JP2008065102A - 反射板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画面中央部と画面左右端部とで反射角度が異なるようなディスプレイにおいて画面の左右方向にわたって均一な明るさを確保できる反射板及びそれを用いた液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】反射板２０における凹部２３は、反射面の中央から幅方向にずれるにしたがって最大傾斜角が大きくなるように設定されている。すなわち、凹部２３は、凹部２３の中央より第１幅方向側（例えば、紙面向って左側）の第１最大傾斜角θ_{L_X}と、凹部２３の中央より第２幅方向側（例えば、紙面向って右側）の第２最大傾斜角θ_{R_X}とを有しており、凹部２３は、反射面の中央から第１幅方向にずれるにしたがって第１最大傾斜角θ_{L_X}が大きくなり、反射面の中央から第２幅方向にずれるにしたがって第２最大傾斜角θ_{R_X}が大きくなるように設定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、反射型や半透過型の液晶表示装置に用いられる反射板に関する。

従来、携帯電話、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)、電子辞書、ノート型パソコンなどの小型携帯機器のディスプレイとして、液晶表示装置が一般的に用いられている。なかでも反射型や半透過型の液晶表示装置には、表示面側から入射した光を反射させて表示を行うための反射板が設けられている。近年、この反射板に指向性を持たせて観察者方向の明るさを高める試みがなされている。

このような反射板は、パネルサイズが大きくなると、パネル面内において反射角度が崩れて、全体として反射むらを起こし、視認性を低下させる原因となり得る。この問題を解決するために、本出願人は、画面の上下方向にわたって均一な明るさを確保するための出願を行った（特許文献１）。
特開２００５−３０８７８９号公報

上記特許文献１に開示された反射板は、画面の上下方向にわたって均一な明るさを確保するため、携帯電話やＰＤＡのような縦置きタイプのディスプレイには有効であるが、小型ＰＣのような横置きタイプのディスプレイにおいては、画面中央部と画面左右端部とで反射角度が異なるため、全体として反射むらを起こし、視認性を低下させる可能性がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、画面中央部と画面左右端部とで反射角度が異なるようなディスプレイにおいて画面の左右方向にわたって均一な明るさを確保できる反射板及びそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の反射板は、反射面において複数の凹部を有する反射板であって、それぞれの凹部は、前記反射面の中央から幅方向にずれるにしたがって最大傾斜角が大きくなるように設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、観察者に対して強く散乱光を向けることができる。これにより、画面中央部と画面左右端部とで反射角度が異なっていても、観察者は反射むらを感じることなく、明るく画面を視認することができる。

本発明の反射板においては、前記凹部は、前記凹部の中央より第１幅方向側の第１最大傾斜角と、前記凹部の中央より第２幅方向側の第２最大傾斜角とを有しており、前記凹部は、前記反射面の中央から前記第１幅方向にずれるにしたがって前記第１最大傾斜角が大きくなり、前記反射面の中央から前記第２幅方向にずれるにしたがって前記第２最大傾斜角が大きくなるように設定されていることが好ましい。

本発明の反射板においては、前記反射面における特定位置での第１最大傾斜角は、前記反射面の中央の凹部における第１最大傾斜角と、前記特定位置における前記反射面の垂線と観察者から前記特定位置までの仮想線との間のなす角と、を加算して求められ、前記反射面における特定位置での第２最大傾斜角は、前記反射面の中央の凹部における第２最大傾斜角と、前記特定位置における前記反射面の垂線と観察者から前記特定位置までの仮想線との間のなす角と、を加算して求められることが好ましい。

本発明の液晶表示装置は、上記反射板を備えたことを特徴とする。この構成によれば、画面中央部と画面左右端部とで反射角度が異なっても画面の左右方向にわたって均一な明るさを確保できる。

