３０には、反射斜面２２８ｂと、壁面２２８ｃと、断面円弧状の溝２５８のみが形成され、反射体２３０の基板面Ｓに平行な面は存在しない状態になっている。
【００６７】
本実施形態の反射体２３０においては、反射斜面２２８ｂを溝２５８によって分断することにより、図２１に示すように、略四面体形状であって複数の不均等な大きさの凸部２３１が相互に隣接して形成される。各凸部２３１は、反射斜面２２８ｂと、反射斜面２２８ｂの裏側にある壁面２２８ｃと、反射斜面２２８ｂ及び壁面２２８ｃに同時に接する一対の円弧面２２８ｄ１、２２８ｄ２により構成される。各斜面２２８ｄ１、２２８ｄ２は溝２５８を区画する円弧面の一部である。反射斜面２２８ｂの一方向に沿う幅と各溝２５８のピッチとがそれぞれランダムに設定されているため、反射斜面２２８ｂ及び溝２５８により形成された各凸部２３１は、その大きさが個々に異なったものとなる。
【００６８】
また、高反射膜２２８ａを構成する金属材料としては、第１の実施形態と同じ理由から、Ａｌ、Ａｇなどが用いられ、膜厚は８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲とされる。本発明の反射体では、高反射膜を８０ｎｍ以下の薄膜にすることで、半透過型液晶表示装置とすることもできるが、より明るい表示を得るには、膜厚８０〜２００ｎｍの高反射膜に所定の開口率で微小な開口部を設けることにより半透過型液晶表示装置にすることもできる。この場合、開口率は１画素面積あたり１５〜３０％、好ましくは１５〜２５％に設定される。
【００６９】
尚、反射斜面２２８ｂの表面は、第１の実施形態と同様に、平坦面であってもよく、凹凸面であってもよい。
凹凸状の反射斜面２２８ｂを用いることで、反射光の拡散性を向上して反射光を拡散させることができ、広い反射角度の範囲で反射光の輝度を高くすることができる。
【００７０】
本実施形態の反射体２３０においては、第１の実施形態の反射体３０とほぼ同等な効果が得られる。
【００７１】
次に、本発明に係る反射体２３０の製造方法について図２２及び図２３を参照して説明する。本実施形態の反射体１３０の製造方法は、第２ストライプ溝（溝１５８）の形成を、先端が円弧状の切削工具を用いて行うこと以外は、第１の実施形態と同様である。そこで、第１の実施形態との相違点のみ説明する。
図２２及び図２３に、切削工具８１を用いて母型１７１の型面１７１に第２ストライプ溝１５１を形成する工程を示す。尚、図２１に示す母型１７１は、既に非対称Ｖ字形状の第１のストライプ溝を形成した後のものである。
【００７２】
図２２に示すように、本実施形態で用いる切削工具８１は、先端が凸状の円弧面を切削面８２とする工具である。この切削面８２の曲率半径は、例えば１０μｍ〜１ｍｍの範囲とすることが好ましい。
この切削工具８１を母型３００の型面３０１に押し当てながら、図２２中Ｙ方向の反対方向に向けて母型３００を切削しつつ移動させ、次に所定の送りピッチの分だけ図中Ｘ方向に移動させ、次に図中Ｙ方向の反対方向に向けて母型３００を切削しつつ移動させ、次に再び所定の送りピッチの分だけ図中Ｘ方向に移動させる。このサイクルを繰り返し行いながら、母型３００の型面３０１のほぼ全面を切削加工する。
【００７３】
図２３には、切削加工後の状態を示している。図２３に示すように、切削工具８１を図中Ｘ方向に沿ってＰ１〜Ｐ５の送りピッチで順次移動させながら切削加工を行うことで、第２ストライプ溝２５１…が形成される。尚、送りピッチＰ１〜Ｐ５は、１〜３０μｍの範囲でランダムに変更することが好ましい。この範囲でランダムに変更すれば、反射光において干渉パターンが発現するおそれがない。
【００７４】
このようにして、母型３００に切削加工を施して第１、第２ストライプ溝を形成することにより、母型３００の型面に複数の不均等な大きさの凸部が相互に隣接して多数形成される。尚、第２ストライプ溝２５１…が、図１８〜図２１に示した溝２５８となる。
【００７５】
この後、第１の実施形態と同様に、上記母型３００の型面３０１上にＮｉ等の金属を電鋳処理によって必要な厚さ分だけ形成した後、離型すると、上記母型の型面の凸部形状と凹凸が逆の凹凸形状を有する型面を備えた電鋳型が得られる。ついで、基材上に感光性樹脂液を塗布した後、プリベークして感光性樹脂層を形成し、上記電鋳型の型面を上記感光性樹脂層の表面に押しつけた後、離型し、該感光性樹脂層の表面に上記電鋳型の型面の凹凸形状と凹凸が逆の凹凸形状を形成すると、母型１７１の型面と同一形状の凸部が形成された図１８〜図２１に示すような反射基体２３０が得られる。
【００７６】
尚、本発明は、上述した第１，第２の実施形態に限られるものではなく、本発明の範囲で様々な変更を加えることが可能になる。
即ち、上記の各実施形態では、不透明の感光性樹脂層によって反射基板を形成したが、本発明はこれに限られず、半透明の反射基板を用いても良い。反射基板を半透過性にすることで、反射基板自体に拡散性能を付与することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の反射体によれば、反射斜面を複数設けることにより、反射光の反射角度を任意に制御することができ、反射光の反射角度を観察者の視線に近い方向に接近させることが可能になる。
また、前記反射斜面を分断する複数の溝が設けられているので、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。
更に、反射斜面の幅が各反射斜面毎に異なった幅に設定されるとともに、溝のピッチが溝毎に異なったピッチに設定されているので、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。
【００７８】
また、本発明の反射体の製造方法によれば、先端がＶ字状の切削工具により母型の型面を切削加工して第１、第２ストライプ溝を連続して形成するので、この型面に基づいて反射体を形成した場合に、反射体の表面に、略四面体形状の複数の凸部を相互に隣接させて形成することができ、反射光における干渉パターンの発生のない反射体を容易に製造できる。
特に、フォトリソグラフィ技術によって製造する場合と比較して、製造工程を大幅に簡略化することが可能になり、また、反射斜面の傾斜角度も精密に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に対応する断面模式図。
【図３】図１の液晶表示装置に用いられる反射体の部分拡大平面図。
【図４】図３のＭ１−Ｍ１線に対応する部分拡大断面図。
【図５】図３のＮ１−Ｎ１線に対応する部分拡大断面図。
【図６】図３に示す反射体の要部を示す部分拡大斜視図。
【図７】反射斜面を凹凸面にした場合の反射体の要部を示す部分拡大斜視図。
【図８】図７における反射斜面の拡大断面図。
【図９】反射光の強度と基板面Ｓの反射光の反射方向と法線Ｈ１とのなす角度との関係を示すグラフ。
