JP3800853B2 - 反射型液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型液晶表示装置において視野の方向を制御するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ、テレビ、ワードプロセッサ、ビデオカメラ等への液晶表示装置の応用が進展する一方で、このような機器に対しては小型化、省電力化、低コスト化などの更なる高機能化に対する要望が高まっている。これらの要望を満たすべく、バックライトを用いずに外部から入射した周囲光を反射させて表示を行なう、反射型液晶表示装置の開発が進んでいる。
【０００３】
反射型液晶表示装置の原理を図１に示す。反射型液晶表示装置１は、液晶表示パネル２の裏面に反射板３を配置したものであって、太陽光等の外光が液晶表示パネル２に入射すると、入射光は液晶表示パネル２の画素を透過して裏面の反射板３で反射され、反射板３で反射された反射光が液晶表示パネル２の画素を透過して液晶表示パネル２から前面に出射される。このとき液晶表示パネル２が各画素毎に光を透過させたり、遮断したりするように制御されると、液晶表示パネル２に画像が生成される。
【０００４】
このような反射型液晶表示装置においては、バックライトを用いない分、どれだけ周囲光を効率よく利用して表示面を明るくできるかということが重要である。そのため、この反射型液晶表示装置に搭載される反射板の果たすべき役割は非常に大きく、あらゆる角度から入射する周囲光を効率よく利用して、最適な反射特性を有するような反射板を設計する技術が不可欠とされてきた。
【０００５】
ところで、反射型液晶表示装置では、液晶表示パネルと反射板を組み合わせて用いるので、液晶表示パネルの表面での反射光の映り込みが問題となる。すなわち、太陽光等の外光が液晶表示パネルに入射するとき、すべての入射光が液晶表示パネルを透過する訳ではなく、その一部は液晶表示パネルの表面で反射される。このため液晶表示パネルから出射される出射光と液晶表示パネルの表面で正反射した反射光とが同じ方向へ出射され、画像に光源が映り込んでしまい、視認性が低下している。
【０００６】
これを解消するため、従来は、表面に凹凸パターンを形成された反射板を用いている。凹凸パターン４としては、図２に示すようなプリズム状パターン、図３に示すように多数の球状突起を配列したもの、あるいは、円柱状、多角錐状、円錐状などの突起を多数配列したものなどが用いられる。反射板３に凹凸パターン４を設けていると、図４に示すように、液晶表示パネル２を透過した入射光が反射板３で反射される際、凹凸パターン４によって散乱される。このため、液晶表示パネル２から出射される出射光が、液晶表示パネル２の表面で正反射した反射光と異なる方向へも出射されることになり、反射光に妨げられることなく画像を見ることができ、視認性が向上する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の問題点を説明する前に、まず液晶表示パネル２から出射される出射光の反射特性図を定義する。反射特性図とは、液晶表示パネル２に入射した光が、どの方向へ出射されるかを示す図である。出射光の方向は、図５に示す角度α及びβで表現される。光出射方向を示すベクトルＰを液晶表示パネル２の表面に投影した成分を線分ＯＱとし、液晶表示パネル２の上辺と垂直な方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向から線分ＯＱまで右回りに測った角度がαである。また、角度βは、光出射方向を示すベクトルＰの、液晶表示パネル２表面に立てた法線Ｎからの傾きを表わしている。光が液晶表示パネル２の法線方向から入射したとき、光が出射される方向を角度β、αで表わし、その角度β、αを図６に示すように２次元の図（極座標）で表示したものが反射特性図である。反射特性図においては、角度βは、中心からの距離で表わし、角度αはＹ軸からの角度で表わされ、反射特性図の中心は法線Ｎの方向（正反射方向）となる。しかして、光が液晶表示パネル２の法線方向から入射したときに、出射光がどの角度（方向）に出射されるかは、反射特性図上の位置（反射特性図において斜線を施した領域）で表わされる。
【０００８】
図３のように球状や円柱状、多角錐状などの多数の凹凸パターン４を表面に形成された反射板３を用いた場合には、液晶表示パネル２に入射して凹凸パターン４に当たった光は、図７に示すように、様々な方向に反射されるので、反射特性図は図８で表わされる。このような反射型液晶表示装置では、図８の反射特性図にも表現されているように、液晶表示パネル２からの出射方向がいずれの方向にも広がるので、正反射光と異なる方向から出射光をとららえることができ、しかも、１点からの出射光が観察者の左右両方の目に入り、画面が見やすくなる利点がある。しかし一方で、このような反射型液晶表示装置では、出射光がいずれの方向にも広がるので、不必要な方向にも光が出射され、目に入る光量が減って画面が暗くなる問題があった。
【０００９】
また、図２のようにプリズム状の凹凸パターン４では、入射光が凹凸パターン４の斜面で反射しても、図９に示すように特定の方向にしか反射されないので、反射特性図は図１０で表わされる。このような反射型液晶表示装置１では、図１０の反射特性図にも表現されているように、液晶表示パネル２からの出射方向が特定の方向に集中するので、光量が低下しないという利点がある。その反面、このような反射型液晶表示装置では、視野角が狭いために１点からの出射光が左右両方の目に同時に入ることはなく、片方の目でしか画像が見えないという不具合があった。
【００１０】
本発明は上述の技術的問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、液晶表示パネルから観察者の両目の視野の方向にのみ光を出射させることができる反射型液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の反射型液晶表示装置は、液晶表示セルと、当該液晶表示セルを透過した光を反射させる反射板とを有する反射型液晶表示装置において、前記反射板の前記液晶表示セル側には表示画面の左右方向に対して略平行な複数の尾根部と複数の谷部を交互に有し、隣接する前記尾根部と前記谷部により前記表示画面の上下方向に対して傾斜した反射面が形成されており、前記尾根部または前記谷部の高さは複数の頂点と複数の最下点を有するように周期的に変化しており、前記尾根部の高さが常に前記谷部よりも高い状態を保っており、前記尾根部の頂点若しくは最下点と前記谷部または前記尾根部と前記谷部の頂点を結ぶ前記表示画面の上下方向に略平行な線に隣接する左右の面が異なる方向に傾いていることにより隣接する前記尾根部と前記谷部の間に位置する帯状の傾斜面が起伏しており、かつ、前記尾根部に垂直な方向に切断した任意の断面で見たときに隣接する前記尾根部と前記谷部との中間では前記反射面が直線または光の出射方向に凸状の曲線であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部または前記谷部の高さが曲線状に変化しており、前記反射面は前記尾根部または前記谷部の曲線に従う滑らかな曲面で構成されていることを特徴としている。
請求項３に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、平面視したときに前記尾根部と前記谷部は一定間隔に配列され、かつ隣接する全ての前記尾根部と前記谷部により反射面が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部または前記谷部の隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離がランダムであることを特徴としている。
