JP2005202280A - 反射体および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モアレの発生を防止でき、かつ製造が容易な反射体、ならびにこれを用いた液晶表示を提供する。
【解決手段】 反射体１０は、１辺が規定単位Ｍで示される領域でランダムなサイズの凹部１３がランダムに配置されている。この一辺が規定単位Ｍの領域の凹部１３の集まりである反射体小片４１が繰り返し形成されて、大きな反射面４２を構成する。規定単位Ｍの長さは、３０〜３０００μｍに設定される。反射体小片４１の一辺の長さである規定単位Ｍを３０〜３０００μｍに設定することにより、反射体１０を例えば液晶表示装置の反射体として用いたときに、モアレ（干渉縞）の発生を効果的に防止することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、表面に多数の凹部を形成した基板の表面に反射膜を成膜した反射体、およびこれを用いた液晶表示装置に関する。

例えば、携帯電話や携帯用ゲーム機などの携帯電子機器では、そのバッテリ駆動時間が使い勝手に大きく影響するために、消費電力を抑えることができる反射型液晶表示装置を表示部として備えている。反射型液晶表示装置は、その前面から入射する外光を反射するための反射膜を備えており、その形態としては液晶パネルを構成する２枚の基板の間に反射膜を内蔵したものや、透過型の液晶パネルの背面側に半透過膜を備えた反射体を配設したものが知られている。

光を反射させるための反射体としては、表面に多数の凹部を形成した基板の表面に反射膜を成膜した反射体が知られている。こうした反射体は、多数の凹部の作用によって反射面内でムラなく均一な反射光を得ることができる。

このような反射体を製造するには、例えば、下記特許文献１に記載されている方法が挙げられる。即ち、圧子によって凹凸面を備えた母型を製造し、この母型を用いて多数の凹部を備えた基板を転写形成し、その後、反射膜を成膜する方法である。これによって、反射体を効率的に製造することができる。
特開２００１−３１０３３４号公報

上述したような、表面に多数の凹部を形成した基板の表面に反射膜を成膜した反射体は、ランダムなサイズの凹部をランダムな配置で形成するのが好ましい。即ち、凹部の配置に規則性ができると、反射体として使用した際にモアレ発生の原因となるからである。従って、モアレ発生を防止するには、必要なサイズの反射面全体に渡ってランダムな大きさの凹部をランダムに配置するのが良い。

しかし一方で、上述したように圧子によって凹凸面を備えた母型を製造し、この母型を用いて多数の凹部を備えた基板を転写形成する場合、必要なサイズの反射面に相当する領域全体にランダムに配置された凹部を備えた母型を製造することは、例えば数ヶ月という日数が掛かってしまい現実的ではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、モアレの発生を防止でき、かつ製造が容易な反射体、ならびにこれを用いた液晶表示を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明によれば、微細な多数の凹部が規定単位毎にランダムな大きさで形成された基板と、前記基板の一面上に成膜された反射膜とを有する反射体であって、前記規定単位を３０〜３０００μｍに設定し、この規定単位を１ピッチとして繰り返し多数の凹部を形成して、一辺が前記規定単位よりも大きな面に多数の凹部を形成したことを特徴とする反射体が提供される。

また、上述した反射体と液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。

本発明の反射体によれば、微細な多数の凹部が規定単位毎にランダムな大きさで形成された基板と、この基板の一面上に成膜された反射膜とを有し、反射体小片の一辺の長さである規定単位を３０〜３０００μｍに設定される。そして、液晶表示装置の反射体として用いたときに、モアレ（干渉縞）の発生を効果的に防止することができるとともに、反射体の凹部を転写形成するための母型の製造に要する時間を実用的な範囲に留めることができる。よって、モアレの生じない反射体を短期間にローコストで製造することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を交えて説明する。図１は、本発明の反射体の構成を示す部分斜視図であり、図２は、図１に示す反射体の断面模式図であり、図３のＡは、図１に示す反射体に形成された凹部の平面構成図であり、図３のＢは、図３のＡに示すＧ−Ｇ線に沿う断面構成図である。