【図１０】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１１】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１２】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１３】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１４】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１５】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１６】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１７】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１８】本発明の第２の実施形態の反射体の部分拡大平面図。
【図１９】図１８のＭ２−Ｍ２線に対応する部分拡大断面図。
【図２０】図１８のＮ２−Ｎ２線に対応する部分拡大断面図。
【図２１】図１８に示す反射体の要部を示す部分拡大斜視図。
【図２２】図１８に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図２３】図１８に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図２４】従来の反射型液晶表示装置の例を示す側面断面図。
【図２５】従来の反射型液晶表示装置に備えられた反射板の反射特性を示す図。
【符号の説明】
１ 反射型液晶表示装置（液晶表示装置）
２８ 反射基板（基体）
２８ａ 高反射膜
２８ｂ 反射斜面
３０ 反射体
３１ 凸部
４１ 第１ストライプ溝
５１ 第２ストライプ溝
５８ 溝
６１、７１ 切削工具
２００ 母型
２０１ 型面
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射体及び反射型液晶表示装置並びに反射体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示装置は、太陽光、照明光等の外光のみを光源として利用する液晶表示装置であり、低消費電力が要求される携帯情報端末等に多く用いられている。また、別の例である半透過型液晶表示装置は、外光が十分得られない環境においてはバックライトを点灯させて透過モードで動作し、外光が十分得られる場合にはバックライトを点灯させない反射モードで動作するものであり、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等の携帯電子機器に多く用いられている。
【０００３】
反射型液晶表示装置には、明るい表示性能を有することが要求される。この表示性能を実現するには、外部より入射した光が、反射型液晶表示装置内部で反射され、再び、外部に出射される光に散乱性能を制御することが重要である。このため反射型液晶表示装置では、液晶表示装置表示面に対して、あらゆる角度からの入射光を表示方向（観察者側）に反射させる機能を持たせるために、液晶表示装置内部あるいは外部に設ける反射板に散乱性能を持たせる方式、あるいは、液晶表示装置内部に散乱層を形成し、光が散乱層を透過するときに散乱する前方散乱方式などで反射型液晶表示装置を構成している。
【０００４】
図２４は、液晶パネル内部に散乱性能を持たせた反射板を設けた従来の反射型液晶表示装置の一例を示す側面断面図である。この反射型液晶表示装置は、光の入射方向から見て、順次、光透過性の対向基板１０１、液晶層１１０、及び光反射性の素子基板１０２を備え、素子基板１０２には、対向基板１０１を透過した光Ｑを反射し、かつ散乱する反射型の散乱帯が設けられている。散乱帯は、表面に凹凸１２２ａを有する高反射率金属膜１２２とこれの下層の絶縁層１２８からなる反射板１３０からなり、この反射板１３０の１画素あたりの領域が指向性の強い反射特性を有する領域Ｂと拡散性の強い反射特性を有する領域Ａの２つの領域に分けられ、各領域には平均傾斜角度が互いに異なる凹凸面が形成されている。
尚、この反射型液晶表示装置は、高反率金属膜１２２の厚みを薄くするか、あるいは透過用細孔を形成することで、半透過型としても使用可能である。
【０００５】
図２５は、この反射型液晶表示装置に備えられた反射板の反射特性を示す図であり、図２５の曲線（Ａ）は、図２４における領域Ｂの反射特性のプロファイルであり、図２５の曲線（Ｂ）は図２４における領域Ａの反射特性のプロファイルであり、図２５の曲線（Ｃ）は１画素全体の反射特性のプロファイルである。この反射特性は、白色光源を反射板面に対して法線方向に固定し、反射光強度を測定するための検出器を回転させ、反射光の出射角度の依存性を測定したものである。
曲線（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ入射光Ｌの正反射角度を中心とするガウス分布形状のプロファイルを示し、各曲線の分布幅は、領域Ａ、Ｂの反射特性をそれぞれ反映したものとなっている。即ち、反射特性（Ｂ）のプロファイルの半値幅が、反射特性（Ａ）のプロファイルの半値幅よりも幅広になっている。
１画素の最終的な反射特性のプロファイルを示す曲線（Ｃ）は、曲線（Ａ）、（Ｂ）と同様に入射光の正反射方向を中心とするガウス分布形状を示し、そのプロファイルの半値幅は１画素全体の平均的なものとなる。
このように、反射板１３０の１画素あたりの領域を、指向性の強い反射特性を有する領域Ａと拡散性の強い反射特性を有する領域Ｂの２つに分けることで、反射輝度特性を制御することが可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２４に示す従来の反射型液晶表示装置では、反射面にランダムな凹凸を有する反射板１３０を用いており、このような反射板１３０を製造するには、サンドブラスト、エッチング、フォトリソグラフィ手法、エンボス加工等により凹凸を形成する手段が取られている。
しかし、この製造方法により得られた反射体においては、所望の反射特性を得るのが困難であったり、反射特性のプロファイルがガウス分布形状となるために干渉パターンが発現するという問題があった。
上記の問題を解決すべく、凹凸形状がある程度制御された反射板を製造する手段があるが、このような反射板を、例えばフォトリソグラフィ技術により製造しようとすると、多数のフォトマスクや加工ツールが必要になり、製造プロセスが長くなるといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、容易に所望の反射特性を得ることができ、かつ左右方向の集光指向制御もでき、しかも干渉パターンが発現するおそれがなく、更に製造プロセスを簡略化することが可能な反射体及び反射体の製造方法並びにこの反射体を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
【０００９】
本発明の反射体は、入射光を反射する反射体であって、基板の表面に一方向に沿って並ぶ反射斜面が複数形成されるとともに前記一方向の交差方向に沿って前記反射斜面を分断する複数の溝が設けられ、かつ少なくとも前記反射斜面に高反射膜が形成されてなることを特徴とする。