【００１４】
請求項５に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部又は前記谷部における、隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離ｒが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｐに対して、
ｒ＝ｐ／ｎ （ｎは自然数）
であることを特徴としている。
【００１５】
請求項６に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、隣接する前記尾根部間の距離ｓが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｑに対して、
ｓ＝ｑ／ｍ （ｍは自然数）
であることを特徴としている。
【００１６】
【作用】
請求項１に記載の反射型液晶表示装置にあっては、前記反射板の前記液晶表示セル側には表示画面の左右方向に対して略平行な複数の尾根部と複数の谷部を交互に有し、隣接する前記尾根部と前記谷部により前記表示画面の上下方向に対して傾斜した反射面が形成されており、前記尾根部または前記谷部の高さは複数の頂点と複数の最下点を有するように周期的に変化しており、前記尾根部の高さが常に前記谷部よりも高い状態を保っており、前記尾根部の頂点若しくは最下点と前記谷部または前記尾根部と前記谷部の頂点を結ぶ前記表示画面の上下方向に略平行な線に隣接する左右の面が異なる方向に傾いていることにより隣接する前記尾根部と前記谷部の間に位置する帯状の傾斜面が起伏しており、かつ、前記尾根部に垂直な方向に切断した任意の断面で見たときに隣接する前記尾根部と前記谷部との中間では前記反射面が直線または光の出射方向に凸状の曲線であるから、尾根部と谷部の間の稜線の両側の反射面で入射光を異なる方向に反射させることができる。従って、尾根部と谷部の間の稜線の両側の反射面の傾きを適正化することにより出射光を両目の視野の方向にのみ出射させることができ、反射型液晶表示装置から出射される光を観察者の左右の目に入射させることができる。
【００１７】
請求項２に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部または前記谷部の高さが曲線状に変化しており、前記反射面は前記尾根部または前記谷部の曲線に従う滑らかな曲面で構成されているから、反射型液晶表示装置の画像を両目で見ることができ、かつ、明るい画像を見ることができ、しかも両目の近くで左右方向に比較的広い視野角を持たせることができる。
請求項３に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、平面視したときに前記尾根部と前記谷部は一定間隔に配列され、かつ隣接する全ての前記尾根部と前記谷部により反射面が形成されているから、表示画面の視野角領域について、左右方向だけでなく、上下方向にも広くすることができる。
【００１８】
請求項４に記載の反射型液晶表示装置にあっては、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部または前記谷部の隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離がランダムであるから、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制することができる。
【００１９】
請求項５に記載の反射型液晶表示装置にあっては、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部又は前記谷部における、隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離ｒが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｐに対して、
ｒ＝ｐ／ｎ （ｎは自然数）
となっているから、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制することができる。
【００２０】
請求項６に記載の反射型液晶表示装置にあっては、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、隣接する前記尾根部間の距離ｓが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｑに対して、
ｓ＝ｑ／ｍ （ｍは自然数）
となっているから、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１１は本発明の一実施形態による反射型液晶表示装置１１の構造を示す一部破断した断面図である。この反射型液晶表示装置１１にあっては、２枚のガラス基板２３、１２（以下、表側基板及び裏側基板という）の間に液晶表示セル３２と反射板３１が形成されている。反射板３１は裏側基板１２上に形成されており、表側基板２３と反射板３１との間に液晶表示セル３２が構成されている。また、表側基板２３の表面には、反射型液晶表示装置１１の方式（液晶の種類）にもよるが、偏光板２４が重ねられている。
【００２２】
図示しないが、反射板３１は、次のようにして裏側基板１２上に形成される。まず、裏側基板１２上に紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線硬化樹脂の上にスタンパを押圧して裏側基板１２とスタンパの間に紫外線硬化樹脂を押し広げる。裏側基板１２を通して紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し紫外線硬化樹脂を硬化させると、硬化した紫外線硬化樹脂によって反射板３１の下地層１３が形成される。この後、下地層１３からスタンパを剥離させると、スタンパによって下地層１３の表面に凹凸パターンが転写される。ついで、下地層１３の表面にＡｇ蒸着膜等からなる反射面１４を形成し、反射面１４の上に透明な平坦化膜１５をつけ、平坦化膜１５の上にＳｉＯ2層１６を形成する。こうして裏側基板１２上に、反射板３１が形成される。
【００２３】
液晶表示セル３２は、次のようにして表側基板２３と反射板３１の間に形成されている。すなわち、上記反射板３１の上にＩＴＯ膜１７とＴＦＴ１８を形成し、また表側基板２３の内面にカラーフィルタ２１及びブラックマトリクス２２を形成し、さらにその表面にＩＴＯ膜２０を形成し、裏側基板１２のＩＴＯ膜１７及びＴＦＴ１８を形成された面と表側基板２３のＩＴＯ膜２０を形成された面との間に液晶層１９を挟み込んで液晶表示セル３２を構成している。
【００２４】
なお、液晶表示セル３２の構造は、図１１のような構造に限るものでなく、例えば図１２に示すように、ＴＦＴ１８を表側基板２３に設け、カラーフィルタ２１を裏側基板１２上の反射板３１に設けてもよい。
【００２５】
上記反射板３１に形成されている反射面１４の形状を図１３に示す。また、図１３のＡ−Ａ線断面を図１４に示す。この反射面１４には、複数列の尾根部３３と複数列の谷部３４が、表示画面の上下方向（Ｙ軸方向）に沿って交互に繰り返した凹凸パターンが形成されている。各尾根部３３は、液晶表示セル３２の中心と視点（観察者の両目の中間点）を結ぶ直線とほぼ直角な方向、簡単にいうと表示画面の左右方向（Ｘ軸方向）に沿って延びている。同様に、各谷部３４も表示画面の左右方向沿って延びている。各尾根部３３においては、尾根部３３の高さが周期的に変化しており、尾根部３３の頂点３３ａと最下点３３ｂが交互に配列されている。これに対し、谷部３４は一定高さとなっており、左右方向に沿って一直線状に延びている。従って、尾根部３３と谷部３４の間に位置している帯状の傾斜面３５も、表示画面の左右方向に沿って延びており、尾根部３３の頂点３３ａと谷部３４を結ぶ稜線３５ａの左右の面３５ｂ、３５ｃは異なる方向に傾いている。