本発明の反射板によれば、反射面において複数の凹部を有する反射板であって、それぞれの凹部は、前記反射面の中央から幅方向にずれるにしたがって最大傾斜角が大きくなるように設定されているので、画面中央部と画面左右端部とで反射角度が異なるようなディスプレイにおいて画面の左右方向にわたって均一な明るさを確保できる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す図である。液晶表示装置１は、一対のガラス基板１１，１２と、ガラス基板１１，１２間に挟持された液晶層１３とから構成されている。それぞれのガラス基板１１，１２は、透明電極１４，１５と、透明電極１４，１５上にそれぞれ設けられた配向膜１６，１７とを有する。また、ガラス基板１１，１２の外側には、一対の偏光板１８，１９が設けられ、一方の偏光板１９の外側には、反射面２０ａを内側に向けた状態で反射板２０が設けられている。

このような液晶表示装置１においては、偏光板１８に入射した光が直線偏光され、直線偏向された光が液晶層１３を透過することで楕円偏光され、楕円偏光された光が偏光板１９によって再び直線偏光される。そして、直線偏光された光が反射板２０にて反射されて再び偏光板１９、液晶層１３を透過して偏光板１８から出射する。

図２は、図１に示す反射板２０を示す斜視図である。反射板２０は、例えばガラス基板のような基板２１と、その上に感光性樹脂などで構成された平板状の樹脂基材２２とから主に構成されており、樹脂基材２２の表面には、内面が球面の一部をなす複数の凹部２３が重なり合うように連続して形成されている。樹脂基材２２上には、例えばアルミニウムや銀などで構成された薄膜２４が蒸着又は印刷などにより形成されている。

図３は、反射板における凹部２３の最大傾斜角を説明するための図であり、（ａ）は観察者とパネル（液晶表示装置）との関係を示す図であり、（ｂ）は幅方向の端部における凹部の形状を示す図であり、（ｃ）は中央部における凹部の形状を示す図である。また、図３（ｄ）は、観察者２からパネルの特定位置までの仮想線とパネルの垂線との間のなす角についての符号を示す図であり、図３（ｅ）は、傾斜角度の符号を示す図である。

反射板２０における凹部２３は、反射面の中央から幅方向にずれるにしたがって最大傾斜角が大きくなるように設定されている。すなわち、凹部２３は、凹部２３の中央より第１幅方向側（例えば、紙面向って左側）の第１最大傾斜角θ_{L_X}と、凹部２３の中央より第２幅方向側（例えば、紙面向って右側）の第２最大傾斜角θ_{R_X}とを有しており、凹部２３は、反射面の中央から第１幅方向にずれるにしたがって第１最大傾斜角θ_{L_X}が大きくなり、反射面の中央から第２幅方向にずれるにしたがって第２最大傾斜角θ_{R_X}が大きくなるように設定されている。

図３（ｃ）から分かるように、反射面の中央における凹部２３の第１最大傾斜角θ_Lと第２最大傾斜角θ_Rとは略等しい。また、図３（ｂ）に示すように、反射面の第１幅方向の端部（特定位置Ｘ１）における凹部２３の第１最大傾斜角θ_{L_X1}は、第２最大傾斜角θ_{R_X}よりも大きい。また、反射面の中央と第１幅方向の特定位置Ｘ１との間の特定位置Ｘ２における凹部２３の第１最大傾斜角θ_{L_X2}は、第１最大傾斜角θ_{L_X1}よりも小さくなっている。そして、反射面の中央と第１幅方向の特定位置Ｘ１との間の特定位置Ｘ２における凹部２３の第２最大傾斜角θ_{R_X2}は、第１最大傾斜角θ_{R_X1}よりも大きくなっている。このように、反射面の中央から第１幅方向（紙面向って左側）にずれるにしたがって第１最大傾斜角が大きくなり、反射面の中央から第２幅方向（紙面向って右側）にずれるにしたがって第２最大傾斜角が大きくなるように設定されている。図３において、参照符号２３ａは、観察者２の方向に対して最も明るく散乱する領域である。