また本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、前記反射斜面の前記交差方向に沿う幅が各反射斜面毎に異なった幅に設定されるとともに、前記溝のピッチが溝毎に異なったピッチに設定されていることを特徴とする。
【００１０】
係る反射体によれば、反射斜面を複数設けることにより、反射光の反射角度を任意に制御することができ、反射光の反射角度を観察者の視線に近い方向に接近させることが可能になる。
また、前記反射斜面を分断する複数の溝が設けられているので、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。
更に、反射斜面の幅が各反射斜面毎に異なった幅に設定されるとともに、溝のピッチが溝毎に異なったピッチに設定されているので、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。
尚、反射斜面と溝とが直交していることが好ましいが、所定の角度で交差していても良い。
【００１１】
また、本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、前記反射斜面が、前記交差方向に沿って同一方向に傾斜しており、その傾斜角度θ１が基板面を基準として０°以上２０°以下の範囲内の一定の角度とされていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、前記溝の断面形状がＶ字形状または円弧状であることを特徴とする。
係る反射体によれば、前記溝の断面視形状をＶ字形状または円弧状とすることで、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。
【００１３】
また、本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、前記反射斜面が不規則な凹凸面とされていることを特徴とする。
係る反射体によれば、反射斜面の表面に凹凸面を形成するので、反射光を散乱させて広い角度範囲で輝度を高くできる
【００１４】
また、本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、前記基体が半透過性であることが好ましい。
【００１５】
次に本発明の反射型液晶表示装置は、液晶層を挟んで対向する基板の一方の基板の内面側に電極および配向膜を該一方の基板側から順に設け、他方の基板の内面側に電極および配向膜を該他方の基板側から順に設けた液晶セルの前記一方の基板の外面側に反射体を設けてなり、前記反射体は、基板の表面に一方向に沿って並ぶ反射斜面が複数形成されるとともに前記一方向の交差方向に沿って前記反射斜面を分断する複数の溝が設けられ、かつ少なくとも前記反射斜面に高反射膜が形成されてなり、前記反射斜面の前記交差方向に沿う幅が各反射斜面毎に異なった幅に設定されるとともに、前記溝のピッチが溝毎に異なったピッチに設定されているものであることを特徴とする。
【００１６】
係る液晶表示装置によれば、上記の反射体を備えているので、反射光において干渉パターンが発生することがなく、液晶表示装置の表示の視認性を向上できる。
また、反射光の反射方向を、任意の方向に設定できる。
【００１７】
また本発明の反射型液晶表示装置は、先に記載の反射型液晶表示装置であり、前記反射斜面が、前記交差方向に沿って同一方向に傾斜しており、その傾斜角度θ１が基板面を基準として２°以上２０°以下の範囲内の一定の角度とされ、かつ、前記反射体の基板面の法線方向と液晶セルに対する観察視角方向とのなす角度αと、前記傾斜角度θ１との関係が、α＝２θ１に設定されていることを特徴とする。
【００１８】
係る反射型液晶表示装置によれば、傾斜角度θ１が上記の範囲内の一定の角度とされ、かつ、角度αと前記傾斜角度θ１との関係が、α＝２θ１に設定されているので、反射光の反射角度を観察者の視線に近い方向に接近させることが可能になり、広い視角特性を有する反射型液晶表示装置を構成できる。
【００１９】
次に本発明の反射体の製造方法は、先端がＶ字状の切削工具により母型の型面を切削加工して、断面視略Ｖ字形状でかつ同一方向に延びる複数の第１ストライプ溝を連続して形成することにより、平面視ストライプ状の反射斜面を連続的に複数形成する工程と、前記一方向の交差方向に延びる複数の第２ストライプ溝を連続して形成することにより反射斜面を分断する工程とを具備してなる母型形成工程と、前記母型の型面上に電鋳によって金属を付着後、該金属を離型することより前記母型の型面の形状に対応する形状の型面を備えた電鋳型を作製する工程と、感光性樹脂基材の表面に前記電鋳型の型面を押しつけて転写することにより、前記感光性樹脂基材の表面に前記母型の型面と同一形状の成形面を形成する工程と、前記感光性樹脂基材の成形面に高反射膜を成膜する工程とを備えることを特徴とする。
【００２０】
係る反射体の製造方法によれば、先端がＶ字状の切削工具により母型の型面を切削加工して第１、第２ストライプ溝を連続して形成するので、この型面に基づいて反射体を形成した場合に、反射体の表面に、略四面体形状の複数の凸部を相互に隣接させて形成することができ、反射光における干渉パターンの発生のない反射体を容易に製造できる。
【００２１】
また本発明の反射体の製造方法は、先に記載の反射体の製造方法であり、前記第１または第２ストライプ溝を形成する際の前記切削工具の送りピッチがランダムなピッチに設定されていることを特徴とする。
【００２２】
係る反射体の製造方法によれば、第１または第２ストライプ溝を形成する際の前記切削工具の送りピッチがランダムなピッチに設定されているので、この型面に基づいて反射体を形成した場合に、反射体の表面に、不均一な大きさの反射斜面を複数形成することができ、反射光における干渉パターンの発生のない反射体を製造できる。
【００２３】
また本発明の反射体の製造方法は、先に記載の反射体の製造方法であり、前記第２ストライプ溝の断面形状がＶ字形状または円弧状であることを特徴とする。
【００２４】
係る反射体の製造方法によれば、第２ストライプ溝が反射斜面を分断する溝となり、この溝の断面形状がＶ字形状または円弧状であるので、反射光における干渉パターンの発生のない反射体を製造できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して説明する。図１に、本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の斜視図を示し、図２に図１のＡ−Ａ線に対応する断面模式図を示す。
【００２６】
図１及び図２に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、液晶セル２０と、液晶セル２０の観察者側に配されたフロントライト１０と、液晶セル２０のフロントライト１０側とは反対側に外付けされた本発明に係る反射体３０とから概略構成されている。
【００２７】
