JP2005308789A - 反射体及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大面積なっても面内で、均一で、充分大きい輝度が得られる反射体の提供。視認性を向上できる液晶表示装置の提供。
【解決手段】 反射面表面１２ｂの表示領域４７ａの中央部からの距離に応じて反射特性が変更され、反射体４７に入射した入射光が反射面表面１２ｂで反射した反射光の強度が±見込み角θの範囲で均一とされ、θは下記式（Ｉ）で示される関係を満たすものである反射体４７。
θ（度）＝ｔａｎ^−１（Ｈ／２Ｌ） 式（Ｉ）
（式中、θは見込み角であり、Ｈは表示領域の上下方向の寸法であり、２ｃｍ以上、３０ｃｍ以下であり、Ｌは表示領域の中心から視点までの距離であり、１０ｃｍ以上、３００ｃｍ以下である。）反射体４７。反射体４７を液晶セルに内付けあるいは外付けした液晶表示装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、反射体及びこれを用いた液晶表示装置に関するものである。

一般に、液晶表示装置の表示形態には、バックライトを備えた半透過型、透過型と呼ばれるものと、反射型と呼ばれるものがある。反射型液晶表示装置は、太陽光、照明光等の外光だけを利用してバックライト無しで表示する液晶表示装置であり、例えば薄型で、軽量化、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、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（ノート型ＰＣ）等の携帯電子機器に多く用いられている。

半透過型又は反射型液晶表示装置の表示性能には、反射モードのときに明るい表示性能を有することが要求される。
図２１は、液晶パネル内部に反射板を設けた従来の反射型液晶表示装置の例を示す側面断面図である（例えば、特許文献１参照）。
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の表示領域には、各画素に対応する部分（各画素対応部）毎に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つの領域が形成されており、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。

この反射板１３０は、ガラスあるいはシリコン酸化膜にサンドブラスト法等により初期凹凸を形成し、その後フッ化水素酸水溶液でエッチングし、その上部にＡｌ膜を形成することにより作製されたものであり、図２２に示すように高反射率金属膜１２２の凸部１２２ｃと凸部１２２ｃの接続部（境界部）１２２ｅは曲面を有しており、凹部１２２ｂと凹部１２２ｂの接続部（境界部）１２２ｄも曲面を有している。従って、この高反射率金属膜１２２の縦断面の断面曲線の傾きが連続的なものであり、言い換えれば、縦断面の断面曲線の一次微分係数が連続になっている。
特許第３０１９０５８号公報

従来の反射板が備えられた液晶表示装置においては、反射板１３０の表示領域の各画素対応部はいずれも同じ形状の上記領域Ｂと領域Ｃが形成されているので、上記領域Ａによる反射特性（図２３の曲線（Ｂ）で示される特性）と領域Ｂによる反射特性（図２３の曲線（Ａ）で示される特性）を合成した同じ反射特性（図２３の曲線（Ｃ）で示される特性）を有しているため、表示領域内の反射特性がほぼ一様になってしまう。なお、上記反射特性（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ入射光の正反射角度に対してガウス分布型の反射特性を示しており、また、上記反射特性（Ｃ）も入射光の正反射方向に対してガウス分布型の反射特性を示しており、結果として表示領域内の反射特性もガウス分布型の反射特性を示すことになってしまう。
ノート型ＰＣ等の携帯情報端末のように電子機器の表示部に液晶表示装置が組み込まれた場合、図２４に示すように、一般的に表示面に対する法線方向ｈに近い方向から見られる場合が多い。図２４は、図２１に示した液晶表示装置からなる表示部２００が本体２０５に備えられた携帯型電子機器を使用する状態の説明図である。

しかしながら上記のようなガウス分布型の反射特性を有する従来の液晶表示装置は、表示領域の寸法が大きくなると、反射板面内で反射率の差が大きくなり、輝度ムラが生じてしまうという問題があった。
例えば、ａ）表示領域の縦方向の寸法Ｈ１（上下方向の寸法）が５ｃｍ程度の携帯型サイズの液晶表示装置の場合、観察者の視点ｏｂと表示領域の中心との距離Ｌ１が３０ｃｍのとき、見込み角θは４．８度程度であるが、ｂ）表示領域の縦方向の寸法Ｈ１が１５ｃｍ程度（対角１０インチ相当）の液晶表示装置の場合、観察者の視点ｏｂと表示領域の中心との距離Ｌ１が３０ｃｍのとき、見込み角θは１４度程度となり、上記ａ）の場合の約３倍になってしまう。
そしてｂ）の場合、例えば、３０度の平行光線が反射板に入射したときの反射角は、反射板の表示領域の上部に入射した光ａの反射角は１４°、中央に入射した光ｂの反射角０°、下部に入射した光ｃの反射角は−１４°となり、反射板の面内の場所によって反射率差が生じ（図２５に示すように受光角によって反射率が大きく異なり）、輝度ムラが生じてしまうという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、表示面が大面積になっても面内で、均一で、充分大きい輝度が得られる反射体を提供することを目的の１つとする。
また、本発明は、表示領域の面積が大きくなっても面内で均一な明るさが得られ、視認性を向上できる液晶表示装置を提供することを目的の１つとする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の反射体は、液晶表示装置に備えられる反射面を有する反射体であって、前記反射体は、反射面表面の表示領域の中央部からの距離に応じて反射特性が変更され、前記反射体に入射した入射光が反射面表面で反射した反射光の強度が±見込み角の範囲で均一とされ、前記見込み角は下記式（Ｉ）で示される関係を満たすことを特徴とする。
θ（度）＝ｔａｎ^−１（Ｈ／２Ｌ） 式（Ｉ）
（但し、θは見込み角であり、 Ｈは前記表示領域の上下方向の寸法であり、２ｃｍ以上、３０ｃｍ以下であり、Ｌは前記表示領域の中心から視点までの距離であり、１０ｃｍ以上、３００ｃｍ以下である。）
なお、本発明の反射体において反射面表面の表示領域とは、反射体が備えられる液晶表示装置の表示領域に対応する範囲とされる。