【００２６】
液晶表示セル３２を透過した光が反射板３１に入射すると、図１３に示すように、入射光は稜線３５ａの両側の面３５ｂ、３５ｃで異なる方向へ反射されるので、反射光は左右方向（反射特性図ではα方向）で２方向に分離される。また、図１４に示すように、稜線３５ａ近くと稜線３５ａの中間の凹溝部分３５ｄ付近とで光の反射方向が異なるので反射光は上下方向（反射特性図ではβ方向）にも広がることになる。この結果、反射特性図で示すと、図１５のようになり、稜線３５ａの左右の面３５ｂ、３５ｃの傾き（あるいは、頂点３３ａと最下点３３ｂの高さ）を適正化してあると、例えば明視の距離にある観察者の両方の目に反射型液晶表示装置１１からの出射光を到達させることができ、両方の目で反射型液晶表示装置１１の画像を見ることが可能になる。しかも、図１５に示すように、反射光は両目の方向に対応する視野角領域にのみ出射されるので、光が広い範囲に分散して画像が暗くなることがなく、明るい画像を得ることができる。
【００２７】
また、この反射型液晶表示装置１１においては、尾根部３３における頂点３３ａ間の距離ｒが液晶表示セル３２の左右方向の画素ピッチｐに対して、
ｒ＝ｐ／ｎ （ｎ＝１，２，…）
を満たすようにすれば、液晶表示セル３２の１画素から出射される光の光量がすべての出射角で等しくなるようにでき、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制できる。同様に、反射型液晶表示装置１１の上下方向においては、尾根部３３間の距離ｓが液晶表示セル３２の上下方向の画素ピッチｑに対して、
ｓ＝ｑ／ｍ （ｍ＝１，２，…）
を満たすようにすればよい。
【００２８】
（上記反射板の変形例）
上記反射面１４と異なるパターンを有する種々の反射面１４とその反射特性図を図１６（ａ）（ｂ）、図１７（ａ）（ｂ）及び図１８（ａ）（ｂ）に示す。ここで、図１６（ａ）、図１７（ａ）及び図１８（ａ）は、図１４と同様、表示画面の上下方向に沿った断面を示している。
【００２９】
図１３及び図１４に示す反射面１４は傾斜面３５と垂直面によって構成されていた（つまり、谷部３４は尾根部３３の真下に位置している）が、図１６（ａ）に示す反射板３１の反射面１４では、尾根部３３と谷部３４が一定間隔毎に並んでいて傾きの異なる２つの傾斜面３６ａ、３６ｂによって構成されている。このような反射面１４によれば、表示画面の上方向と下方向に入射光が反射されるので、図１６（ｂ）に示すような反射特性図が得られ、入射光が正反射する方向と異なる上下２方向で両目に向けて光を出射させることができる。よって、反射型液晶表示装置１１の上下２方向において両目で明るい画像を見ることができる。
【００３０】
また、図１７（ａ）は、図１３及び図１４に示した反射面１４における傾斜面３５を曲面で構成したものである。このように反射面１４の傾斜面３５を曲面で構成すれば、図１７（ｂ）に示すような反射特性図が得られ、反射型液晶表示装置１１の視野角をβ方向（表示画面では、上下方向）で広くすることができる。なお、図１３及び図１４の反射面１４の傾斜面３５を粗面で形成しても、図１７（ｂ）と同様な反射特性図となる。
【００３１】
同様に、図１８（ａ）は、図１６（ａ）に示した反射面１４の傾斜面３６ａ、３６ｂを曲面で構成したものである。このように反射面１４の傾斜面３６ａ、３６ｂを曲面で構成しても、図１８（ｂ）に示すような反射特性図が得られ、反射型液晶表示装置１１の視野角をβ方向（表示画面では上下方向）で広くすることができる。なお、図１６（ａ）の反射面１４の傾斜面３６ａ、３６ｂを粗面で形成しても、図１８（ｂ）と同様な反射特性図となる。
【００３２】
（第２の実施形態）
図１９（ａ）は本発明の別な実施形態における反射板３１の別な構造を示す。図１９（ａ）に示す反射板３１では、反射面１４の尾根部３３及び傾斜面３５を滑らかに変化させ、尾根部３３及び傾斜面３５を曲線及び曲面で構成している。このような形状の反射面１４によれば、図１９（ｂ）に示すような反射特性図が得られる。従って、このような形状の反射面１４を用いることにより、反射型液晶表示装置１１の画像を両目で見ることができ、かつ、明るい画像を見ることができ、しかも両目の近くで左右方向（反射特性図では、α方向）に比較的広い視野角を持たせることができる。
【００３３】
（上記反射板の変形例）
また、図２０（ａ）、図２１（ａ）、図２２（ａ）に示す反射板は、図１９（ａ）に示した反射板の変形例であって、図２０（ａ）、図２１（ａ）、図２２（ａ）の反射板と図１９（ａ）の反射板との関係は、図１６（ａ）、図１７（ａ）、図１８（ａ）の反射板と図１３及び図１４の反射板との関係と同じである。
【００３４】
図１９（ａ）に示す反射面１４は傾斜面３５と垂直面によって構成されている（つまり、谷部３４は尾根部３３の真下に位置している）が、図２０（ａ）に示す反射板３１の反射面１４では、尾根部３３と谷部３４が一定間隔毎に並んでいて傾きの異なる２つの傾斜面３６ａ、３６ｂ（滑らかな曲面）によって反射面１４が構成されている。このような反射面１４によれば、表示画面の上方向と下方向にも入射光が反射されるので、図２０（ｂ）に示すような反射特性図が得られ、入射光が正反射する方向と異なる上下２方向で両目に向けて光を出射させることができる。よって、反射型液晶表示装置１１の上下２方向において両目で明るい画像を見ることができ、しかもそれぞれの方向で左右方向（反射特性図においてはα方向）に比較的広い視野角を得ることができる。
【００３５】
また、図２１（ａ）は、図１９（ａ）に示した反射面１４における傾斜面３５を上下方向（Ｙ軸方向）の断面でも曲面で構成したものである。このように傾斜面３５のＹ軸方向断面を曲面で構成すれば、図２１（ｂ）に示すような反射特性図が得られ、反射型液晶表示装置１１の視野角を左右方向でも上下方向でも（反射特性図では、α方向とβ方向）広くすることができる。なお、図１３の反射面１４の傾斜面３５を粗面で形成しても、図２１（ｂ）と同様な反射特性図となる。
【００３６】
同様に、図２２（ａ）は、図２０（ａ）に示した反射面１４の傾斜面３６ａ、３６ｂを曲面で構成したものである。このように反射面１４の傾斜面３６ａ，３６ｂを曲面で構成しても、図２２（ｂ）に示すような反射特性図が得られ、２箇所の視野角領域で反射型液晶表示装置１１の視野角を左右方向にも上下方向にも（反射特性図では、α方向とβ方向）広くすることができる。なお、図２０（ａ）の反射面１４の傾斜面３６ａ、３６ｂを粗面で形成しても、図２２（ｂ）と同様な反射特性図となる。
【００３７】
（第３の実施形態）
図２３は本発明のさらに別な構成の反射板３１を示す斜視図である。この反射板３１にあっては、いずれの列の尾根部３３においても、頂点３３ａ間の距離は一定距離ｒとなっており、しかも左右方向の画素ピッチｐに対してｒ＝ｐ／ｎ（ｎ＝１，２，…）を満たしていてモアレ縞を抑制できるようになっている。さらに、各列の尾根部３３間では頂点３３ａの位置が左右方向にランダムにずれており、これによってモアレ縞や干渉縞の抑制効果をより高めている。
【００３８】
また、図２４に示す反射板３１は、図２３に示した反射板３１の尾根部３３及び傾斜面３５を滑らかに変化させるようにしたものであって、視野角を左右方向（反射特性図においてはα方向）に広げている。
【００３９】
（第４の実施形態）