液晶セル２０は、液晶層２３を挟持して対向する第１の基板（一方の基板）２１と第２の基板（他方の基板）２２をシール材２４で接合一体化して概略構成されている。第１の基板２１および第２の基板２２は、ガラス基板などの透明基板からなり、これらの液晶層２３側（内面側）には、それぞれ表示回路２６，２７が設けられている。表示回路２６，２７は、図示されていないが、液晶層２３を駆動するための透明導電膜等からなる電極層や、液晶層２３の配向を制御するための配向膜等を含むものである。またカラー表示を行う場合には、カラーフィルタを含む構成であってもよい。
【００２８】
図２に示すように、フロントライト１０は、液晶セル２０の第２の基板（他方の基板）２２の外面側（観察者側）に配置されており、このフロントライト１０は特に限定されず、透光性を有する任意形状の面状発光体を用いることができる。本実施形態において、フロントライト１０は、例えばアクリル樹脂などからなる透明な導光板１２の側端面１２ａに、冷陰極管などからなる光源１３が設けられた構成を有しており、導光板１２の下面（液晶セル２０側の面）は光が出射される平滑な出射面１２ｂとなっている。また導光板１２の出射面１２ｂと反対側の面（導光板１２の上面）は、導光板１２内部を伝搬する光の方向を変えるためのくさび状の溝が、所定のピッチでストライプ状に複数形成されたプリズム面１２ｃとなっている。
【００２９】
また、図２に示すように、反射体３０は、透明のセパレータ３１を介して液晶セル２０の第１の基板（一方の基板）２１の外面側に配置されており、この反射体３０は、反射基板（基体）２８と、この反射基板２８上に積層された平坦化層２９とから構成されている。反射基板２８の表面には高反射膜２８ａが形成されており、平坦化層２９はこの高反射膜２８ａに接して積層されている。
【００３０】
図３に反射体３０の部分拡大平面図を示し、図４に図３のＭ１−Ｍ１線に対応する部分拡大断面図を示し、図５には図３のＮ１−Ｎ１線に対応する部分拡大断面図を示し、図６には反射体３０の要部の部分拡大斜視図を示す。
図３、図４及び図５に示すように、この反射基板２８には、一方向（図中Ｘ方向）に沿って連続的に並ぶ反射斜面２８ｂが複数形成されている。また、この反射基板２８には、Ｘ方向と交差する方向（図中Ｙ方向）に沿って反射斜面２８ｂを分断する複数の溝５８が設けられている。そして、反射斜面２８ｂ及び溝５８上には、前述の高反射膜２８ａが形成されている。
【００３１】
また、図４に示すように、隣接する２つの反射斜面２８ｂ、２８ｂの間には、基板面Ｓに対してほぼ垂直な壁面２８ｃが設けられており、この壁面２８ｃ…によって各反射斜面２８ｂ…同士が連結されている。
なお、ここで基板面Ｓとは、反射基板２８の裏面２８ｅに平行な面であって、反射斜面２８ｂの傾斜角度等の基準となる仮想的な面である。
【００３２】
各反射斜面２８ｂは、図中Ｙ方向（交差方向）に沿って同一方向に向くように傾斜しており、その傾斜角度θ１が基板面Ｓを基準として０°以上２０°以下の範囲内の一定の角度とされ、好ましくは２°以上１０°以下の範囲内の一定の角度とされている。
反射斜面２８ｂの傾斜角度θ１が２０°を超えると、反射光の反射角度を観察者の視線の方向に接近させることができなくなるので好ましくない。
特に反射斜面２８ｂの傾斜角度θ１は、図２に示す表示面１ａの法線方向Ｈ１と観察者の主たる観察方向α１とのなす角度αの約１／２の角度、すなわちα＝２θ１の関係とされていることが、反射光の反射角度を観察者の視線に合わせることができる点で好ましい。具体的には、上記角度θ１は、実用の視点において、通常、０°乃至２０°であるので、θ１ は１０°程度とされていることが好ましい。
【００３３】
更に図４に示すように、各反射斜面２８ｂの図中Ｙ方向に沿う幅Ｌ１〜Ｌ４が、各反射斜面毎に異なった幅に設定されている。即ち、図４においては、各幅Ｌ１〜Ｌ４がＬ２＞Ｌ４＞Ｌ１＞Ｌ３に設定されている。このように、各反射斜面２８ｂのＹ方向の幅をランダムに設定することで、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。尚、各反射斜面２８ｂの図中Ｙ方向に沿う幅は、１μｍ〜３０μｍの範囲で任意に設定されることが好ましい。
【００３４】
次に、図５に示すように、反射斜面２８ｂを分断する溝５８は、断面形状がＶ字形状とされており、相互に隣接して形成されている。また、各溝５８のピッチＰ１〜Ｐ３がランダムに設定されている。即ち、図５においては、各ピッチＰ１〜Ｐ３がＰ２＞Ｐ１＞Ｐ３となるように設定されている。このように、各溝５８のピッチをランダムに設定することで、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。尚、各ピッチの具体的な大きさは、例えば、１μｍ〜３０μｍ程度とすることが好ましい。
また、Ｖ字状の各溝５８の開き角度θ２は、９０°以上１７０°以下の範囲内の一定の角度とされている。これにより、各溝５８のピッチを溝毎に変更するためには、溝の深さを溝毎に変更する必要がある。即ち、溝５８のピッチが大きくなるに従って、溝５８の深さが順次深くなる。
【００３５】
以上により、反射基板２８には、反射斜面２８ｂと、壁面２８ｃと、断面Ｖ字形状の溝５８のみが形成され、反射基板２８の基板面Ｓに平行な面は存在しない状態になっている。
【００３６】
本発明に係る反射基板２８においては、反射斜面２８ｂを溝５８によって分断することにより、図６に示すように、略四面体形状であって複数の不均等な大きさの凸部３１が反射基板２８上に相互に隣接して形成される。各凸部３１は、反射斜面２８ｂと、反射斜面２８ｂの裏側にある壁面２８ｃと、反射斜面２８ｂ及び壁面２８ｃに同時に接する一対の斜面２８ｄ１、２８ｄ２により構成される。各斜面２８ｄ１、２８ｄ２は溝５８を区画する斜面の一部である。反射斜面２８ｂのＹ方向に沿う幅と各溝５８のピッチとがそれぞれランダムに設定されているため、これら反射斜面２８ｂ及び溝５８により形成された各凸部３１は、その大きさが個々に異なったものとなる。
【００３７】
また、高反射膜２８ａを構成する金属材料としては、Ａｌ、Ａｇなどの反射率の高い金属が用いられる。高反射膜２８ａの膜厚は８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。膜厚が８０ｎｍ未満だと、高反射膜２８ａによる光の反射率が過小となって反射モード時の表示が暗くなるので好ましくなく、膜厚が２００ｎｍを超えると必要以上に成膜コストがかかることや、反射斜面２８ｂ及び溝５８による起伏が小さくなってしまうので好ましくない。
【００３８】
尚、反射斜面２８ｂの表面は、平坦面であることが好ましいが、凹凸面であっても良い。図７には、反射斜面２８ｂを凹凸面にした場合の断面模式図を示し、図８にはこの凹凸面の拡大断面模式図を示す。
図７及び図８に示すように、各反射斜面２８ｂには、凸部１１１ａならびに凹部１１１ｂが不規則に配置されることによって凹凸面１１２が形成されている。凹部１１１ｂは、深さが０．３μｍ以上３μｍ以下の範囲のもので、ここでの凹部１１１ｂの深さとは、凸部１１１ａの頂部のうち反射基板２８の裏面からの距離が最も大きい頂部を含む面からの距離である。