また、上記構成の本発明の反射体は、表示領域の中央部より上側に位置する上部の反射特性は、中央部の反射特性よりも立ち上がり角が高角側にシフトされたものであり、表示領域の中央部より下側に位置する下部の反射特性は、中央部の反射特性よりも立ち上がり角が低角側にシフトされたものであってもよく、あるいは、表示領域の中心を基準位置とし、前記反射面表面の任意位置ｘを、前記表示領域の中心からの距離で表し、かつ前記表示領域の中心より上側位置を（＋）、下側位置を（−）とした場合、前記反射面表面の任意位置ｘにおける反射特性は、前記基準位置の反射特性を基準としてθ（度）＝ｔａｎ^−１（ｘ／Ｌ）（式中、Ｌは表示領域の中心から視点までの距離、θは見込み角）だけシフトした反射特性を有することを特徴とするものであってもよい。
本発明において反射特性の立ち上がり角とは、反射体に入射した入射光が反射面表面で反射した反射光の強度（あるいは反射率）と受光角との関係を示したグラフにおいて、低角側の反射強度が増加するときの最小の受光角のことをいう。

また、上記のいずれかの構成の本発明の反射体は、基材上に形成した金属膜又は基材の表面に光反射性を有する複数の凹部が不規則なピッチで形成され、前記凹部の内面は球面又は非球面の一部である曲面を有し、隣接する前記凹部の境界または隣接する凹部間において縦断面の断面曲線の傾きが不連続とされ、前記金属膜又は基材の表面が反射面とされたものであり、前記複数の凹部は、反射面表面の表示領域の中央部からの距離に応じて深さと幅（あるいは径）と前記曲面の曲率半径と前記曲面の傾斜角のうちいずれか一つ以上が変更されるか、
あるいは基材上に形成した金属膜又は基材の表面に光反射性を有する複数の凸部が不規則なピッチで形成され、前記凸部の内面は球面又は非球面の一部である曲面を有し、隣接する前記凸部の境界または隣接する凸部間において縦断面の断面曲線の傾きが不連続とされ、前記金属膜又は基材の表面が反射面とされたものであり、前記複数の凸部は、反射面表面の表示領域の中央部からの距離に応じて高さと幅（あるいは径）と前記曲面の曲率半径と前記曲面の傾斜角のうちいずれか一つ以上が変更されたものであってもよい。
本発明において、前記凹部又は凸部の曲面の傾斜角とは、曲面上の任意の点における接平面と基材表面とのなす角度の絶対値のこと、あるいは凹部の内面又は凸部の外面の任意の箇所において微小区間、例えば０.５μｍ幅の微小な範囲をとったときに、その微小範囲内における斜面の水平面（金属反射膜表面）に対する角度のことである。

また、本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟んで対向する一対の基板のうち観察側となる一方の基板の内面側に電極および配向膜を設け、観察側から離れた他方の基板の内面側に電極および配向膜を設けた液晶セルを有し、
前記他方の基板とこれの内面側に設けられた配向膜の間又は前記他方の基板の外面側に上記のいずれかの構成の本発明の反射体を設けてなることを特徴とする。

以上、詳述したように本発明の反射体によれば、大面積なっても面内で、均一で、充分大きい輝度を得ることができる。
また、本発明の液晶表示装置によれば、本発明の反射体が液晶セルに内蔵又は液晶セルの外側に設けられたことにより、表示領域の面積が大きくなっても面内で均一な明るさが得られ、視認性を向上できる。

以下、図面により本発明の実施形態について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせて示してある。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である単純マトリクスタイプの反射型液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示した図である。
図１においてこの反射型液晶表示装置１は、液晶層３０を挟持して対向する透明なガラスなどからなる第１の基板（観察側から離れた他方の基板）１０と、第２の基板（観察側となる一方の基板）２０とをこれら２枚の基板１０、２０の周縁部に環状に設けられたシール材（図示略）で接着一体化した構成である。
第１の基板１０の内面側（液晶層３０側）には順に、本発明の実施形態の反射体４７と、所望により形成される透明介在層５３と、カラー表示を行うためのカラーフィルタ１３と、カラーフィルタ１３による凹凸を平坦化するためのオーバーコート膜（透明平坦化層）１４と、液晶層３０を駆動するための透明電極層（電極）１５と、液晶層３０を構成する液晶分子の配向を制御するための配向膜１６とが積層形成されている。また、第２の基板２０の内面側（液晶層３０側）には順に、透明電極層（電極）２５、オーバーコート膜２４、配向膜２６が積層形成されている。
また、液晶層３０を挟む透明電極層１５と透明電極層２５とは、互いに直交するストライプ状に形成されていてその交点領域が画素となる単純マトリックス型の液晶表示装置を構成している。

上記の第１の基板１０と第２の基板２０と、これら基板間に設けられた各構成部材により、液晶セル３５ｂが構成されている。
第２の基板２０の液晶層３０側と反対側（第２の基板２０の外面側）には、位相差板２７と、偏光板２８がこの順で積層されている。
このような液晶表示装置１はノート型ＰＣ等の携帯情報端末のように電子機器の表示部に組み込まれて用いられるが、この電子機器を使用する際には、液晶表示装置１からなる表示部を斜めにした状態あるいは立てた状態で表示が観察されることが多い。液晶表示装置１の表示領域は、液晶セル面内のほぼ全面に亘るが、実際の液晶表示装置には、上記表示領域の周囲に表示に寄与しない非表示領域が存在する。