図１のＢに示すように、反射体１０は基板１１と、この基板１１の一面１１ａ上に積層されたＡｌやＡｇ等の高反射率の反射膜１２とから概略構成されている。この基板１１は、図１のＡに示すように、支持層１５と、この支持層１５上に形成された樹脂層１６とから構成されている。樹脂層１６は、反射膜１２に所定の表面形状、すなわち樹脂層１６の凹部１３に倣った凹部１２ａを与えるもので、一面１１ａに複数の凹部１３が設けられている。

こうした凹部１３によって、図１のＢに示すように、反射膜１２に凹部１２ａが形成され、反射膜１２にムラの無い均一な反射性を与える。こうした基板１１を構成する支持層１５は、例えばＳｉＯ_２ コーティング付きのガラス板から構成されれば良く、また、樹脂層１６は紫外線硬化性樹脂から構成されていればよい。こうした基板１１の厚さは、例えば５０μｍ〜１ｍｍの範囲であれば好ましく、特に１００〜７００μｍの範囲がよい。

反射膜１２は、基板の一面１１ａ上に、例えば、ＡｌやＡｇ等の高反射特性の金属を蒸着して形成すればよく、膜厚は０．０５〜０．２μｍの範囲が良く、０．０８〜０．１５μｍの範囲が特に好ましい。反射膜１２の膜厚が０．０５μｍ未満だと反射率が低下してしまうので好ましくなく、０．２μｍを超えると必要以上に成膜コストがかかることや、凹部１３によって与えられる凹部１２ａが小さくなってしまうので好ましくない。

凹部１３は、基板１１の樹脂層１６に対して、後ほど詳述する反転金型を用いて型押し加工によって形成されたものであり、図１のＢ及び図２に示すように、反射膜１２上において、各凹部１２ａの輪郭１２ｃ同士が相互に接している。この輪郭１２ｃ同士が接する部分は先の尖ったピーク形状に形成され、凹部１２ａ同士の間にある平坦部分１２ｄの領域が少ないのが反射特性上好ましい。

また図３に示すように、凹部１３の内面は、各々半径が異なる２つの球面の一部である第１曲面１３ａと、第２曲面１３ｂとを含んでおり、これらの曲面１３ａ，１３ｂを与える球の中心Ｏ１，Ｏ２は凹部１３の最深点Ｏの法線上に配置されている。第１曲面１３ａはＯ１を中心とする半径Ｒ１の球面の一部とされ、第２曲面１３ｂはＯ２を中心とする半径Ｒ２の球面の一部とされている。そして、図３のＡに示す平面図において、凹部１３の最深点Ｏを通過し、Ｇ−Ｇ線に直交する直線Ｈの近傍において第１曲面１３ａと第２曲面１３ｂとが概ね区画されている。凹部１３の深さは例えば０．３〜２．０μｍ程度に形成されればよい。

図４は、上述したような構成の反射体１０に、図３における図示右側から入射角３０°で光を照射し、受光角を反射面に対する正反射の方向である３０°を中心として±３０°の範囲（０°〜６０°；０°が反射体一面の法線方向に相当）で振って反射体１０の反射率（％）を測定した結果を示すグラフである。

図４に示すグラフから明らかなように、上記構成を備えた反射体１０によれば、半径の比較的小さい球面からなる第２曲面１３ｂの傾斜角の絶対値が比較的大きいことから、反射光が広角に散乱されて約１５°〜５０°の広い受光角範囲で高い反射率を得ることができる。また、半径が比較的大きい球面からなる第１曲面１３ａにおける反射により、前記第２曲面１３ｂよりも特定方向の狭い範囲に散乱される反射が生じるため、全体として反射率が正反射方向である３０°よりも小さい角度で最大となり、そのピークの近傍における反射率も高くなる。

その結果、反射体１０に入射し反射された光のピークが正反射方向よりも反射体１０の法線方向に近い側にシフトするので、反射体１０正面方向の反射輝度を高めることができる。従って、こうした反射体１０が液晶表示装置の反射層に適用されれば、通常表示面を斜めにして使用されることから、液晶表示装置の正面方向における反射輝度を向上させることができ、液晶表示装置の観察者方向への輝度を高めることができる。