また、この反射斜面２８ｂにおいては、隣接する凹部１１１ｂが、１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内のピッチで不規則にばらついている。隣接する凹部１１１ｂのピッチが１μｍ未満の場合、反射斜面２８ｂを形成するために用いる転写型の製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる、所望の反射特性が得られるだけの形状が形成できない、干渉光が発生する等の問題が生じる。
【００３９】
本実施形態においてはこの凹凸状の反射斜面２８ｂ上に高反射膜２８ａが形成される。これにより、高反射膜２８ａに反射斜面２８ｂの微小な凹凸形状が反映され、高反射膜２８ａの表面が凹凸面１１２となる。このときの反射体３０を、反射斜面２８ｂの特定の縦断面で縦断したとき、高反射膜２８ａの表面である凹凸面１１２は図８に示すように縦断面の断面曲線の傾きが不連続なものであり、言い換えれば、縦断面の断面曲線の一次微分係数が不連続となる。
【００４０】
反射斜面２８ｂを凹凸面にすることで、反射光の拡散性を向上して反射光を拡散させることができ、広い反射角度の範囲で反射光の輝度を高くすることができる。また、反射体３０の光拡散性を向上させて反射光の干渉パターンの発現を防止することができる。
【００４１】
本実施形態の反射型液晶表示装置１においては、反射体３０に、同一方向に傾斜する反射斜面２８ｂ…が備えられており、この反射斜面２８ｂを含む反射体３０を、図２及び図３〜図５に示すＸＹ方向の対応関係を保つように、即ち反射斜面２８ｂが観察者の視線方向α１に向くように液晶表示装置１に組み込むことで、入射した入射光Ｑを図２中Ｒ方向に反射させることができ、反射光の方向を観察者の視線方向α１に接近させることができる。
即ち、入射光Ｑの入射角度は、法線Ｈ１に対してω０であり、これが平坦な反射面によって反射された場合は法線Ｈ１に対する反射角度ω（＝ω０）をもって反射されるが、本発明の反射体３０を用いた場合には、法線Ｈ１に対する角度２θ１をもってＲ方向に反射される。
従って、法線方向Ｈ１と観察者の視線方向との成す角度αに対し、α＝２θ１の関係となるようにθ１を設定することで、反射光Ｒの方向を観察者の視線方向に一致させることができ、反射輝度の高い液晶表示装置１を構成することが可能になる。
【００４２】
また、反射斜面２８ｂの一方向に沿う幅と各溝５８のピッチとがそれぞれランダムに設定されているので、反射斜面２８ｂの各面積がそれぞれ異なったものとなり、反射光の干渉パターンの発生を防止することができ、この反射体３０を液晶表示装置１に用いた場合には液晶表示装置１の表示の視認性を向上できる。
【００４３】
以上のことを図示すると図９に示す通りとなる。図９には、反射光の強度と基板面Ｓの反射光の反射方向と法線Ｈ１とのなす角度との関係を示している。
反射斜面２８ｂの傾斜角度をθ１に設定した場合、法線Ｈ１方向と反射光の反射方向とのなす角は２θ１となり、反射光のプロファイルはこの２θ１を中心とするガウス分布形状となる。尚、図９の横軸に示されている角度ωは、前述の図２の角度ωであり、２θ１＜ωの関係になっている。
このように、反射斜面２８ｂを基板面Ｓに対して傾斜角度θ１をもって傾斜させることで、図２に示したように、反射光Ｒの方向を観察者の視線方向に一致させることができ、反射輝度の高い液晶表示装置１を構成することが可能になる。
【００４４】
また、反射斜面２８ｂの凹凸面の粗さを大きくすると、図９に示すように、反射光のプロファイルが曲線▲１▼から曲線▲３▼に至るように変化する。即ち、凹凸面の粗さが小さい場合は、曲線▲１▼で示すように、２θ１における反射強度が高く、分布幅が小さなプロファイルとなり、凹凸面の粗さが大きくなるに従って、曲線▲２▼または▲３▼で示すように、２θ１における反射強度が低く、分布幅が広がったプロファイルとなる。このように、反射斜面２８ｂの凹凸面の粗さを制御することで、反射光の拡散性を容易に調整することができる。
【００４５】
次に、本発明に係る反射体３０の製造方法について図１０〜図１７を参照して説明する。
この反射体３０の製造方法は、切削工具により母型の型面を切削加工することにより第１、第２ストライプ溝を形成して母型を作製する工程と、母型の型面上に電鋳によって金属を付着後、該金属を離型する工程と、感光性樹脂基材の表面に電鋳型を押しつけて転写する工程と、前記感光性樹脂基材の成形面に高反射膜を成膜する工程とから概略構成されている。
【００４６】
まず、母型を製造する工程について詳細に説明する。図１０及び図１１に示すように、先端部が非対称Ｖ字状の切削工具６１を用意する。
この切削工具６１は、図１０及び図１１に示すように、その先端部形状が、工具の移動方向から見たときに非対称Ｖ字形状となっている。即ち、母型２００に対して傾斜した一方の切削面６２が、母型２００に対して垂直な他方の切削面６３に最先端６４で接合した構成になっている。
また、切削面６２の傾斜角度は、図１１に示すように、他方の切削面６３とのなす角θ３で表すことができ、θ３は０°を超えて３０°以下の範囲が好ましい。
【００４７】
この切削工具６１を母型２００の型面２０１に押し当てながら、図１０中矢印で示す移動方向に沿って移動させることにより切削加工を行い、第１ストライプ溝を形成する。切削工具６１の移動方向は、まず、図１０中Ｘ方向に向けて母型２００を切削しつつ移動させ、次に所定の送りピッチの分だけ図中Ｙ方向に移動させ、次に図中Ｘ方向の反対方向に向けて母型２００を切削しつつ移動させ、次に再び所定の送りピッチの分だけ図中Ｙ方向に移動させる。このサイクルを繰り返し行いながら、母型２００の型面２０１のほぼ全面を切削加工する。
【００４８】
図１２及び図１３には、切削工具６１による切削加工の様子を示している。図１２及び図１３に示すように、切削工具６１を図中Ｙ方向に沿ってＬ１、Ｌ２、Ｌ３，Ｌ４の送りピッチで順次移動させながら切削加工を行うことで、第１ストライプ溝４１…が形成される。尚、送りピッチＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は１〜３０μｍの範囲でランダムに変更することが好ましい。この範囲でランダムに変更すれば、反射光において干渉パターンが発現するおそれがない。
【００４９】
こうして形成された第１ストライプ溝４１…は、図１３に示すように、溝の深さが各溝間においてばらついており、また、断面形状が切削工具６１の先端部形状に対応した非対称Ｖ字形状になっており、切削面６２に対応する面が反射斜面２８ｂに対応する型面となる。これにより、反射斜面２８ｂの傾斜角度θ１は、切削面６２の傾斜角度θ３により決まり、その関係はθ１＝（９０−θ３）°となる。
また、切削面６３に対応する面が壁面２８ｃに対応する型面となる。
また、各第１ストライプ溝４１…は、相互に隣接して形成され、母型７１の基準面に平行な面が存在しない状態となる。
【００５０】
次に、図１４〜図１７に示すように、第１ストライプ溝４１…の形成後の母型２００に対して、別の切削工具７１を用いて第２ストライプ溝５１…の形成を行う。
