JP2008102381A

JP2008102381A - 反射板及び液晶表示装置

Info

Publication number: JP2008102381A
Application number: JP2006285717A
Authority: JP
Inventors: Katsumasa Yoshii; 克昌吉井; Tomoe Chikira; 知恵千喜良
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2008-05-01
Also published as: CN101165513A; US20080094538A1

Abstract

【課題】幅広い角度から入射する光に対して均等に拡散させると共に、主たる観察角度の反射率を上げることができる反射体及びこの反射体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の凹部２３は、平面視において略楕円形状を有している。すなわち、長さＬ₂がＬ₁よりも長くなるように設定されている。また、凹部２３は、短辺Ｌ₁側における断面において、その底部２３ａにおける水平面Ｈとの間の最小傾斜角が０を超える角度から７．５°である。好ましくは、最小傾斜角は５°程度である。凹部２３は、長辺Ｌ₂側における断面において、その底部２３ｂにおける水平面Ｈとの間の最小傾斜角は０°（滑らかな湾曲面）である。
【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表示部材として、液晶表示装置が一般的に用いられている（例えば、特許文献１）。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（特許文献１では「反射体」と呼んでいる）が設けられている。この反射板は、正反射角度（正視方向に液晶表示パネルを配置して光を液晶表示パネルに入射させたときの反射角度、光源入射角と正反射角は等しい）を中心に対称に光を拡散させるものである。

この反射板は、複数の凹部（ディンプル）が連続して設けられてなるものである。この凹部は、図１２の（ａ）に示すように、平面視において略円形状を有しており、図１２に示すように、図１２の（ｂ）に示すように、断面において滑らかな湾曲面、すなわち底部における水平面との間の最小傾斜角が０°である湾曲面を有している。
特開平１１−５２１１０号公報

近年、小型携帯機器における液晶表示装置の反射率の向上が望まれている。従来の液晶表示装置においては、反射率を上げるために、反射板の最大傾斜角度を小さくする方法が採られている。しかしながら、この方法では、ピーク反射率は高くなるものの、拡散範囲が正反射角度を中心に狭くなってしまう。このため、観察者（小型携帯機器などのユーザ）が主に使う角度の反射率が低下してしまい、限られた入射光においてしか明るくならないという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、幅広い角度から入射する光に対して均等に拡散させると共に、主たる観察角度の反射率を上げることができる反射板及びこの反射板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、正反射角度を中心に対称に光を拡散させる反射板であって、前記反射板は、複数の凹部を有しており、前記凹部は、その底部における水平面との間の最小傾斜角が０を超える角度から７．５°である部分を含むことを特徴とする。

この構成によれば、正反射角度近傍の反射率が低く抑えられるので、正反射角度近傍でのぎらつきや映り込みが少なく、また主たる観察角度の反射率が高くなって、視認性を向上することができ、また、幅広い角度から入射する光に対して均等に拡散させることができる。

本発明の反射板においては、前記凹部は、平面視において略楕円形状であることが好ましい。また、本反射板においては、前記凹部は、平面視において略円形状であることが好ましい。

本発明の反射板においては、光を入射させた場合の散乱角と反射率との間の関係において、正反射角度をαとした場合に、α−５°〜α＋５°の平均反射率がα−２５°からα−１０°の平均反射率の１／２以下であることが好ましい。

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。また、本発明の小型携帯機器は、上記液晶表示装置を備えたことを特徴とする。これらの構成によれば、従来よりも視認性の高い表示が可能な液晶表示装置や小型携帯機器を実現することができる。

本発明の反射板によれば、正反射角度を中心に対称に光を拡散させる反射板であって、前記反射板は、複数の凹部を有しており、前記凹部は、その底部における水平面との間の最小傾斜角が０を超える角度から７．５°である部分を含むので、幅広い角度から入射する光に対して均等に拡散させると共に、主たる観察角度の反射率を上げることができる。

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。
正反射角度を中心に拡散範囲を広くすると、全体にわたって反射率がある程度高くなる。このため、観察角度（正反射角度から０〜２０°程度ずれた角度）での反射率もある程度あるが、正反射角度近傍での反射率もある程度高くなる。その結果、正反射角度近傍でのぎらつきや映り込みが生じてしまい、観察者の視認性が低下する。