図５は、本発明の反射体１０を上面から見た平面図である。反射体１０は、１辺が規定単位Ｍで示される領域でランダムなサイズの凹部１３がランダムに配置されている。この一辺が規定単位Ｍの領域の凹部１３の集まりである反射体小片４１が繰り返し形成されて、大きな反射面４２を構成する。

規定単位Ｍの長さは、３０〜３０００μｍに設定される。反射体小片４１の一辺の長さである規定単位Ｍを３０〜３０００μｍに設定することにより、反射体１０を例えば液晶表示装置の反射体として用いたときに、モアレ（干渉縞）の発生を効果的に防止することができる。なお、反射体小片４１の縦横それぞれの長さＭは３０〜３０００μｍの範囲で互いに異なっていてもよく、液晶表示パネルの周期性（カラーフィルタ、画素電極、コンタクトホール等）に合わせて、それぞれ適宜調節することができる。

規定単位Ｍが３０μｍよりも小さいと、凹部１３の周期性と液晶表示パネルの周期性（カラーフィルタ、画素電極、コンタクトホール等）との間で生じるモアレが強くなることがある。一方、規定単位Ｍを３０００μｍよりも大きくすると、反射体１０の凹部１３を転写形成するための母型の製造に長期間（例えば数ヶ月）掛かるようになり、実用的に採用できる反射体１０の製造法ではなくなってしまう。

このように、反射体小片４１の一辺の長さである規定単位Ｍを３０〜３０００μｍに設定し、この反射体小片４１を繰り返し形成して、大きな反射面４２を構成することによって、液晶表示装置の反射体として用いたときに、モアレ（干渉縞）の発生を効果的に防止することができるとともに、反射体１０の凹部１３を転写形成するための母型の製造に要する時間を実用的な範囲に留めることができる。よって、モアレの生じない反射体１０を短期間にローコストで製造することが可能になる。

図６は、反射体１０を構成する反射体小片４１での凹部１３の形成例を示した説明図である。この例では、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４種類の深さの凹部を圧子を用いてランダム形成している。この例で形成された凹部１３の形状と座標を表１に示す。

以上のような反射体１０を用いた液晶表示装置の例を図７に示す。液晶表示装置５０を構成する液晶表示パネル５１は、液晶層５２を挟持して対向する第１の基板５３と第２の基板５４をシール材５５で接合一体化した液晶表示パネルであり、第１の基板５３の液晶層５２側には、電極層や配向膜を含み、液晶層５２を駆動制御するための表示回路５６が形成され、第２の基板５４の液晶層５２側には、電極層や配向膜を含み液晶層５２を駆動制御するための表示回路５７が積層形成されている。

また、表示回路５６と表示回路５７との間には、この２つの表示回路５６，５７間に一定の間隔を保持するためのスペーサ部材５８が多数形成されている。そして、第１の基板５３と第２の基板５４の間に、反射体１０が形成される。また反射体１０の上面には、オーバーコート層５９が積層されている。

このような構成により、反射体１０は液晶表示パネル５１に入射した外光Ｎを効率的に反射させ、液晶層５２を明るく照らし出し、モアレの無い鮮明な画像を観察できる。

図１は、反射体の構成の一例を示す部分斜視図である。 図２は、図１に示す反射体の断面模式図である。 図３は、図１に示す反射体に形成された凹部の平面構成図及び断面構成図である。 図４は、本発明の反射体の反射率特性を示すグラフである。 図５は、本発明の反射体を上面から見た平面図である。 図６は、凹部の形成例を示す説明図である。 図７は、本発明の液晶表示装置を示す断面図である。

符号の説明

１０ 反射体
１１ 基板
１２ 反射膜
１３ 凹部
５０ 液晶表示装置
５１ 液晶表示パネル

Claims (2)

1. 微細な多数の凹部が規定単位毎にランダムな大きさで形成された基板と、前記基板の一面上に成膜された反射膜とを有する反射体であって、
   前記規定単位を３０〜３０００μｍに設定し、この規定単位を１ピッチとして繰り返し多数の凹部を形成して、一辺が前記規定単位よりも大きな面に多数の凹部を形成したことを特徴とする反射体。
2. 請求項１に記載の反射体と液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。

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