図２５は本発明のさらに別な構成の反射板３１を示す斜視図である。この反射板３１にあっては、尾根部３３の頂点３３ａ間の距離ｒが、その平均値ｒ*を中心として図２６に示すような分布でばらつくようにし、このようにして決定した距離ｒの値を尾根部３３全体にランダムに割り当てている。このようにして尾根部３３の頂点３３ａをランダムに配置することにより、モアレ縞や干渉縞を抑制し、モアレ縞や干渉縞による視認性の低下を防ぐことができる。
【００４０】
さらに、尾根部３３の頂点３３ａ間の距離ｒの平均値ｒ*が液晶表示セル３２の左右方向の画素ピッチｐに対して、
ｒ*＝ｐ／ｎ （ｎ＝１，２，…）
を満たすようにしてあり、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制する効果をより高めている。
【００４１】
また、このような構造の反射板３１においても、図２７に示すように、尾根部３３や傾斜面３５を滑らかに変化させることにより、視野角に左右方向の幅を持たせることができる。
【００４２】
（第５の実施形態）
これまで説明した実施形態では、いずれも谷部３４の高さは一定とし、尾根部３３の高さを尾根部３３に沿って変化させたが、図２８に示すように、尾根部３３の高さを一定とし、谷部３４の高さ（あるいは、深さ）を谷部３４に沿って変化させてもよい。このような形態においても、図２９に示すように谷部３４や傾斜面３５を滑らかに変化させることによって視野角を広くすることができるなど、これまでに説明した実施形態の特徴を適用することができる。
【００４３】
（携帯用情報端末）
図３０は本発明の反射型液晶表示装置の応用例であって、携帯用情報端末４１を示している。この携帯用情報端末４１は、カバー４２を開くと、反射型液晶表示装置からなる表示部４３とペン入力可能な入力部４４が露出するようになっており、入力部４４から入力した入力データ、入力部４４で指定した読出データ、操作ガイド等が表示部４３に表示される。
【００４４】
このような携帯用情報端末４１の表示部４３に本発明の反射型液晶表示装置を用いれば、明るく、両目で見やすい表示部を備えた携帯用情報端末４１を製作することができる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に記載の反射型液晶表示装置によれば、前記反射板の前記液晶表示セル側には表示画面の左右方向に対して略平行な複数の尾根部と複数の谷部を交互に有し、隣接する前記尾根部と前記谷部により前記表示画面の上下方向に対して傾斜した反射面が形成されており、前記尾根部または前記谷部の高さは複数の頂点と複数の最下点を有するように周期的に変化しており、前記尾根部の高さが常に前記谷部よりも高い状態を保っており、前記尾根部の頂点若しくは最下点と前記谷部または前記尾根部と前記谷部の頂点を結ぶ前記表示画面の上下方向に略平行な線に隣接する左右の面が異なる方向に傾いていることにより隣接する前記尾根部と前記谷部の間に位置する帯状の傾斜面が起伏しており、かつ、前記尾根部に垂直な方向に切断した任意の断面で見たときに隣接する前記尾根部と前記谷部との中間では前記反射面が直線または光の出射方向に凸状の曲線であるから、尾根部と谷部の間の稜線の両側の反射面で入射光を異なる方向に反射させることができる。従って、尾根部と谷部の間の稜線の両側の反射面の傾きを適正化することにより出射光を両目の視野の方向にのみ出射させることができ、反射型液晶表示装置から出射される光を観察者の左右の目に入射させることができる。
【００４６】
請求項２に記載の反射型液晶表示装置によれば、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部または前記谷部の高さが曲線状に変化しており、前記反射面は前記尾根部または前記谷部の曲線に従う滑らかな曲面で構成されているから、反射型液晶表示装置の画像を両目で見ることができ、かつ、明るい画像を見ることができ、しかも両目の近くで左右方向に比較的広い視野角を持たせることができる。
請求項３に記載の反射型液晶表示装置によれば、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、平面視したときに前記尾根部と前記谷部は一定間隔に配列され、かつ隣接する全ての前記尾根部と前記谷部により反射面が形成されているから、表示画面の視野角領域について、左右方向だけでなく、上下方向にも広くすることができる。
【００４７】
請求項４に記載の反射型液晶表示装置よれば、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部または前記谷部の隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離がランダムであるから、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制することができる。
【００４８】
請求項５に記載の反射型液晶表示装置よれば、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部又は前記谷部における、隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離ｒが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｐに対して、
ｒ＝ｐ／ｎ （ｎは自然数）
となっているから、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制することができ、反射型液晶表示装置の視認性が良好になる。
【００４９】
請求項６に記載の反射型液晶表示装置よれば、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、隣接する前記尾根部間の距離ｓが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｑに対して、
ｓ＝ｑ／ｍ （ｍは自然数）
となっているから、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制することができ、反射型液晶表示装置の視認性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】反射型液晶表示パネルの基本構造を示す概略図である。
【図２】凹凸パターンを形成された反射板を示す一部破断した斜視図である。
【図３】凹凸パターンを形成された別な反射板を示す一部破断した斜視図である。
【図４】凹凸パターンを形成された反射板の作用を説明する図である。
【図５】出射光の反射特性図の定義を説明するための図である。
【図６】出射光の反射特性図である。
【図７】球面状等の凹凸パターンにより入射光が散乱される様子を示す図である。
【図８】図８の入射光散乱状態に対応した反射特性図である。
【図９】プリズム状の凹凸パターンにより入射光が散乱される様子を示す図である。
【図１０】図９の入射光散乱状態に対応した反射特性図である。
【図１１】本発明の一実施形態による反射型液晶表示装置の構造を示す一部破断した断面図である。
【図１２】反射型液晶表示装置の異なる構造を示す一部破断した断面図である。
【図１３】反射板に形成された反射面の形状を示す一部破断した斜視図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ線断面図である。
【図１５】図１３の反射板を用いた反射型液晶表示装置の反射特性図である。