上記の液晶セル３５ｂ内に設けられた反射体４７は、例えば、有機膜１１と、該有機膜１１上に形成した金属反射膜（金属膜）１２から構成されている。有機膜１１は、その上に形成されている金属反射膜１２に凹凸形状を与えて反射光を効率良く散乱させるために設けられているものである。この金属反射膜１２の表面１２ｂが反射面表面である。
図２は、液晶表示装置１を立てた状態で使用するときの反射体を示した斜視図である。図２中、符号４７ａは反射面表面の表示領域であり、液晶表示装置１の表示領域に対応する領域である。また、図２中、符号（２）は、反射体表面の表示領域４７ａの中央部であり、この中央部（２）は表示領域４７ａの中心Ｏを含む水平帯状部分であり、符号（１）は、表示領域４７ａの上部であり、中央部（２）より上側（装置１を斜めあるいは水平にした状態のときは奥側となる）に位置する水平帯状部分であり、符号（３）は表示領域４７ａの下部であり、中央部（２）より下側（装置１を斜めあるいは水平にした状態のときは手前側となる）に位置する水平帯状部分である。

この反射体４７は、反射面表面１２ｂの表示領域４７ａの中央部（１）からの距離に応じて反射特性が変更され、反射体４７に入射した入射光が反射面表面１２ｂで反射した反射光の強度が±見込み角の範囲で均一とされている。
なお、見込み角は下記式（Ｉ）で示される関係を満たすものである。
θ（度）＝ｔａｎ^−１（Ｈ／２Ｌ） 式（Ｉ）
（式中、θは見込み角であり、Ｈは表示領域４７ａの上下方向の寸法であり、２ｃｍ以上、３０ｃｍ以下であり、Ｌは表示領域４７ａの中心Ｏから視点ｏｂ１までの距離であり、１０ｃｍ以上、３００ｃｍ以下である。）
例えば、表示領域４７ａのＨが３０ｃｍ、Ｌが４０ｃｍの場合、θは約２０度となるので、反射体４７に入射した入射光が反射面表面１２ｂで反射した反射光の強度が±２０度の範囲で均一とされる。

反射光の強度が±見込み角の範囲で均一とされる手段としては、例えば、反射面表面１２ｂの表示領域４７ａの中央部（２）に入射角−３０度で入射した入射光Ｑの反射特性が図３の実線で示される特性を示し、立ち上がり角は−２０度となっている場合は、上部（１）に入射角−３０度で入射した入射光Ｑの反射特性は中央部（２）の反射特性よりも立ち上がり角が高角側にシフトするように上部（１）に形成する凹凸形成条件が制御され、好ましくは中央部（２）の反射特性よりも立ち上がり角が＋２０度だけ高角側シフトして立ち上がり角が０度となる図３の点線で示される特性を示すように上部（１）に形成する凹凸形成条件が制御されている。
また、下部（２）に入射角−３０度で入射した入射光Ｑの反射特性は中央部（２）の反射特性よりも立ち上がり角が低角側になるようにシフトするように下部（３）に形成する凹凸形成条件が制御され、好ましくは中央部（２）の反射特性よりも立ち上がり角が−２０度だけ低角側にシフトして立ち上がり角が−４０度となる図３の一点鎖線で示される特性を示すように下部（３）に形成する凹凸形成条件が制御されている。
図３に示す上部（１）、下部（３）の反射特性の分布幅は、中央部（２）の反射特性の分布幅と同じ大きさとされていてもよい。
なお、本実施形態では入射角や反射角の符号は、反射体表面の法線方向ｈ１に対して光源側（入射側）の角度をマイナス、光源側と反対側の角度をプラスとしている。

また、反射光の強度が±見込み角の範囲で均一とされる他の手段としては、図４に示す立てた状態の反射体４７の表示領域４７ａの中心Ｏを基準位置とし、反射面表面４７ａの任意位置ｘを表示領域４７ａの中心Ｏからの距離で表し、かつ表示領域４７ａの中心Ｏを通る水平線Ｍより上側位置を（＋）、下側位置を（−）とした場合、反射面表面の任意位置ｘにおける反射特性は、上記基準位置（ｘ＝０ｃｍ）の反射特性を基準としてθ（度）＝ｔａｎ^−１（ｘ／Ｌ）（式中、Ｌは表示領域４７ａの中心Ｏから視点ｏｂ１までの距離、θは見込み角）だけシフトした反射特性を有するように金属反射膜１２に形成する凹凸形状条件が制御されている。

例えば、図４の反射体４７の表示領域４７ａの寸法が対角１０インチで、Ｈが１５ｃｍ、中心Ｏから視点ｏｂ１までの距離Ｌが２８ｃｍのとき、図中符号（ｉ）〜（ｖｉｉ）のラインの位置ｘと見込み角θが以下の場合、各位置ｘ（各ライン）の反射特性は、図５〜図６に示すようにｘ＝０ｃｍのときの反射特性を基準とし、各位置ｘ（各ライン）の見込み角分だけシフトするようにされている。
（ｉ)のライン ｘ＝＋７．５ｃｍ、見込み角θ＝＋１５度
（ｉｉ）のライン ｘ＝＋５．０ｃｍ、見込み角θ＝＋１０度
（ｉｉｉ）のライン ｘ＝＋２．５ｃｍ、見込み角θ＝＋５度
（ｉｖ）のライン ｘ＝０ｃｍ、 見込み角θ＝０度
（ｖ）のライン ｘ＝−２．５ｃｍ、見込み角θ＝−５度
（ｖｉ）のライン ｘ＝−５．０ｃｍ、見込み角θ＝−１０度
（ｖｉｉ）のライン ｘ＝−７．５ｃｍ、見込み角θ＝−１５度