また、前記反射面における特定位置での第１最大傾斜角は、前記反射面の中央の凹部における第１最大傾斜角と、前記特定位置における前記反射面の垂線と観察者から前記特定位置までの仮想線との間のなす角と、を加算して求められ、前記反射面における特定位置での第２最大傾斜角は、前記反射面の中央の凹部における第２最大傾斜角と、前記特定位置における前記反射面の垂線と観察者から前記特定位置までの仮想線との間のなす角と、を加算して求められる。すなわち、反射面における特定位置での最大傾斜角θ_{L_X}及び最大傾斜角θ_{R_X}は、以下の式（１）、式（２）によりそれぞれ求められる。
θ_{L_X}＝θ_X＋θ_L 式（１）
θ_{R_X}＝θ_X＋θ_R 式（２）
ここで、θ_Xは特定位置における反射面の垂線と観察者から特定位置までの仮想線との間のなす角であり、θ_L，θ_Rは反射面の中央の凹部における最大傾斜角である。

例えば、図４に示すように、対角７．２インチ（１４６．３ｍｍ×１０９．７ｍｍ）の横型パネル用の反射板において、特定位置Ｘ１における反射面の垂線と観察者２から特定位置Ｘ１までの仮想線との間のなす角は−１３．７°であり、特定位置Ｘ２における反射面の垂線と観察者２から特定位置Ｘ２までの仮想線との間のなす角は−７．０°であり、特定位置Ｘ３における反射面の垂線と観察者２から特定位置Ｘ３までの仮想線との間のなす角は＋７．０°であり、特定位置Ｘ４における反射面の垂線と観察者２から特定位置Ｘ４までの仮想線との間のなす角は＋１３．７°であるとする。ここで、角度の符号は図３（ｄ）に示す通りである。また、反射面の中央を特定位置Ｘ０とする。

この場合においては、図５及び図６に示すように、反射面の中央（Ｘ０）の凹部における第１幅方向の最大傾斜角は−２０°であり、反射面の中央（Ｘ０）の凹部における第２幅方向の最大傾斜角は＋２０°である。このため、特定位置Ｘ１における第１幅方向の最大傾斜角θ_{L_X1}は、−２０°＋（−１３．７°）＝−３３．７°となり、特定位置Ｘ１における第２幅方向の最大傾斜角θ_{R_X1}は、＋２０°＋（−１３．７°）＝＋６．３°となる。

特定位置Ｘ２における第１幅方向の最大傾斜角θ_{L_X2}は、−２０°＋（−７．０°）＝−２７．０°となり、特定位置Ｘ２における第２幅方向の最大傾斜角θ_{R_X2}は、＋２０°＋（−７．０°）＝＋１３．０°となる。

特定位置Ｘ３における第１幅方向の最大傾斜角θ_{L_X3}は、−２０°＋（＋７．０°）＝−１３．０°となり、特定位置Ｘ３における第２幅方向の最大傾斜角θ_{R_X3}は、＋２０°＋（＋７．０°）＝＋２７．０°となる。

特定位置Ｘ４における第１幅方向の最大傾斜角θ_{L_X4}は、−２０°＋（＋１３．７°）＝−６．３°となり、特定位置Ｘ４における第２幅方向の最大傾斜角θ_{R_X4}は、＋２０°＋（＋１３．７°）＝＋３３．７°となる。

図５及び図６に示す凹部は、それぞれ深さや曲率が異なっているが、いずれの場合でも画面中央部と画面左右端部とで反射角度が異なるようなディスプレイにおいて画面の左右方向にわたって均一な明るさを確保できる。すなわち、本発明においては、反射板における凹部が、反射面の中央から幅方向にずれるにしたがって最大傾斜角が大きくなるように設定されていれば、画面中央部と画面左右端部とで反射角度が異なるようなディスプレイにおいて画面の左右方向にわたって均一な明るさを確保することができる。