【図１６】（ａ）は別な形状の反射面を示す概略断面図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図１７】（ａ）はさらに別な形状の反射面を示す概略断面図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図１８】（ａ）はさらに別な形状の反射面を示す概略断面図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図１９】（ａ）は本発明の別な実施形態による反射板の構造を示す斜視図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図２０】（ａ）はさらに別な形状の反射面を示す概略断面図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図２１】（ａ）はさらに別な形状の反射面を示す概略断面図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図２２】（ａ）はさらに別な形状の反射面を示す概略断面図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図２３】本発明のさらに別な実施形態による反射板の構造を示す斜視図である。
【図２４】別な形状の反射面を示す斜視図である。
【図２５】本発明のさらに別な実施形態による反射板の構造を示す斜視図である。
【図２６】尾根部の頂点間の距離の分布を示す図である。
【図２７】別な形状の反射面を示す斜視図である。
【図２８】本発明のさらに別な実施形態における反射板の構造を示す斜視図である。
【図２９】別な形状の反射面を示す斜視図である。
【図３０】携帯用情報処理端末を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１ 反射型液晶表示装置
１３ 下地層
１４ 反射面
１９ 液晶層
３１ 反射板
３２ 液晶表示セル
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型液晶表示装置において視野の方向を制御するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ、テレビ、ワードプロセッサ、ビデオカメラ等への液晶表示装置の応用が進展する一方で、このような機器に対しては小型化、省電力化、低コスト化などの更なる高機能化に対する要望が高まっている。これらの要望を満たすべく、バックライトを用いずに外部から入射した周囲光を反射させて表示を行なう、反射型液晶表示装置の開発が進んでいる。
【０００３】
反射型液晶表示装置の原理を図１に示す。反射型液晶表示装置１は、液晶表示パネル２の裏面に反射板３を配置したものであって、太陽光等の外光が液晶表示パネル２に入射すると、入射光は液晶表示パネル２の画素を透過して裏面の反射板３で反射され、反射板３で反射された反射光が液晶表示パネル２の画素を透過して液晶表示パネル２から前面に出射される。このとき液晶表示パネル２が各画素毎に光を透過させたり、遮断したりするように制御されると、液晶表示パネル２に画像が生成される。
【０００４】
このような反射型液晶表示装置においては、バックライトを用いない分、どれだけ周囲光を効率よく利用して表示面を明るくできるかということが重要である。そのため、この反射型液晶表示装置に搭載される反射板の果たすべき役割は非常に大きく、あらゆる角度から入射する周囲光を効率よく利用して、最適な反射特性を有するような反射板を設計する技術が不可欠とされてきた。
【０００５】
ところで、反射型液晶表示装置では、液晶表示パネルと反射板を組み合わせて用いるので、液晶表示パネルの表面での反射光の映り込みが問題となる。すなわち、太陽光等の外光が液晶表示パネルに入射するとき、すべての入射光が液晶表示パネルを透過する訳ではなく、その一部は液晶表示パネルの表面で反射される。このため液晶表示パネルから出射される出射光と液晶表示パネルの表面で正反射した反射光とが同じ方向へ出射され、画像に光源が映り込んでしまい、視認性が低下している。
【０００６】
これを解消するため、従来は、表面に凹凸パターンを形成された反射板を用いている。凹凸パターン４としては、図２に示すようなプリズム状パターン、図３に示すように多数の球状突起を配列したもの、あるいは、円柱状、多角錐状、円錐状などの突起を多数配列したものなどが用いられる。反射板３に凹凸パターン４を設けていると、図４に示すように、液晶表示パネル２を透過した入射光が反射板３で反射される際、凹凸パターン４によって散乱される。このため、液晶表示パネル２から出射される出射光が、液晶表示パネル２の表面で正反射した反射光と異なる方向へも出射されることになり、反射光に妨げられることなく画像を見ることができ、視認性が向上する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の問題点を説明する前に、まず液晶表示パネル２から出射される出射光の反射特性図を定義する。反射特性図とは、液晶表示パネル２に入射した光が、どの方向へ出射されるかを示す図である。出射光の方向は、図５に示す角度α及びβで表現される。光出射方向を示すベクトルＰを液晶表示パネル２の表面に投影した成分を線分ＯＱとし、液晶表示パネル２の上辺と垂直な方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向から線分ＯＱまで右回りに測った角度がαである。また、角度βは、光出射方向を示すベクトルＰの、液晶表示パネル２表面に立てた法線Ｎからの傾きを表わしている。光が液晶表示パネル２の法線方向から入射したとき、光が出射される方向を角度β、αで表わし、その角度β、αを図６に示すように２次元の図（極座標）で表示したものが反射特性図である。反射特性図においては、角度βは、中心からの距離で表わし、角度αはＹ軸からの角度で表わされ、反射特性図の中心は法線Ｎの方向（正反射方向）となる。しかして、光が液晶表示パネル２の法線方向から入射したときに、出射光がどの角度（方向）に出射されるかは、反射特性図上の位置（反射特性図において斜線を施した領域）で表わされる。
【０００８】
図３のように球状や円柱状、多角錐状などの多数の凹凸パターン４を表面に形成された反射板３を用いた場合には、液晶表示パネル２に入射して凹凸パターン４に当たった光は、図７に示すように、様々な方向に反射されるので、反射特性図は図８で表わされる。このような反射型液晶表示装置では、図８の反射特性図にも表現されているように、液晶表示パネル２からの出射方向がいずれの方向にも広がるので、正反射光と異なる方向から出射光をとららえることができ、しかも、１点からの出射光が観察者の左右両方の目に入り、画面が見やすくなる利点がある。しかし一方で、このような反射型液晶表示装置では、出射光がいずれの方向にも広がるので、不必要な方向にも光が出射され、目に入る光量が減って画面が暗くなる問題があった。
【０００９】
また、図２のようにプリズム状の凹凸パターン４では、入射光が凹凸パターン４の斜面で反射しても、図９に示すように特定の方向にしか反射されないので、反射特性図は図１０で表わされる。このような反射型液晶表示装置１では、図１０の反射特性図にも表現されているように、液晶表示パネル２からの出射方向が特定の方向に集中するので、光量が低下しないという利点がある。その反面、このような反射型液晶表示装置では、視野角が狭いために１点からの出射光が左右両方の目に同時に入ることはなく、片方の目でしか画像が見えないという不具合があった。
【００１０】