図５〜図６は、図４の反射体４７の表示領域４７ａに入射角−３０度で入射した入射光Ｑの反射特性を示している。
表示領域４７ａの（ｉｖ）のラインに入射した入射光Ｑの反射特性が図５の実線（ｉｖ）で示される特性を示しているので、（ｉｉｉ）のラインの反射特性は、図５の実線（ｉｖ）で示される特性よりも＋５度分高角側にシフトした反射特性を示し、（ｉｉ）のラインの反射特性は、図５の実線（ｉｖ）で示される特性よりも＋１０度分高角側にシフトした反射特性を示し、（ｉ)のラインの反射特性は、図５の実線（ｉｖ）で示される特性よりも＋１５度分高角側にシフトした反射特性を示すように金属反射膜１２に形成する凹凸形状条件が制御されている。
また、（ｖ）のラインの反射特性は、図６の実線（ｉｖ）で示される特性よりも−５度分低角側にシフトした反射特性を示し、（ｖｉ）のラインの反射特性は、図６の実線（ｉｖ）で示される特性よりも−１０度分低角側にシフトした反射特性を示し、（ｖｉｉ)のラインの反射特性は、図６の実線（ｉｖ）で示される特性よりも−１５度分高角側にシフトした反射特性を示すように金属反射膜１２に形成する凹凸形状条件が制御されている。
そして最も特性上好ましいものは、観察側からパネルを見た場合の見込み角に応じて制御される凹部の形成（条件）パラメータを見込み角の変化に応じて連続的に変化させることであるが、現実にはモアレ等が見えない範囲内である領域（帯状）毎に変えることで対応することとなる。

図７は反射体４７の一部分を示す斜視図である。
この反射体４７の金属反射膜１２の表面には、図７に示すように光反射性を有する複数の凹部６３が不規則なピッチで形成されている。
本実施形態の反射体４７の金属反射膜１２の断面形状は、図１５に示すように凹部間の境界での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なものである。

金属反射膜１２に形成される複数の凹部６３の例としては、図８乃至図９に示す第１の例の凹部７０、図１０乃至図１２に示す第２の例の凹部８０、図１３に示す第３の例の凹部９０、図１４に示す第４の例の凹部１６３のうちの一種以上が表示領域４７ａの中心からの距離に応じて適宜選択して形成される。
また、金属反射膜１２に形成される複数の凹部６３は、表示領域４７の中央部ａからの距離に応じて深さと幅（あるいは径）と後述の曲面の曲率半径と曲面の傾斜角のうちいずれか一つ以上が変更される。

図８は、表示面のほぼ中央部に相当する部分の反射体の例であって、第１の例の凹部７０を示す斜視図、図９は図８の凹部７０のＹ軸方向断面図を示す図である。Ｙ軸方向は、図２又は図４の立てた状態の反射体において上下方向である。 凹部７０の内面は、この実施形態では非球面の一部である曲面を有し、このような凹部７０が複数設けられた状態の金属反射膜に所定角度（例えば３０°）で入射した光の拡散反射光の反射強度分布がその正反射角度を中心として非対称となるように構成されている。
具体的には、この凹部７０は曲率の小さい第１曲面と曲率の大きい第２曲面とから構成され、第１曲面及び第２曲面はそれぞれ図９に示すＹ軸方向断面において、凹部７０の一方の周辺部Ｓ１から最深点Ｄに至る第１曲線Ａ１と、第１曲線Ａ１になだらかに連続して凹部７０の最深点Ｄから他方の周辺部Ｓ２に至る第２曲線Ｂ１とで示される形状を有している。

この最深点Ｄは凹部７０の中心Ｏ_１からｙ方向側にずれた位置にあり、基板１０の水平面に対する第１曲線Ａ１の傾斜角及び第２曲線Ｂ１の傾斜角の絶対値の平均値はそれぞれ１°〜８９°、０.５°〜８８°の各範囲で不規則にばらついて設定され、第１曲線Ａ１の傾斜角の平均値は第２曲線Ｂ１のものに比べて大きくなっている。また、最大傾斜角を示す第１曲線Ａ１の周辺部Ｓ１における傾斜角δａは凹部７０において概ね４°〜３５°の範囲内で不規則にばらついている。

これにより、各凹部７０の深さｄは０.２５μｍ以上３μｍ以下の範囲内で不規則にばらつくように設けられている。これは、凹部７０の深さｄが０.２５μｍに満たない場合には反射光の拡散効果を十分に得ることが難しく、又、深さが３μｍを超える場合には後工程で凹部を平坦化する場合に頂上が平坦化膜で埋めきれず、所望の平坦性が得られ難くなる。又、深さｄが３μｍを超えた場合に、平坦化膜をそれ以上に厚くすることにより、液晶表示パネルの高温・高湿下の条件でパネル外周部や端子部近傍の平坦化膜が収縮、クラック等が発生し易いので好ましくない。

また、凹部７０の直径ｌ（図９のＹ軸方向断面において凹部７０の開口部の最大径）は５μｍ以上１００μｍ以下の範囲内で不規則にばらつくように設けられている。凹部７０の直径ｌが５μｍ未満であると、反射体を形成するために用いる母型の製作上の制約により加工時間が長くなり、直径ｌが１００μｍを超えると所望の反射特性を得るだけの形状を形成し難く、また干渉光が発生するなどの問題が生じ易い。なお、凹部７０の直径ｌを圧痕径と呼ぶこともある。
また、隣接する凹部７０のピッチはランダムとなるように配置されており、凹部７０の配列と液晶表示装置内の他の規則的パターンとの間の干渉に起因するモアレの発生を防止できるようになっている。
ここで、「凹部の深さ」とは凹部が形成されていない部分の金属反射膜１２の表面（金属反射膜１２の水平面）１２ａから凹部の底部までの距離をいい、「隣接する凹部のピッチ」とは平面視したときに凹部の中心間距離をいう。
上記形状はｘ＝０ｃｍに配置したディンプル形状であり、ｘ＜０や、ｘ＞０に配置するものはｘ＝０ｃｍのときのディンプル形状から変化する。