本発明者らは、正反射角度近傍での比較的高い反射率によるぎらつきや映り込みが視認性を低下させていることに着目し、正反射角度近傍での反射率を低く抑えて、観察角度での反射率を高くすることにより、すなわち、反射板における凹部の底部における水平面との間の最小傾斜角を、０を超える角度から７．５°とすることにより、幅広い角度から入射する光に対して均等に拡散させると共に、拡散特性を損ねることなく、主たる観察角度の反射率を上げることができることを見出し本発明をするに至った。

すなわち、本発明の骨子は、正反射角度を中心に対称に光を拡散させる反射板であって、前記反射板は、複数の凹部を有しており、前記凹部は、その底部における水平面との間の最小傾斜角が０を超える角度から７．５°である部分を含むので、幅広い角度から入射する光に対して均等に拡散させると共に、拡散特性を損ねることなく、主たる観察角度の反射率を上げることである。

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。この反射板２０は、正反射角度を中心に対称に光が散乱する特性（対称特性と呼ばれている）を有する。

図３は、反射板２０の凹部２３を示す図である。この凹部２３は、平面視において略楕円形状を有している。すなわち、長さＬ₂がＬ₁よりも長くなるように設定されている。また、凹部２３は、短辺Ｌ₁側における断面において、その底部２３ａにおける水平面Ｈとの間の最小傾斜角が０を超える角度から７．５°である。好ましくは、最小傾斜角は５°程度である。一方、凹部２３は、長辺Ｌ₂側における断面において、その底部２３ｂにおける水平面Ｈとの間の最小傾斜角は０°（滑らかな湾曲面）である。

反射板の反射特性は凹部２３の形状により決まる。この凹部２３の形状を細かく分割して微小ミラー（鏡）の集合体と看做した場合、各ミラーの傾斜角の分布をヒストグラムで表した傾斜角分布そのものが反射特性を概ね表す。凹部の底部における水平面とのなす角（傾斜角）が０°の成分は正反射を示し、傾斜角の絶対値が大きくなるにしたがって拡散光の広がりが大きくなる。対称な形状の場合は、傾斜角０°（すなわち正反射）を含むある範囲において略一定の分布を示す。したがって、正反射近傍の反射率を低くするには傾斜角０°近傍の頻度（存在割合）を低くすれば良い。この考えに基づいて、凹部２３は、短辺Ｌ₁側における断面において、その底部２３ａにおける水平面Ｈとの間の最小傾斜角が０を超える角度から７．５°としている。

このような凹部２３を有する反射板２０は、正反射角度近傍での反射率を低く抑えて、観察角度での反射率を高くすることが可能となる。ここで、図４に示すように、液晶表示装置１を正視方向に置いたときの光源２からの光の入射角をαとすると、正反射角度もαとなる。ここでは、正反射の方向で観察者３が光を受けるものとする。

図５は、液晶表示装置１の液晶表示パネル面と垂直な方向を０°としたときの散乱角と反射率との関係を示す図である。図５から分かるように、図３に示す凹部２３を有する反射板２０においては、正反射角度近傍（α−５°〜α＋５°）での平均反射率が主たる観察角度（α−２５°〜α＋１０°）での平均反射率よりも低い。これにより、正反射の映り込みが少なくなり、また主たる観察角度の反射率も高くなり、視認性が向上する。

ここで、図５において、正反射角度近傍（α−５°〜α＋５°）での平均反射率をＲａとし、観察角度（α−２５°〜α−１０°）での平均反射率をＲｂとすると、Ｒａ＜Ｃ・Ｒｂ（Ｃ：係数）の関係となる。この場合において、正反射の映り込み低減を考慮すると、Ｃは０．５以下であることが望ましい。すなわち、光を入射させた場合の散乱角と反射率との間の関係において、正反射角度をαとした場合に、α−５°〜α＋５°の平均反射率がα−２５°からα−１０°の平均反射率の１／２以下であることが好ましい。

また、凹部２３は、図６に示すような形状であっても良い。この凹部２３は、平面視において略円形状を有している。すなわち、長さＬ₁とＬ₂とが等しくなるように設定されている。また、凹部２３は、Ｌ₁側とＬ₂側における断面において、その底部２３ａにおける水平面Ｈとの間の最小傾斜角が０を超える角度から７．５°である。好ましくは、最小傾斜角は５°程度である。このような形状を有する凹部を備えた反射板によれば、どの方向に対しても反射光量が等しくなるので、どの方向から見ても明るさが一定となる。