本発明は上述の技術的問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、液晶表示パネルから観察者の両目の視野の方向にのみ光を出射させることができる反射型液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の反射型液晶表示装置は、液晶表示セルと、当該液晶表示セルを透過した光を反射させる反射板とを有する反射型液晶表示装置において、前記反射板の前記液晶表示セル側には表示画面の左右方向に対して略平行な複数の尾根部と複数の谷部を交互に有し、隣接する前記尾根部と前記谷部により前記表示画面の上下方向に対して傾斜した反射面が形成されており、前記尾根部または前記谷部の高さは複数の頂点と複数の最下点を有するように周期的に変化しており、前記尾根部の高さが常に前記谷部よりも高い状態を保っており、前記尾根部の頂点若しくは最下点と前記谷部または前記尾根部と前記谷部の頂点を結ぶ前記表示画面の上下方向に略平行な線に隣接する左右の面が異なる方向に傾いていることにより隣接する前記尾根部と前記谷部の間に位置する帯状の傾斜面が起伏しており、かつ、前記尾根部に垂直な方向に切断した任意の断面で見たときに隣接する前記尾根部と前記谷部との中間では前記反射面が直線または光の出射方向に凸状の曲線であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部または前記谷部の高さが曲線状に変化しており、前記反射面は前記尾根部または前記谷部の曲線に従う滑らかな曲面で構成されていることを特徴としている。
請求項３に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、平面視したときに前記尾根部と前記谷部は一定間隔に配列され、かつ隣接する全ての前記尾根部と前記谷部により反射面が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部または前記谷部の隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離がランダムであることを特徴としている。
【００１４】
請求項５に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部又は前記谷部における、隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離ｒが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｐに対して、
ｒ＝ｐ／ｎ （ｎは自然数）
であることを特徴としている。
【００１５】
請求項６に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、隣接する前記尾根部間の距離ｓが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｑに対して、
ｓ＝ｑ／ｍ （ｍは自然数）
であることを特徴としている。
【００１６】
【作用】
請求項１に記載の反射型液晶表示装置にあっては、前記反射板の前記液晶表示セル側には表示画面の左右方向に対して略平行な複数の尾根部と複数の谷部を交互に有し、隣接する前記尾根部と前記谷部により前記表示画面の上下方向に対して傾斜した反射面が形成されており、前記尾根部または前記谷部の高さは複数の頂点と複数の最下点を有するように周期的に変化しており、前記尾根部の高さが常に前記谷部よりも高い状態を保っており、前記尾根部の頂点若しくは最下点と前記谷部または前記尾根部と前記谷部の頂点を結ぶ前記表示画面の上下方向に略平行な線に隣接する左右の面が異なる方向に傾いていることにより隣接する前記尾根部と前記谷部の間に位置する帯状の傾斜面が起伏しており、かつ、前記尾根部に垂直な方向に切断した任意の断面で見たときに隣接する前記尾根部と前記谷部との中間では前記反射面が直線または光の出射方向に凸状の曲線であるから、尾根部と谷部の間の稜線の両側の反射面で入射光を異なる方向に反射させることができる。従って、尾根部と谷部の間の稜線の両側の反射面の傾きを適正化することにより出射光を両目の視野の方向にのみ出射させることができ、反射型液晶表示装置から出射される光を観察者の左右の目に入射させることができる。
【００１７】
請求項２に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部または前記谷部の高さが曲線状に変化しており、前記反射面は前記尾根部または前記谷部の曲線に従う滑らかな曲面で構成されているから、反射型液晶表示装置の画像を両目で見ることができ、かつ、明るい画像を見ることができ、しかも両目の近くで左右方向に比較的広い視野角を持たせることができる。
請求項３に記載の反射型液晶表示装置は、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、平面視したときに前記尾根部と前記谷部は一定間隔に配列され、かつ隣接する全ての前記尾根部と前記谷部により反射面が形成されているから、表示画面の視野角領域について、左右方向だけでなく、上下方向にも広くすることができる。
【００１８】
請求項４に記載の反射型液晶表示装置にあっては、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部または前記谷部の隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離がランダムであるから、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制することができる。
【００１９】
請求項５に記載の反射型液晶表示装置にあっては、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部又は前記谷部における、隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離ｒが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｐに対して、
ｒ＝ｐ／ｎ （ｎは自然数）
となっているから、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制することができる。
【００２０】
請求項６に記載の反射型液晶表示装置にあっては、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、隣接する前記尾根部間の距離ｓが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｑに対して、
ｓ＝ｑ／ｍ （ｍは自然数）
となっているから、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１１は本発明の一実施形態による反射型液晶表示装置１１の構造を示す一部破断した断面図である。この反射型液晶表示装置１１にあっては、２枚のガラス基板２３、１２（以下、表側基板及び裏側基板という）の間に液晶表示セル３２と反射板３１が形成されている。反射板３１は裏側基板１２上に形成されており、表側基板２３と反射板３１との間に液晶表示セル３２が構成されている。また、表側基板２３の表面には、反射型液晶表示装置１１の方式（液晶の種類）にもよるが、偏光板２４が重ねられている。
【００２２】
図示しないが、反射板３１は、次のようにして裏側基板１２上に形成される。まず、裏側基板１２上に紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線硬化樹脂の上にスタンパを押圧して裏側基板１２とスタンパの間に紫外線硬化樹脂を押し広げる。裏側基板１２を通して紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し紫外線硬化樹脂を硬化させると、硬化した紫外線硬化樹脂によって反射板３１の下地層１３が形成される。この後、下地層１３からスタンパを剥離させると、スタンパによって下地層１３の表面に凹凸パターンが転写される。ついで、下地層１３の表面にＡｇ蒸着膜等からなる反射面１４を形成し、反射面１４の上に透明な平坦化膜１５をつけ、平坦化膜１５の上にＳｉＯ2層１６を形成する。こうして裏側基板１２上に、反射板３１が形成される。