図１０は第２の例の凹部８０の一つを示す斜視図、図１１、図１２はそれぞれ凹部８０のＹ軸方向断面図、Ｘ軸方向断面図である。
第２の例の凹部８０は、第１の例の凹部７０の内面形状を変形したものであり、上記凹部７０と同様に反射光に指向性を持たせることができるようになっている。

具体的には、第２の例の凹部８０は、第１の例の凹部７０と同様に、曲率の小さい第１曲面と曲率の大きい第２曲面とから構成され、第１曲面及び第２曲面はそれぞれ図１１に示すＹ軸方向断面において、凹部８０の一方の周辺部Ｓ１から最深点Ｄに至る第１曲線Ａ'と、第１曲線Ａ'になだらかに連続して凹部８０の最深点Ｄから他方の周辺部Ｓ２に至る第２曲線Ｂ'とで示される形状を有している。 この最深点Ｄは凹部８０の中心Ｏ１からｙ方向側にずれた位置にあり、金属反射膜表面（水平面）１２ａに対する第１曲線Ａ'の傾斜角及び第２曲線Ｂ'の傾斜角の絶対値の平均値はそれぞれ２°〜９０°、１°〜８９°の各範囲で不規則にばらついて設定され、第１曲線Ａ'の傾斜角の平均値は第２曲線Ｂ'のものに比べて大きくなっている。また、最大傾斜角を示す第１曲線Ａ'の周辺部Ｓ１における傾斜角δａは、各凹部８０において概ね４°〜３５°の範囲内で不規則にばらついている。これにより、各凹部８０の深さｄは０.２５μｍ〜３μｍの範囲内で不規則にばらついて構成されている。
また、凹部８０の直径ｌ（図１１のＹ軸方向断面において凹部８０の開口部の最大径）は５μｍ以上１００μｍ以下の範囲内で不規則にばらついて設定されている。
また、隣接する凹部８０のピッチはランダムとなるように配置されている。
上記形状はｘ＝０ｃｍに配置したディンプル形状であり、ｘ＜０や、ｘ＞０に配置するものはｘ＝０ｃｍのときのディンプル形状から変化する。

一方、第１曲面及び第２曲面はいずれも図１２に示すＸ軸方向断面において中心Ｏ１に対して略左右対称な形状をなしている。このＸ軸方向断面の形状は、最深点Ｄの周辺において曲率の大きい（即ち、直線に近いなだらかな）曲線Ｅとなっており、その金属反射膜表面（水平面）１２ａに対する傾斜角の絶対値は概ね１０°以下に構成されている。また、深型の曲線Ｆ，Ｇの表面（金属反射膜の水平面）１２ａに対する傾斜角の絶対値は、例えば２°〜９°の範囲内で不規則にばらついて構成されている。

図１３は第３の例の凹部９０の一つを示す断面図である。
第３の例の凹部９０は、第１の例の凹部７０の内面形状を変形したものである。第３の例の凹部９０の内面は、球面の一部である曲面を有しており、このような凹部９０が複数設けられた状態の金属反射膜に所定角度（例えば３０°）で入射した光の拡散反射光の反射強度分布がその正反射角度を中心として広い範囲で略対称となるようになっている。具体的には、凹部９０の内面の傾斜角θｇは、例えば−３０°以上＋３０°以下の範囲に設定されている。

また、隣接する凹部９０のピッチはランダムとなるように配置されており、凹部９０の配列に起因するモアレの発生を防止できるようになっている。
また、凹部９０の直径ｌ（図１３において凹部９０の開口部の最大径）は５μｍ以上１００μｍ以下の範囲内で不規則にばらついて設定されている。
さらに、凹部９０の深さは０.１μｍ以上３μｍ以下の範囲内で不規則にばらついて形成されている。これは、凹部９０の深さが０.１μｍに満たない場合には反射光の拡散効果を十分に得ることができず、又、深さが３μｍを超える場合には上記内面の傾斜角の条件を満たすために凹部９０のピッチを広げなければならず、モアレを発生させるおそれがあるためである。

ここで、「凹部９０の深さ」とは凹部９０が形成されていない部分の金属反射膜１２の表面（金属反射膜の水平面）１２ａから凹部９０の底部までの距離をいい、「隣接する凹部９０のピッチ」とは平面視したときに円形形状を有する凹部９０の中心間距離をいう。また、「凹部９０の内面の傾斜角」とは、図１３に示すように、凹部９０の内面の任意の箇所において、例えば、０.５μｍ幅の微小な範囲をとったときに、その微小範囲内における斜面の水平面（金属反射膜１２の水平面１２ａ）に対する角度θｇのことである。この角度θｇの正負は、凹部９０が形成されていない部分の金属反射膜１２の表面に立てた法線に対し、例えば図１３における右側の斜面を正、左側の斜面を負と定義する。
上記形状はｘ＝０ｃｍに配置したディンプル形状であり、ｘ＜０や、ｘ＞０に配置するものはｘ＝０ｃｍのときのディンプル形状から変化する。

図１４は第４の例の凹部１６３の一つを示す断面図である。
第４の例の凹部１６３は、第１の例の凹部７０の内面形状を変形したものである。
この凹部１６３の特定縦断面Ｙにおける内面形状は、凹部の一の周辺部Ｓ１から最深点Ｄに至る第１曲線Ｊと、この第１曲線Ｊに連続して、凹部の最深点Ｄから第３曲線又は直線Ｎに至る第２曲線Ｋと、この第２曲線Ｋに連続して、他の周辺部Ｓ２に至る第３曲線又は直線Ｎとからなっている。これら第１と第２の曲線は、最深点Ｄにおいて共に表面（水平面）１２ａに対する傾斜角がゼロとなり、互いにつながっている。