このような凹部を有する、すなわち表示画面内の位置に応じて最適な形状の凹部を有する反射板を備えた液晶表示装置１では、画面中央部と画面左右端部とで反射角度が異なるようなディスプレイにおいて画面の左右方向にわたって均一な明るさを確保することができる。すなわち、図７に示すように、液晶表示装置１のパネル面に光が入射した際に（液晶表示装置１のパネル面に対する垂線に対して３０°上方から入射した際に）、観察者２に対して強く散乱光が向う。これにより、画面中央部と画面左右端部とで反射角度が異なっていても、観察者２は反射むらを感じることなく、明るく画面を視認することができる。

次に、このような反射板２０の製造方法について説明する。図８（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態に係る反射板の製造方法を説明するための図である。

まず、図８（ａ）に示すように、例えば黄銅、ステンレス、工具鋼などで構成され、表面が平坦な平板状の母型基材３１を転造装置（図示せず）のテーブル上に固定する。そして、先端が楕円の船底形状のダイヤモンド圧子３２で母型基材３１の表面を押圧し、母型基材３１を水平方向に移動させてはダイヤモンド圧子３２を上下動させて押圧するという操作を複数回繰り返すことにより、深さや配列ピッチが異なる複数の凹部３１ａを母型基材３１の表面に転造し、図８（ｂ）に示すような反射体形成用母型３３とする。

次いで、図８（ｃ）に示すように、母型３３を箱型容器３４に収納し、容器３４に例えばシリコーン樹脂などの樹脂材料３５を流し込んで、常温にて放置、硬化させ、この硬化した樹脂製品を容器３４から取り出して不要な部分を切除する。このようにして図８（ｄ）に示す、母型３３の型面をなす複数の凹部に対応する複数の凸部を持つ型面３６ａを有する転写型３６を作製する。

次いで、ガラス基板上に、アクリル系レジスト、ポリスチレン系レジスト、アジドゴム系レジスト、イミド系レジストなどの感光性樹脂液をスピンコート法、スクリーン印刷法、吹き付け法などの塗布法により塗布する。そして、塗布後、加熱炉又はホットプレートなどの加熱装置で、ガラス基板上の感光性樹脂液を例えば８０℃〜１００℃の温度範囲で１分以上加熱するプリベークを行ってガラス基板上に感光性樹脂を形成する。

その後、図８（ｅ）に示すように、図８（ｄ）に示す転写型３６を用い、この転写型３６の型面３６ａをガラス基板上の感光性樹脂層３７に一定時間押し付けた後、転写型３６を感光性樹脂層３７から外す。このようにして、図８（ｆ）に示すように、感光性樹脂層３７の表面に、転写型面３６ａの凸部が転写されて複数の凹部３７ａを形成する。その後、ガラス基板の裏面側から紫外線などの光線を照射して感光性樹脂層３７を硬化させる。そして、プリベーグで用いた加熱装置でガラス基板上の感光性樹脂層３７を、例えば２４０℃程度で１分以上加熱するポストベーグを行ってガラス基板上の感光性樹脂層３７を焼成する。

最後に、感光性樹脂層３７の表面に、例えばアルミニウムをエレクトロンビーム蒸着などによって成膜して凹部の表面に沿って薄膜を形成することにより、本実施の形態の反射板を作製する。

次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
図５に示す形状の凹部２３を備えた反射板２０を有する反射型液晶表示装置（実施例）を作製した。この場合、液晶表示装置の構成は図１に示す構成とした。この液晶表示装置の面内の反射むらの状態を光線追跡ソフトによりシミュレーションした。その結果を図９（ａ）に示す。また、表示面の位置により形状を変えない、すなわち同じ形状の凹部を備えた反射板を有する反射型液晶表示装置（比較例）を作製し、この液晶表示装置の面内の反射むらの状態を光線追跡ソフトによりシミュレーションした。その結果を図９（ｂ）に示す。なお、図９（ａ），（ｂ）については、画面一端部から画面中央までを示している。