【００２３】
液晶表示セル３２は、次のようにして表側基板２３と反射板３１の間に形成されている。すなわち、上記反射板３１の上にＩＴＯ膜１７とＴＦＴ１８を形成し、また表側基板２３の内面にカラーフィルタ２１及びブラックマトリクス２２を形成し、さらにその表面にＩＴＯ膜２０を形成し、裏側基板１２のＩＴＯ膜１７及びＴＦＴ１８を形成された面と表側基板２３のＩＴＯ膜２０を形成された面との間に液晶層１９を挟み込んで液晶表示セル３２を構成している。
【００２４】
なお、液晶表示セル３２の構造は、図１１のような構造に限るものでなく、例えば図１２に示すように、ＴＦＴ１８を表側基板２３に設け、カラーフィルタ２１を裏側基板１２上の反射板３１に設けてもよい。
【００２５】
上記反射板３１に形成されている反射面１４の形状を図１３に示す。また、図１３のＡ−Ａ線断面を図１４に示す。この反射面１４には、複数列の尾根部３３と複数列の谷部３４が、表示画面の上下方向（Ｙ軸方向）に沿って交互に繰り返した凹凸パターンが形成されている。各尾根部３３は、液晶表示セル３２の中心と視点（観察者の両目の中間点）を結ぶ直線とほぼ直角な方向、簡単にいうと表示画面の左右方向（Ｘ軸方向）に沿って延びている。同様に、各谷部３４も表示画面の左右方向沿って延びている。各尾根部３３においては、尾根部３３の高さが周期的に変化しており、尾根部３３の頂点３３ａと最下点３３ｂが交互に配列されている。これに対し、谷部３４は一定高さとなっており、左右方向に沿って一直線状に延びている。従って、尾根部３３と谷部３４の間に位置している帯状の傾斜面３５も、表示画面の左右方向に沿って延びており、尾根部３３の頂点３３ａと谷部３４を結ぶ稜線３５ａの左右の面３５ｂ、３５ｃは異なる方向に傾いている。
【００２６】
液晶表示セル３２を透過した光が反射板３１に入射すると、図１３に示すように、入射光は稜線３５ａの両側の面３５ｂ、３５ｃで異なる方向へ反射されるので、反射光は左右方向（反射特性図ではα方向）で２方向に分離される。また、図１４に示すように、稜線３５ａ近くと稜線３５ａの中間の凹溝部分３５ｄ付近とで光の反射方向が異なるので反射光は上下方向（反射特性図ではβ方向）にも広がることになる。この結果、反射特性図で示すと、図１５のようになり、稜線３５ａの左右の面３５ｂ、３５ｃの傾き（あるいは、頂点３３ａと最下点３３ｂの高さ）を適正化してあると、例えば明視の距離にある観察者の両方の目に反射型液晶表示装置１１からの出射光を到達させることができ、両方の目で反射型液晶表示装置１１の画像を見ることが可能になる。しかも、図１５に示すように、反射光は両目の方向に対応する視野角領域にのみ出射されるので、光が広い範囲に分散して画像が暗くなることがなく、明るい画像を得ることができる。
【００２７】
また、この反射型液晶表示装置１１においては、尾根部３３における頂点３３ａ間の距離ｒが液晶表示セル３２の左右方向の画素ピッチｐに対して、
ｒ＝ｐ／ｎ （ｎ＝１，２，…）
を満たすようにすれば、液晶表示セル３２の１画素から出射される光の光量がすべての出射角で等しくなるようにでき、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制できる。同様に、反射型液晶表示装置１１の上下方向においては、尾根部３３間の距離ｓが液晶表示セル３２の上下方向の画素ピッチｑに対して、
ｓ＝ｑ／ｍ （ｍ＝１，２，…）
を満たすようにすればよい。
【００２８】
（上記反射板の変形例）
上記反射面１４と異なるパターンを有する種々の反射面１４とその反射特性図を図１６（ａ）（ｂ）、図１７（ａ）（ｂ）及び図１８（ａ）（ｂ）に示す。ここで、図１６（ａ）、図１７（ａ）及び図１８（ａ）は、図１４と同様、表示画面の上下方向に沿った断面を示している。
【００２９】
図１３及び図１４に示す反射面１４は傾斜面３５と垂直面によって構成されていた（つまり、谷部３４は尾根部３３の真下に位置している）が、図１６（ａ）に示す反射板３１の反射面１４では、尾根部３３と谷部３４が一定間隔毎に並んでいて傾きの異なる２つの傾斜面３６ａ、３６ｂによって構成されている。このような反射面１４によれば、表示画面の上方向と下方向に入射光が反射されるので、図１６（ｂ）に示すような反射特性図が得られ、入射光が正反射する方向と異なる上下２方向で両目に向けて光を出射させることができる。よって、反射型液晶表示装置１１の上下２方向において両目で明るい画像を見ることができる。
【００３０】
また、図１７（ａ）は、図１３及び図１４に示した反射面１４における傾斜面３５を曲面で構成したものである。このように反射面１４の傾斜面３５を曲面で構成すれば、図１７（ｂ）に示すような反射特性図が得られ、反射型液晶表示装置１１の視野角をβ方向（表示画面では、上下方向）で広くすることができる。なお、図１３及び図１４の反射面１４の傾斜面３５を粗面で形成しても、図１７（ｂ）と同様な反射特性図となる。
【００３１】
同様に、図１８（ａ）は、図１６（ａ）に示した反射面１４の傾斜面３６ａ、３６ｂを曲面で構成したものである。このように反射面１４の傾斜面３６ａ、３６ｂを曲面で構成しても、図１８（ｂ）に示すような反射特性図が得られ、反射型液晶表示装置１１の視野角をβ方向（表示画面では上下方向）で広くすることができる。なお、図１６（ａ）の反射面１４の傾斜面３６ａ、３６ｂを粗面で形成しても、図１８（ｂ）と同様な反射特性図となる。
【００３２】
（第２の実施形態）
図１９（ａ）は本発明の別な実施形態における反射板３１の別な構造を示す。図１９（ａ）に示す反射板３１では、反射面１４の尾根部３３及び傾斜面３５を滑らかに変化させ、尾根部３３及び傾斜面３５を曲線及び曲面で構成している。このような形状の反射面１４によれば、図１９（ｂ）に示すような反射特性図が得られる。従って、このような形状の反射面１４を用いることにより、反射型液晶表示装置１１の画像を両目で見ることができ、かつ、明るい画像を見ることができ、しかも両目の近くで左右方向（反射特性図では、α方向）に比較的広い視野角を持たせることができる。
【００３３】
（上記反射板の変形例）
また、図２０（ａ）、図２１（ａ）、図２２（ａ）に示す反射板は、図１９（ａ）に示した反射板の変形例であって、図２０（ａ）、図２１（ａ）、図２２（ａ）の反射板と図１９（ａ）の反射板との関係は、図１６（ａ）、図１７（ａ）、図１８（ａ）の反射板と図１３及び図１４の反射板との関係と同じである。
【００３４】
図１９（ａ）に示す反射面１４は傾斜面３５と垂直面によって構成されている（つまり、谷部３４は尾根部３３の真下に位置している）が、図２０（ａ）に示す反射板３１の反射面１４では、尾根部３３と谷部３４が一定間隔毎に並んでいて傾きの異なる２つの傾斜面３６ａ、３６ｂ（滑らかな曲面）によって反射面１４が構成されている。このような反射面１４によれば、表示画面の上方向と下方向にも入射光が反射されるので、図２０（ｂ）に示すような反射特性図が得られ、入射光が正反射する方向と異なる上下２方向で両目に向けて光を出射させることができる。よって、反射型液晶表示装置１１の上下２方向において両目で明るい画像を見ることができ、しかもそれぞれの方向で左右方向（反射特性図においてはα方向）に比較的広い視野角を得ることができる。
【００３５】