凹部１６３は、第１曲線Ｊの表面（水平面）１２ａに対する傾斜角は第２曲線Ｋの傾斜角や第３曲線又は直線Ｎよりも急であって、最深点Ｄは凹部３の中心ＯからＹ方向にずれた位置にある。すなわち、第１曲線Ｊの基材表面１２ａに対する傾斜角の絶対値の平均値（以下、第１曲線Ｊの傾斜角の平均値という。）は、第２曲線Ｋの基材表面（水平面）１２ａに対する傾斜角の絶対値の平均値や、第３曲線又は直線Ｎの基材表面（水平面）１２ａに対する傾斜角の絶対値の平均値より大きくされている。また、第２曲線Ｋの基材表面（水平面）１２ａに対する傾斜角の絶対値の平均値（以下、第２曲線Ｋの傾斜角の平均値という。）と第３の曲線又は直線Ｎの表面（水平面）１２ａに対する傾斜角の絶対値の平均値（以下、第３曲線又は直線Ｎの傾斜角の平均値）とは異なっており、本実施形態では第３の曲線又は直線Ｎの傾斜角の平均値の方が第２曲線Ｋの傾斜角の平均値よりも大きくされている。

言い換えれば、第１曲線Ｊの曲率半径Ｒ１の大きさは、第２曲線Ｋの曲率半径Ｒ２や第３曲線又は直線Ｌの曲率半径Ｒ３より小さくされており、第３曲線又は直線Ｌの曲率半径Ｒ３の大きさは第２曲線Ｋの曲率半径Ｒ２より小さくされている。なお、上記第３曲線又は直線Ｌは曲率半径Ｒ３が∞である場合に、直線となる。

複数の凹部１６３における第１曲線Ｊの表面（水平面）１２ａに対する傾斜角の平均値は１°〜８９゜の範囲で不規則にばらついている。また、複数の凹部１６３ａにおける第２曲線Ｋの表面（水平面）１２ａに対する傾斜角の平均値は０．５°〜８８゜の範囲で不規則にばらついている。また、複数の凹部１６３における第３曲線又は直線Ｎの表面（水平面）１２ａに対する傾斜角の平均値は０．５°〜８８゜の範囲で不規則にばらついている。

第１曲線と第２曲線と第３曲線又は直線の傾斜角は、いずれもなだらかに変化しているので、第１曲線Ｊの最大傾斜角δmax（絶対値）は、第２曲線Ｋの最大傾斜角（絶対値）δｂや第３曲線又は直線Ｎの最大傾斜角（絶対値）δｃよりも大きくなっている。また、第１曲線Ｊと第２曲線Ｋとが接する最深点Ｄの基材表面に対する傾斜角はゼロとなっており、傾斜角が負の値である第１曲線Ｊと傾斜角が正の値である第２曲線Ｋとは、なだらかに連続しており、傾斜角が正の値である第２曲線Ｋと第３曲線又は直線Ｎとは、なだらかに連続している。
本実施形態の反射体において、凹部１６３におけるそれぞれの最大傾斜角δmaxは、２〜９０゜の範囲内で不規則にばらついている。しかし多くの凹部は最大傾斜角δmaxが４°〜３５°の範囲内で不規則にばらついている。

またこの凹部１６３は、その凹面が単一の極小点（傾斜角がゼロとなる曲面上の点）Ｄを有している。そしてこの極小点Ｄと基材の基材表面（水平面）１２ａとの距離が凹部１６３の深さｄを形成し、この深さｄは、複数の凹部１６３についてそれぞれ０．１μｍ〜３μｍの範囲内で不規則にばらついている。また、隣接する凹部のピッチが５μｍ〜５０μｍの範囲内で不規則に配置されている。

本実施形態においては、複数の凹部１６３における各特定縦断面Ｙは、いずれも同じ方向になっている。また、各々の第１曲線Ｊが観察者の視点Ｏｂ１から遠い方向Ｙの方向に揃うように形成されている。また、各々の第２曲線Ｋ、第３曲線又直線Ｎが観察者の視点Ｏｂ１から遠い方向Ｙの方向と反対方向に揃うように形成されている。

上記のような凹部１６３が複数形成された部分では、各々の第１曲線Ｊが単一の方向に配向するように形成されており、しかも第１曲線Ｊの傾斜角の平均値は、第２曲線Ｋの基材表面（水平面）１２ａに対する傾斜角の平均値や、第３曲線又は直線Ｌの基材表面１２ａに対する傾斜角の平均値より大きくされているため、その反射特性は、基材表面１２ａに対する正反射の方向からずれたものとなっている。すなわち、Ｙ方向の斜め上方からの入射光に対する反射光は、正反射の方向よりも、表面に対する法線方向にシフトした方向に明るい表示範囲がシフトしたものとなっている。
また、凹部１６３が複数形成された部分では、各々第２曲線Ｋ、第３曲線又は直線Ｎが第１曲線Ｊと反対方向に配向するように形成されており、さらに第３の曲線又は直線Ｎの傾斜角の平均値の方が第２曲線Ｋの傾斜角の平均値よりも大きくされているので、特定縦断面Ｙにおける総合的な反射特性としては、第２曲線Ｋ周辺の面によって反射される方向の反射率が増加し、さらにこの反射率の大きさよりも第３曲線又は直線Ｌ周辺の面によって反射される方向の反射率が大きくなったものとなる。したがって、特定の方向に反射光を適度に集中させた反射特性とすることができる。