即ち、切削工具７１を母型２００の型面２０１に押し当てながら、図１４中矢印で示す移動方向に沿って移動させることにより切削加工を行い、第２ストライプ溝を形成する。切削工具７１の移動方向は、まず、図１４中Ｙ方向の反対方向に向けて母型７１を切削しつつ移動させ、次に所定の送りピッチの分だけ図中Ｘ方向に移動させ、次に図中Ｙ方向の反対方向に向けて母型７１を切削しつつ移動させ、次に再び所定の送りピッチの分だけ図中Ｘ方向に移動させる。このサイクルを繰り返し行いながら、母型２００の型面２０１のほぼ全面を切削加工する。
【００５１】
ここで使用する切削工具７１は、図１５に示すように、その先端部形状が、工具の移動方向から見たときに対称Ｖ字形状となっている。即ち、母型２００に対して傾斜した一対の切削面７２、７３が、工具の最先端７４で相互に接合した構成になっている。図１５に示すように、最先端７４から垂線（一点鎖線）をのばし、この垂線と各切削面７２，７３とのなす角度はそれぞれθ４であって等しく、このθ４は４５°〜８５°の範囲が好ましい。
【００５２】
図１６及び図１７には、切削工具７１による切削加工の様子を示している。図１６及び図１７に示すように、切削工具７１を図中Ｙ方向に沿ってＰ１、Ｐ２、Ｐ３の送りピッチで順次移動させながら切削加工を行うことで、第２ストライプ溝５１…が形成される。尚、送りピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、１〜３０μｍの範囲でランダムに変更することが好ましい。この範囲でランダムに変更すれば、反射光において干渉パターンが発現するおそれがない。
【００５３】
このようにして、母型２００に切削加工を施して第１、第２ストライプ溝４１…，５１…を形成することにより、母型２００の型面に複数の不均等な大きさの凸部が相互に隣接して多数形成される。尚、第２ストライプ溝５１…が、図３〜図６に示した溝５８に対応するものとなる。
【００５４】
次に、上記母型２００の型面２０１上にＮｉ等の金属を電鋳処理によって必要な厚さ分だけ形成した後、離型すると、上記母型２００の型面２０１の凸部形状と凹凸が逆の凹凸形状を有する型面を備えた電鋳型が得られる。
【００５５】
ついで、基材上に、スピンコート法などによりアクリル系レジストなどの感光性樹脂液を塗布した後、プリベークして感光性樹脂層を形成し、上記電鋳型の型面を上記感光性樹脂層の表面に押しつけた後、離型し、該感光性樹脂層の表面に上記電鋳型の型面の凹凸形状と凹凸が逆の凹凸形状を形成すると、母型２００の型面２０１と同一形状の凸部が形成された図２〜図６に示すような反射基板２８が得られる。この反射基板２８上に高反射膜２８ａを形成するとことで、本発明に係る反射体３０が得られる。
【００５６】
また、この時、母型２００の型面２０１上に、結晶性ポリマー中に粒径がランダムな多数の微小粒子が分散、混練されてなる微小粒子混練液を塗布、硬化させて表面に微小凹凸形状を有する微小粒子混練層を形成して、母型とし、これにＮｉ等の金属を電鋳処理によって必要な厚さ分だけ形成した後、離型すると、上記母型の微小粒子混練層の表面の微小凹凸形状と凹凸が逆の微小凹凸形状を有する型面を備えた電鋳型が得られる。そして、この電鋳型に対して先程と同様の処理を行うことで、図８及び図９に示すような凹凸面を有する反射体が得られる。
【００５７】
上記結晶性ポリマーとしては、液晶性ポリマーなどが用いられる。上記微小粒子としては、無機系のシリカ、或いは有機系のジビニルベンゼン重合体、スチレンブタジエン共重合体、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が適宜選択して用いられる。上記微小粒子の半径は、０．５μｍ以上１５μｍ以下の範囲内のものが用いられる。上記のような結晶性ポリマーに分散された微小粒子は、２次凝集が起きにくく、また、その表面に微小粒子表面が突出した状態になるので、この微小粒子混練液を硬化させた上記の微小粒子混練層の表面も上記微小粒子表面が突出するので、微小凹凸形状を有している。これに対して非結晶性ポリマーを用いる場合、表面エネルギーが高くなるため、微小微粒子が表面に突出せず、微小粒子混練層の表面に微小凹凸形状が形成されない。
【００５８】
上記の反射体３０の製造方法によれば、先端がＶ字状の切削工具６１、７１により母型２００の型面２０１を切削加工して第１、第２ストライプ溝４１…、５１…を連続して形成するので、この型面２０１に基づいて反射体３０を形成した場合に、反射体３０の表面において、溝によって反射斜面が分断された形状を得ることができ、反射光における干渉パターンの発生のない反射体３０を製造できる。
【００５９】
また、第１または第２ストライプ溝４１…、５１…を形成する際の切削工具６１、７１の送りピッチがランダムに設定されているので、母型２００に基づいて反射体３０を形成した場合に、反射体３０の表面に、略四面体形状であって不均等な大きさの複数の凸部３１を相互に隣接配置して形成することができ、反射光における干渉パターンの発生のない反射体３０を製造できる。
【００６０】
以上、本発明の第１の実施形態について説明したが、本発明に係る反射体は、切削工具の変更により、その正四面体形状の凸部を様々な形に変更することが可能である。そこで、第２の実施形態により、反射体の変形例について説明する。
【００６１】
（第２の実施形態）
図１８には、第２の実施形態の反射体の反射体２３０の部分拡大平面図を示し、図１９に図１８のＭ２−Ｍ２線に対応する部分拡大断面図を示し、図２０には図１８のＮ２−Ｎ２線に対応する部分拡大断面図を示し、図２１には反射体２３０の要部の部分拡大斜視図を示す。
図１８〜図２１に示すように、この反射体２３０には、一方向（図中Ｘ方向）に沿って連続的に並ぶ反射斜面２２８ｂが複数形成されている。また、この反射体２３０には、Ｘ方向と交差する方向（図中Ｙ方向）に沿って反射斜面２２８ｂを分断する複数の溝２５８が設けられている。そして、反射斜面２２８ｂ及び溝２５８上には高反射膜２２８ａが形成されている。
【００６２】
また、第１の実施形態の場合と同様に、図１９に示すように、隣接する２つの反射斜面２２８ｂ、２２８ｂの間には、基板面Ｓに対してほぼ垂直な壁面２２８ｃが設けられており、この壁面２２８ｃ…によって各反射斜面２２８ｂ…同士が連結されている。
【００６３】
また、各反射斜面２２８ｂは、図中Ｙ方向（交差方向）に沿って同一方向に向くように傾斜しており、その傾斜角度θ１が基板面Ｓを基準として５°以上２０°以下の範囲内の一定の角度とされ、好ましくは５°以上１５°以下の範囲内の一定の角度とされている。反射斜面２２８ｂの傾斜角度θ１が５°未満または２０°を超えると、反射光の反射角度を観察者の視線の方向に接近させることができなくなるので好ましくない。特に反射斜面２２８ｂの傾斜角度θ１は、図２に示す表示面１ａの法線方向Ｈ１と観察者の主たる観察方向α１とのなす角度αの約１／２の角度、すなわちα＝２θ１の関係とされていることが、反射光の反射角度を観察者の視線に合わせることができる点で好ましい。具体的には、上記角度θ１は、実用の視点において、通常、０°乃至２０°であるので、θ１ は１０°程度とされていることが好ましい。