図９から分かるように、実施例の液晶表示装置においては、全体にわたって散乱光が得られ、反射むらのない状態であった。一方、比較例の液晶表示装置においては、画面端部における散乱光が弱く、反射むらが発生した状態であった。このように、本発明に係る反射板を備えた液晶表示装置は、画面中央部と画面左右端部とで反射角度が異なっても画面の左右方向にわたって均一な明るさを確保することができる。

なお、本出願人は、特開２００５−３０８７８９号公報において、画面の上下方向にわたって均一な明るさを確保するために、画面の上下方向において反射板の凹部を適切な形状にする発明を開示している。この内容はすべてここに含めておく。本発明に係る技術的思想、すなわち画面の左右方向において反射板の凹部を適切な形状にすることと、上記先行出願における技術的思想とを組み合わせることにより、画面の上下方向及び左右方向で反射板の凹部を最適な形状とすることができ、画面中央部と画面左右端部とで反射角度が異なっていても、画面の上下方向及び左右方向にわたって均一な明るさを確保することができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における液晶表示装置の構成や、凹部の寸法や形状については本発明の効果を逸脱しない範囲で適宜設定することができる。上記実施の形態で説明したプロセスについてはこれに限定されず、工程間の適宜順序を変えて実施しても良い。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す図である。 本発明の実施の形態に係る反射板を示す斜視図である。 反射板における凹部２３の最大傾斜角を説明するための図であり、（ａ）は観察者とパネル（液晶表示装置）との関係を示す図であり、（ｂ）は幅方向の端部における凹部の形状を示す図であり、（ｃ）は中央部における凹部の形状を示す図であり、（ｄ）は観察者２からパネルの特定位置までの仮想線とパネルの垂線との間のなす角についての符号を示す図であり、（ｅ）は、傾斜角度の符号を示す図である。 観察者と液晶表示装置の位置との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る反射板の凹部を示す図である。 本発明の実施の形態に係る反射板の凹部の他の例を示す図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置に光を入射した際の散乱の状態を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態に係る反射板の製造方法を説明するための図である。 （ａ）は本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の反射特性を示す図であり、（ｂ）は、従来の液晶表示装置の反射特性を示す図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
２ 観察者
１１，１２ ガラス基板
１３ 液晶層
１４，１５ 透明電極
１６，１７ 配向膜
１８，１９ 偏光板
２０ 反射板
２０ａ 反射面
２１ 基板
２２ 樹脂基材
２３ 凹部
２３ａ，２３ｂ 底部
２４ 薄膜

Claims (4)

1. 反射面において複数の凹部を有する反射板であって、それぞれの凹部は、前記反射面の中央から幅方向にずれるにしたがって最大傾斜角が大きくなるように設定されていることを特徴とする反射板。
2. 前記凹部は、前記凹部の中央より第１幅方向側の第１最大傾斜角と、前記凹部の中央より第２幅方向側の第２最大傾斜角とを有しており、前記凹部は、前記反射面の中央から前記第１幅方向にずれるにしたがって前記第１最大傾斜角が大きくなり、前記反射面の中央から前記第２幅方向にずれるにしたがって前記第２最大傾斜角が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の反射板。
3. 前記反射面における特定位置での第１最大傾斜角は、前記反射面の中央の凹部における第１最大傾斜角と、前記特定位置における前記反射面の垂線と観察者から前記特定位置までの仮想線との間のなす角と、を加算して求められ、前記反射面における特定位置での第２最大傾斜角は、前記反射面の中央の凹部における第２最大傾斜角と、前記特定位置における前記反射面の垂線と観察者から前記特定位置までの仮想線との間のなす角と、を加算して求められることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の反射板。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の反射板を備えたことを特徴とする液晶表示装置。

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