なお、上記実施形態の反射型液晶表示装置においては、外部から入射した光を反射させる反射体を基板１０と基板２０の間に内蔵した反射体内付けタイプの場合を説明したが、基板１０の外側に反射体を設けた反射体外付けタイプとすることもできる。
また、上記実施形態においては、第２の基板２０と偏光板２８との間に位相差板が１枚設けられた場合について説明したが、位相差板は複数設けられていてもよい。
また、上記実施形態においては、本発明の液晶表示装置を反射型液晶表示装置に適用した場合について説明したが、半透過反射型液晶表示装置にも適用でき、その場合には反射体４７の金属反射膜に微小開口部を設けるか、或いは、金属反射膜を半透過性薄膜となるよう薄膜にし、第１の基板１０の外面側にバックライトを備えるようにすればよい。
また、上記実施形態においては、反射体が有機膜と金属反射膜（金属膜）から構成されている場合について説明したが、アルミ板などの光反射性を有する金属膜からなる基材で構成し、この基材の表面をポンチ（目打ち具）の先端で打刻して凹部を複数形成するようにしてもよい。

また、実施形態においては、反射体の金属反射膜に形成する複数の凹部として第１〜第４の例の凹部の一種以上を採用したが、第１〜第４の例の凹部の一種以上をその凹み部側が基板１０側（下側）を向くように（言い換えれば凸部側（凹み部と反対側）が基板２０側（上側）を向くように）形成すれば、本発明に係わる反射体の金属反射膜に形成する凸部として採用することができる。
また、上記実施形態では、本発明を単純マトリックス型の反射型液晶表示装置に適用した場合について説明したが、薄膜トランジスタまたは薄膜ダイオードを用いたアクティブマトリックス型、またはセグメント型の液晶表示装置などにも同様に適用が可能である。これらの液晶表示装置はいずれも本発明に含まれるものである。

（実施例）
反射面表面の表示領域の中央部からの距離に応じて金属反射膜に形成する凹部の寸法を表１に示すように制御することにより、反射体に入射した入射光が反射面表面で反射した反射光の強度が±見込み角の範囲で均一にした反射体を作製した。なお、図１６はここで作製した立てた状態の反射体４７の側面図である。
この反射体４７の表示領域４７ａはＨが３０ｃｍ、Ｌが４０ｃｍであり、θは約２０度であった。
また、反射体４７の表示領域４７ａの中心Ｏを基準位置（ｘ＝０）とし、反射面表面４７ａの任意位置ｘを表示領域４７ａの中心Ｏからの距離で表し、かつ表示領域４７ａの中心Ｏを通る水平線より上側位置を（＋）、下側位置を（−）とした。
図１６中符号（ａ）〜（ｅ）点の位置ｘと見込み角θが以下の場合、各位置ｘ（各領域）の反射特性は、ｘ＝０ｃｍ（（ｃ）点）のときの反射特性を基準とし、ｘ＝０のときの立ち上がり角より、各位置ｘ（各領域）の見込み角分だけ立ち上がり角がシフトするようにした（但し、反射特性の分布幅は変更していない）。図１７に、実施例の反射体の表示領域の基準位置からの距離ｘ（ｃｍ）と入射角３０度における立ち上がり角（°）の関係を示す。
（ａ) 点 ｘ＝＋１５ｃｍ、 立ち上がり角θ＝＋０度
（ｂ）点 ｘ＝＋７ｃｍ、 立ち上がり角θ＝−１０度
（ｃ）点 ｘ＝０ｃｍ、 立ち上がり角θ＝−２０度
（ｄ）点 ｘ＝−７ｃｍ、 立ち上がり角θ＝−３０度
（ｅ）点 ｘ＝−１５ｃｍ、 立ち上がり角θ＝−４０度

図１８は、作製した反射体４７の表示領域４７ａの（ｃ）点付近に形成した凹部２６３（図１４の凹部１６３とほぼ同様）を示す断面図である。（ｃ）点付近に形成した凹部２６３の曲率半径Ｒ１は１５μｍ、第３の直線Ｎの傾斜角は９０°であるので、凹部内には垂直な平坦面が形成されている。
表示領域４７ａの（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ)点付近にそれぞれ形成した凹部は、（ｃ）点付近に形成した凹部２６３の特定縦断面の第１の曲線Ｊの傾斜角θ１、幅ｒ１、水平面１２ａからの深さｄ１、第２の曲面Ｋの傾斜角θ２、幅ｒ２、第３の曲面又は直線Ｎからの深さｄ２が表１に示す値に変更したものである。

また、比較のために表示領域に形成する複数の凹部がすべて（ｃ）点に形成した凹部２６３と同じ条件にした以外は実施例と同様の寸法の反射体を作製し、比較例とした。
作製した実施例と比較例の反射体にそれぞれ入射角−３０度で入射させたときの反射特性を図１９〜図２０に示す。図２６に実施例の反射体の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ)点付近にそれぞれ形成した凹部を模式的に示した。実施例の反射板の表示領域４７ａの（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ)点付近にそれぞれ形成した凹部は、上側に形成するものほど深さを浅くした。また、実施例において（ｂ）〜（ｅ)点付近にそれぞれ形成した凹部は、平面が形成されている側が上側になるように設けられており、（ａ）点付近に形成した凹部は平面が形成されている側が下側になるように設けられている。
図１９〜図２０に示した結果から実施例の反射体によれば、比較例に比べて広い受光角範囲で反射強度が大きく、かつ反射強度のバラツキが小さいことがわかる。従って、実施例の反射体によれば、大面積なっても面内で、均一で、充分大きい輝度が得られることがわかる。