【００６４】
また第１の実施形態の場合と同様に、各反射斜面２２８ｂの図中Ｙ方向に沿う幅Ｌ１〜Ｌ４が、各反射斜面毎に異なった幅に設定されている。即ち、図１９においては、各幅Ｌ１〜Ｌ４がＬ２＞Ｌ４＞Ｌ１＞Ｌ３に設定されている。このように、各反射斜面２２８ｂの幅をランダムに設定することで、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。尚、各反射斜面２２８ｂの図中Ｙ方向に沿う幅は、１μｍ〜３０μｍの範囲で任意に設定されることが好ましい。
【００６５】
次に、図１８及び図２０に示すように、反射斜面２２８ｂを分断する溝２５８は、断面形状が凹型の円弧状とされており、相互に隣接して形成されている。また、各溝２５８のピッチＰ１〜Ｐ５がランダムに設定されている。このように、各溝２５８のピッチをランダムに設定することで、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。尚、各ピッチの具体的な大きさは、例えば、１μｍ〜３０μｍ程度とすることが好ましい。
また、円弧状の各溝２５８の曲率半径Ｒは、１０μｍ以上１ｍｍ以下の範囲内の一定の大きさとされている。これにより、各溝２５８のピッチを溝毎に変更するためには、溝の深さを溝毎に変更する必要がある。即ち、溝２５８のピッチが大きくなるに従って、溝２５８の深さが順次深くなる。
【００６６】
以上により、反射体２３０には、反射斜面２２８ｂと、壁面２２８ｃと、断面円弧状の溝２５８のみが形成され、反射体２３０の基板面Ｓに平行な面は存在しない状態になっている。
【００６７】
本実施形態の反射体２３０においては、反射斜面２２８ｂを溝２５８によって分断することにより、図２１に示すように、略四面体形状であって複数の不均等な大きさの凸部２３１が相互に隣接して形成される。各凸部２３１は、反射斜面２２８ｂと、反射斜面２２８ｂの裏側にある壁面２２８ｃと、反射斜面２２８ｂ及び壁面２２８ｃに同時に接する一対の円弧面２２８ｄ１、２２８ｄ２により構成される。各斜面２２８ｄ１、２２８ｄ２は溝２５８を区画する円弧面の一部である。反射斜面２２８ｂの一方向に沿う幅と各溝２５８のピッチとがそれぞれランダムに設定されているため、反射斜面２２８ｂ及び溝２５８により形成された各凸部２３１は、その大きさが個々に異なったものとなる。
【００６８】
また、高反射膜２２８ａを構成する金属材料としては、第１の実施形態と同じ理由から、Ａｌ、Ａｇなどが用いられ、膜厚は８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲とされる。本発明の反射体では、高反射膜を８０ｎｍ以下の薄膜にすることで、半透過型液晶表示装置とすることもできるが、より明るい表示を得るには、膜厚８０〜２００ｎｍの高反射膜に所定の開口率で微小な開口部を設けることにより半透過型液晶表示装置にすることもできる。この場合、開口率は１画素面積あたり１５〜３０％、好ましくは１５〜２５％に設定される。
【００６９】
尚、反射斜面２２８ｂの表面は、第１の実施形態と同様に、平坦面であってもよく、凹凸面であってもよい。
凹凸状の反射斜面２２８ｂを用いることで、反射光の拡散性を向上して反射光を拡散させることができ、広い反射角度の範囲で反射光の輝度を高くすることができる。
【００７０】
本実施形態の反射体２３０においては、第１の実施形態の反射体３０とほぼ同等な効果が得られる。
【００７１】
次に、本発明に係る反射体２３０の製造方法について図２２及び図２３を参照して説明する。本実施形態の反射体１３０の製造方法は、第２ストライプ溝（溝１５８）の形成を、先端が円弧状の切削工具を用いて行うこと以外は、第１の実施形態と同様である。そこで、第１の実施形態との相違点のみ説明する。
図２２及び図２３に、切削工具８１を用いて母型１７１の型面１７１に第２ストライプ溝１５１を形成する工程を示す。尚、図２１に示す母型１７１は、既に非対称Ｖ字形状の第１のストライプ溝を形成した後のものである。
【００７２】
図２２に示すように、本実施形態で用いる切削工具８１は、先端が凸状の円弧面を切削面８２とする工具である。この切削面８２の曲率半径は、例えば１０μｍ〜１ｍｍの範囲とすることが好ましい。
この切削工具８１を母型３００の型面３０１に押し当てながら、図２２中Ｙ方向の反対方向に向けて母型３００を切削しつつ移動させ、次に所定の送りピッチの分だけ図中Ｘ方向に移動させ、次に図中Ｙ方向の反対方向に向けて母型３００を切削しつつ移動させ、次に再び所定の送りピッチの分だけ図中Ｘ方向に移動させる。このサイクルを繰り返し行いながら、母型３００の型面３０１のほぼ全面を切削加工する。
【００７３】
図２３には、切削加工後の状態を示している。図２３に示すように、切削工具８１を図中Ｘ方向に沿ってＰ１〜Ｐ５の送りピッチで順次移動させながら切削加工を行うことで、第２ストライプ溝２５１…が形成される。尚、送りピッチＰ１〜Ｐ５は、１〜３０μｍの範囲でランダムに変更することが好ましい。この範囲でランダムに変更すれば、反射光において干渉パターンが発現するおそれがない。
【００７４】
このようにして、母型３００に切削加工を施して第１、第２ストライプ溝を形成することにより、母型３００の型面に複数の不均等な大きさの凸部が相互に隣接して多数形成される。尚、第２ストライプ溝２５１…が、図１８〜図２１に示した溝２５８となる。
【００７５】
この後、第１の実施形態と同様に、上記母型３００の型面３０１上にＮｉ等の金属を電鋳処理によって必要な厚さ分だけ形成した後、離型すると、上記母型の型面の凸部形状と凹凸が逆の凹凸形状を有する型面を備えた電鋳型が得られる。ついで、基材上に感光性樹脂液を塗布した後、プリベークして感光性樹脂層を形成し、上記電鋳型の型面を上記感光性樹脂層の表面に押しつけた後、離型し、該感光性樹脂層の表面に上記電鋳型の型面の凹凸形状と凹凸が逆の凹凸形状を形成すると、母型１７１の型面と同一形状の凸部が形成された図１８〜図２１に示すような反射基体２３０が得られる。
【００７６】
尚、本発明は、上述した第１，第２の実施形態に限られるものではなく、本発明の範囲で様々な変更を加えることが可能になる。
即ち、上記の各実施形態では、不透明の感光性樹脂層によって反射基板を形成したが、本発明はこれに限られず、半透明の反射基板を用いても良い。反射基板を半透過性にすることで、反射基板自体に拡散性能を付与することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の反射体によれば、反射斜面を複数設けることにより、反射光の反射角度を任意に制御することができ、反射光の反射角度を観察者の視線に近い方向に接近させることが可能になる。
また、前記反射斜面を分断する複数の溝が設けられているので、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。