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７（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７（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７（ｂ）に示すような反射体形成用母型３３とする。

次いで、図７（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７（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７（ｅ）に示すように、図７（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７（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。なお、この反射板の作製については、上記の方式に限定されるものではなく、例えばフォトマスクを用いてレジストをパターニングする方式や、凹凸形状が付与されたロールをフィルムに転写する方式なども適用可能である。

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３に示す形状の凹部２３を複数備えた反射板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。この液晶表示装置について反射特性を調べた。その結果を図８に示す。反射特性としては、光源入射角３０°のときの散乱角（°）と反射強度との関係を調べた。また、底部における水平面との間の最小傾斜角が０°である湾曲面を有する凹部を複数備えた反射板を含む反射型液晶表示装置（比較例）を作製し、この液晶表示装置についても同様に反射特性を調べた。その結果を図８に併記する。なお、散乱角と反射強度の関係は、入射角３０°で外光（ハロゲン光源）を照射し、受光器（フォトダイオード）を法線に対して−２０°から７０°まで振ったときの光量を測定して得られる。

図８から分かるように、実施例の液晶表示装置においては、正反射角度近傍（光源入射角＝正反射角度±５°）で反射強度が低く、観察角度（正反射角度−２５°〜正反射角度＋１０°）で反射強度が高い。このとき、正反射角度近傍での平均反射率Ｒａは約８．７％であり、観察角度での平均反射率Ｒｂは約８５．６％であり、Ｒａ／Ｒｂ（＝Ｃ）は０．１であった。このように、正反射角度近傍で反射強度が抑えられているので、ぎらつきや映り込みがなく視認性が良好である。また、実施例の液晶表示装置は、幅広い角度から入射する光に対して均等に拡散させることができた。また、正反射角度近傍での反射強度が低い分、それ以外の角度領域での反射強度が比較例の液晶表示装置よりも高かった。

一方、比較例の液晶表示装置においては、散乱角−１０°〜７０°付近まで反射強度がほぼ一定であった。このとき、正反射角度近傍での平均反射率Ｒａは約６８．６％であり、観察角度での平均反射率Ｒｂは約６５．５％であり、Ｒａ／Ｒｂ（＝Ｃ）は１．０であった。このため、正反射角度近傍でのぎらつきや映り込みがあり視認性が低下していた。

このように、本実施の形態に係る反射板は、正反射角度を中心に対称に光を拡散させる反射板であって、前記反射板は、複数の凹部を有しており、前記凹部は、その底部における水平面との間の最小傾斜角が０を超える角度から７．５°である部分を含むので、正反射角度近傍の反射率が低く抑えられ、正反射角度近傍でのぎらつきや映り込みが少なく、また主たる観察角度の反射率が高くなって、視認性を向上することができ、また、幅広い角度から入射する光に対して均等に拡散させることができる。

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、電極を含む各層の材質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。

本発明の反射板は、携帯電話、ＰＤＡ、電子辞書、ノート型パソコンなどの小型携帯機器の液晶表示装置に適用することができる。

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。図２に示す反射板の凹部を示す図である。液晶表示装置を正視方向に置いたときの光源入射角と正反射角度を示す図である。液晶表示パネル面に垂直な方向を０°としたときの散乱角と反射率との関係を示す図である。図２に示す反射板の凹部の他の例を示す図である。（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。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る。

符号の説明

１液晶表示装置
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

正反射角度を中心に対称に光を拡散させる反射板であって、前記反射板は、複数の凹部を有しており、前記凹部は、その底部における水平面との間の最小傾斜角が０を超える角度から７．５°である部分を含むことを特徴とする反射板。
前記凹部は、平面視において略楕円形状であることを特徴とする請求項１記載の反射板。
前記凹部は、平面視において略円形状であることを特徴とする請求項１記載の反射板。
光を入射させた場合の散乱角と反射率との間の関係において、正反射角度をαとした場合に、α−５°〜α＋５°の平均反射率がα−２５°からα−１０°の平均反射率の１／２以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の反射板。
請求項１から請求項４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。
請求項５に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする小型携帯機器。