本発明の第１の実施形態の反射型液晶表示装置の部分断面構造を示す図。 図１の液晶表示装置を立てた状態のときの反射体を示した斜視図。 図１の液晶表示装置に備えられた反射体の反射特性を示す平面図。 図１の液晶表示装置を立てた状態のときの反射体と、各ラインの基準位置からの距離と見込み角を示した斜視図。 図４の反射体の表示領域の（ｉ)〜（ｉｖ）ラインの位置に入射角−３０度で入射した入射光の反射特性を示す図。 図４の反射体の表示領域の（ｉｖ）〜（ｖｉｉ）ラインの位置にに入射角−３０度で入射した入射光の反射特性を示す図。 図１の液晶表示装置に備えられた反射体の一部分を示す斜視図。 図７の反射体の金属反射膜に形成された凹部の第１の例を示す斜視図。 図８の凹部のＹ軸方向断面図を示す図。 図７の反射体の金属反射膜に形成された凹部の第２の例を示す斜視図。 図１０の凹部のＹ軸方向断面図。 図１０の凹部のＸ軸方向断面図。 図７の反射体の金属反射膜に形成された凹部の第３の例を示す断面図。 図７の反射体の金属反射膜に形成された凹部の第４の例を示す断面図。 図７の反射体の断面形状を示す図。 実施例で作製した反射体の立てた状態の側面図。 実施例の反射体の表示領域の基準位置からの距離と立ち上がり角の関係を示す図。 実施例の反射体の表示領域の（ｃ）点付近に形成した凹部を示す断面図。 実施例の反射体の反射特性を示す図。 比較例の反射体の反射特性を示す図。 従来の反射型液晶表示装置の例を示す側面断面図。 図２１の反射液晶表示装置に備えられた反射板の反射層を示す断面図。 図２１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。 従来の液晶表示装置が備えられた携帯型電子機器の使用状態の説明図。 従来の反射板の面内の各部分の反射率を示す図。 実施例の反射体の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ)点付近にそれぞれ形成した凹部の形状を模式的に示す縦断面図。

符号の説明

１・・・反射型液晶表示装置、１０・・・基板（他方の基板）、１１・・・有機膜、１２・・・金属反射膜（金属膜）、１２ａ・・・水平面、１２ｂ・・・反射面表面、１５，２５・・・透明電極層（電極）、１６，２６・・・配向膜、２０・・・基板（一方の基板）、３０・・・液晶層、３５ｂ・・・液晶セル、４７・・・反射体、４７ａ・・・表示領域、（１）・・・上部、（２）・・・中央部、（３）・・・下部、Ｏ・・・中心、６３，７０，８０，９０，１６３，２６３・・・凹部。

Claims (6)

1. 液晶表示装置に備えられる反射面を有する反射体であって、
   前記反射体は、反射面表面の表示領域の中央部からの距離に応じて反射特性が変更され、前記反射体に入射した入射光が反射面表面で反射した反射光の強度が±見込み角の範囲で均一とされ、前記見込み角は下記式（Ｉ）で示される関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の反射体。
   θ（度）＝ｔａｎ^−１（Ｈ／２Ｌ） 式（Ｉ）
   （式中、θは見込み角であり、Ｈは前記表示領域の上下方向の寸法であり、２ｃｍ以上、３０ｃｍ以下であり、Ｌは前記表示領域の中心から視点までの距離であり、１０ｃｍ以上、３００ｃｍ以下である。）
2. 表示領域の中央部より上側に位置する上部の反射特性は、中央部の反射特性よりも立ち上がり角が高角側にシフトされたものであり、表示領域の中央部より下側に位置する下部の反射特性は、中央部の反射特性よりも立ち上がり角が低角側にシフトされたものであることを特徴とする請求項１に記載の反射体。
3. 表示領域の中心を基準位置とし、前記反射面表面の任意位置ｘを前記表示領域の中心からの距離で表し、かつ前記表示領域の中心より上側位置を（＋）、下側位置を（−）とした場合、前記反射面表面の任意位置ｘにおける反射特性は、前記基準位置の反射特性を基準としてθ（度）＝ｔａｎ^−１（ｘ／Ｌ）（式中、Ｌは表示領域の中心から視点までの距離、θは見込み角）だけシフトした反射特性を有することを特徴とする請求項１に記載の反射体。
4. 前記反射体は、基材上に形成した金属膜又は基材の表面に光反射性を有する複数の凹部が不規則なピッチで形成され、前記凹部の内面は球面又は非球面の一部である曲面を有し、隣接する前記凹部の境界または隣接する凹部間において縦断面の断面曲線の傾きが不連続とされ、前記金属膜又は基材の表面が反射面とされたものであり、
   前記複数の凹部は、反射面表面の表示領域の中央部からの距離に応じて深さと幅と前記曲面の曲率半径と前記曲面の傾斜角のうちいずれか一つ以上が変更されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の反射体。
5. 前記反射体は、基材上に形成した金属膜又は基材の表面に光反射性を有する複数の凸部が不規則なピッチで形成され、前記凸部の内面は球面又は非球面の一部である曲面を有し、隣接する前記凸部の境界または隣接する凸部間において縦断面の断面曲線の傾きが不連続とされ、前記金属膜又は基材の表面が反射面とされたものであり、
   前記複数の凸部は、反射面表面の表示領域の中央部からの距離に応じて高さと幅と前記曲面の曲率半径と前記曲面の傾斜角のうちいずれか一つ以上が変更されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の反射体。
6. 液晶層を挟んで対向する一対の基板のうち観察側となる一方の基板の内面側に電極および配向膜を設け、観察側から離れた他方の基板の内面側に電極および配向膜を設けた液晶セルを有し、
   前記他方の基板とこれの内面側に設けられた配向膜の間又は前記他方の基板の外面側に前記請求項１乃至５のいずれか一項に記載の反射体を設けてなることを特徴とする液晶表示装置。

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