更に、反射斜面の幅が各反射斜面毎に異なった幅に設定されるとともに、溝のピッチが溝毎に異なったピッチに設定されているので、反射光における干渉パターンの発生を防止できる。
【００７８】
また、本発明の反射体の製造方法によれば、先端がＶ字状の切削工具により母型の型面を切削加工して第１、第２ストライプ溝を連続して形成するので、この型面に基づいて反射体を形成した場合に、反射体の表面に、略四面体形状の複数の凸部を相互に隣接させて形成することができ、反射光における干渉パターンの発生のない反射体を容易に製造できる。
特に、フォトリソグラフィ技術によって製造する場合と比較して、製造工程を大幅に簡略化することが可能になり、また、反射斜面の傾斜角度も精密に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に対応する断面模式図。
【図３】図１の液晶表示装置に用いられる反射体の部分拡大平面図。
【図４】図３のＭ１−Ｍ１線に対応する部分拡大断面図。
【図５】図３のＮ１−Ｎ１線に対応する部分拡大断面図。
【図６】図３に示す反射体の要部を示す部分拡大斜視図。
【図７】反射斜面を凹凸面にした場合の反射体の要部を示す部分拡大斜視図。
【図８】図７における反射斜面の拡大断面図。
【図９】反射光の強度と基板面Ｓの反射光の反射方向と法線Ｈ１とのなす角度との関係を示すグラフ。
【図１０】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１１】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１２】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１３】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１４】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１５】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１６】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１７】図３に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図１８】本発明の第２の実施形態の反射体の部分拡大平面図。
【図１９】図１８のＭ２−Ｍ２線に対応する部分拡大断面図。
【図２０】図１８のＮ２−Ｎ２線に対応する部分拡大断面図。
【図２１】図１８に示す反射体の要部を示す部分拡大斜視図。
【図２２】図１８に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図２３】図１８に示す反射体の製造方法を説明するための工程図。
【図２４】従来の反射型液晶表示装置の例を示す側面断面図。
【図２５】従来の反射型液晶表示装置に備えられた反射板の反射特性を示す図。
【符号の説明】
１ 反射型液晶表示装置（液晶表示装置）
２８ 反射基板（基体）
２８ａ 高反射膜
２８ｂ 反射斜面
３０ 反射体
３１ 凸部
４１ 第１ストライプ溝
５１ 第２ストライプ溝
５８ 溝
６１、７１ 切削工具
２００ 母型
２０１ 型面
Claims (11)
- 入射光を反射する反射体であって、基板の表面に一方向に沿って並ぶ反射斜面が複数形成されるとともに前記一方向の交差方向に沿って前記反射斜面を分断する複数の溝が設けられ、かつ少なくとも前記反射斜面に高反射膜が形成されてなることを特徴とする反射体。
- 前記反射斜面の前記交差方向に沿う幅が各反射斜面毎に異なった幅に設定されるとともに、前記溝のピッチが溝毎に異なったピッチに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の反射体。
- 前記反射斜面が、前記交差方向に沿って同一方向に傾斜しており、その傾斜角度θ１が基板面を基準として０°以上２０°以下の範囲内の一定の角度とされていることことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射体。
- 前記溝の断面形状がＶ字形状または円弧状であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の反射体。
- 前記反射斜面が不規則な凹凸面とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の反射体。
- 前記基体が半透過性であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の反射体。
- 液晶層を挟んで対向する基板の一方の基板の内面側に電極および配向膜を該一方の基板側から順に設け、他方の基板の内面側に電極および配向膜を該他方の基板側から順に設けた液晶セルの前記一方の基板の外面側に反射体を設けてなり、
前記反射体は、基板の表面に一方向に沿って並ぶ反射斜面が複数形成されるとともに前記一方向の交差方向に沿って前記反射斜面を分断する複数の溝が設けられ、かつ少なくとも前記反射斜面に高反射膜が形成されてなり、前記反射斜面の前記交差方向に沿う幅が各反射斜面毎に異なった幅に設定されるとともに、前記溝のピッチが溝毎に異なったピッチに設定されているものであることを特徴とする反射型液晶表示装置。 - 前記反射斜面が、前記交差方向に沿って同一方向に傾斜しており、その傾斜角度θ１が基板面を基準として２°以上２０°以下の範囲内の一定の角度とされ、かつ、前記反射体の基板面の法線方向と液晶セルに対する観察視角方向とのなす角度αと、前記傾斜角度θ１との関係が、α＝２θ１に設定されていることを特徴とする請求項７に記載の反射型液晶表示装置。
- 先端がＶ字状の切削工具により母型の型面を切削加工して、断面視略Ｖ字形状でかつ同一方向に延びる複数の第１ストライプ溝を連続して形成することにより、平面視ストライプ状の反射斜面を連続的に複数形成する工程と、前記一方向の交差方向に延びる複数の第２ストライプ溝を連続して形成することにより反射斜面を分断する工程とを具備してなる母型形成工程と、
前記母型の型面上に電鋳によって金属を付着後、該金属を離型することより前記母型の型面の形状に対応する形状の型面を備えた電鋳型を作製する工程と、
感光性樹脂基材の表面に前記電鋳型の型面を押しつけて転写することにより、前記感光性樹脂基材の表面に前記母型の型面と同一形状の成形面を形成する工程と、
前記感光性樹脂基材の成形面に高反射膜を成膜する工程とを備えることを特徴とする反射体の製造方法。 - 前記第１または第２ストライプ溝を形成する際の前記切削工具の送りピッチがランダムなピッチに設定されていることを特徴とする請求項９に記載の反射体の製造方法。
- 前記第２ストライプ溝の断面形状がＶ字形状または円弧状であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の反射体の製造方法。
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