また、図２１（ａ）は、図１９（ａ）に示した反射面１４における傾斜面３５を上下方向（Ｙ軸方向）の断面でも曲面で構成したものである。このように傾斜面３５のＹ軸方向断面を曲面で構成すれば、図２１（ｂ）に示すような反射特性図が得られ、反射型液晶表示装置１１の視野角を左右方向でも上下方向でも（反射特性図では、α方向とβ方向）広くすることができる。なお、図１３の反射面１４の傾斜面３５を粗面で形成しても、図２１（ｂ）と同様な反射特性図となる。
【００３６】
同様に、図２２（ａ）は、図２０（ａ）に示した反射面１４の傾斜面３６ａ、３６ｂを曲面で構成したものである。このように反射面１４の傾斜面３６ａ，３６ｂを曲面で構成しても、図２２（ｂ）に示すような反射特性図が得られ、２箇所の視野角領域で反射型液晶表示装置１１の視野角を左右方向にも上下方向にも（反射特性図では、α方向とβ方向）広くすることができる。なお、図２０（ａ）の反射面１４の傾斜面３６ａ、３６ｂを粗面で形成しても、図２２（ｂ）と同様な反射特性図となる。
【００３７】
（第３の実施形態）
図２３は本発明のさらに別な構成の反射板３１を示す斜視図である。この反射板３１にあっては、いずれの列の尾根部３３においても、頂点３３ａ間の距離は一定距離ｒとなっており、しかも左右方向の画素ピッチｐに対してｒ＝ｐ／ｎ（ｎ＝１，２，…）を満たしていてモアレ縞を抑制できるようになっている。さらに、各列の尾根部３３間では頂点３３ａの位置が左右方向にランダムにずれており、これによってモアレ縞や干渉縞の抑制効果をより高めている。
【００３８】
また、図２４に示す反射板３１は、図２３に示した反射板３１の尾根部３３及び傾斜面３５を滑らかに変化させるようにしたものであって、視野角を左右方向（反射特性図においてはα方向）に広げている。
【００３９】
（第４の実施形態）
図２５は本発明のさらに別な構成の反射板３１を示す斜視図である。この反射板３１にあっては、尾根部３３の頂点３３ａ間の距離ｒが、その平均値ｒ*を中心として図２６に示すような分布でばらつくようにし、このようにして決定した距離ｒの値を尾根部３３全体にランダムに割り当てている。このようにして尾根部３３の頂点３３ａをランダムに配置することにより、モアレ縞や干渉縞を抑制し、モアレ縞や干渉縞による視認性の低下を防ぐことができる。
【００４０】
さらに、尾根部３３の頂点３３ａ間の距離ｒの平均値ｒ*が液晶表示セル３２の左右方向の画素ピッチｐに対して、
ｒ*＝ｐ／ｎ （ｎ＝１，２，…）
を満たすようにしてあり、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制する効果をより高めている。
【００４１】
また、このような構造の反射板３１においても、図２７に示すように、尾根部３３や傾斜面３５を滑らかに変化させることにより、視野角に左右方向の幅を持たせることができる。
【００４２】
（第５の実施形態）
これまで説明した実施形態では、いずれも谷部３４の高さは一定とし、尾根部３３の高さを尾根部３３に沿って変化させたが、図２８に示すように、尾根部３３の高さを一定とし、谷部３４の高さ（あるいは、深さ）を谷部３４に沿って変化させてもよい。このような形態においても、図２９に示すように谷部３４や傾斜面３５を滑らかに変化させることによって視野角を広くすることができるなど、これまでに説明した実施形態の特徴を適用することができる。
【００４３】
（携帯用情報端末）
図３０は本発明の反射型液晶表示装置の応用例であって、携帯用情報端末４１を示している。この携帯用情報端末４１は、カバー４２を開くと、反射型液晶表示装置からなる表示部４３とペン入力可能な入力部４４が露出するようになっており、入力部４４から入力した入力データ、入力部４４で指定した読出データ、操作ガイド等が表示部４３に表示される。
【００４４】
このような携帯用情報端末４１の表示部４３に本発明の反射型液晶表示装置を用いれば、明るく、両目で見やすい表示部を備えた携帯用情報端末４１を製作することができる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に記載の反射型液晶表示装置によれば、前記反射板の前記液晶表示セル側には表示画面の左右方向に対して略平行な複数の尾根部と複数の谷部を交互に有し、隣接する前記尾根部と前記谷部により前記表示画面の上下方向に対して傾斜した反射面が形成されており、前記尾根部または前記谷部の高さは複数の頂点と複数の最下点を有するように周期的に変化しており、前記尾根部の高さが常に前記谷部よりも高い状態を保っており、前記尾根部の頂点若しくは最下点と前記谷部または前記尾根部と前記谷部の頂点を結ぶ前記表示画面の上下方向に略平行な線に隣接する左右の面が異なる方向に傾いていることにより隣接する前記尾根部と前記谷部の間に位置する帯状の傾斜面が起伏しており、かつ、前記尾根部に垂直な方向に切断した任意の断面で見たときに隣接する前記尾根部と前記谷部との中間では前記反射面が直線または光の出射方向に凸状の曲線であるから、尾根部と谷部の間の稜線の両側の反射面で入射光を異なる方向に反射させることができる。従って、尾根部と谷部の間の稜線の両側の反射面の傾きを適正化することにより出射光を両目の視野の方向にのみ出射させることができ、反射型液晶表示装置から出射される光を観察者の左右の目に入射させることができる。
【００４６】
請求項２に記載の反射型液晶表示装置によれば、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部または前記谷部の高さが曲線状に変化しており、前記反射面は前記尾根部または前記谷部の曲線に従う滑らかな曲面で構成されているから、反射型液晶表示装置の画像を両目で見ることができ、かつ、明るい画像を見ることができ、しかも両目の近くで左右方向に比較的広い視野角を持たせることができる。
請求項３に記載の反射型液晶表示装置によれば、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、平面視したときに前記尾根部と前記谷部は一定間隔に配列され、かつ隣接する全ての前記尾根部と前記谷部により反射面が形成されているから、表示画面の視野角領域について、左右方向だけでなく、上下方向にも広くすることができる。
【００４７】
請求項４に記載の反射型液晶表示装置よれば、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部または前記谷部の隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離がランダムであるから、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制することができる。
【００４８】
請求項５に記載の反射型液晶表示装置よれば、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、前記尾根部又は前記谷部における、隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離ｒが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｐに対して、
ｒ＝ｐ／ｎ （ｎは自然数）
となっているから、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制することができ、反射型液晶表示装置の視認性が良好になる。
【００４９】
請求項６に記載の反射型液晶表示装置よれば、請求項１に記載した反射型液晶表示装置において、隣接する前記尾根部間の距離ｓが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｑに対して、
ｓ＝ｑ／ｍ （ｍは自然数）
となっているから、モアレ縞や干渉縞の発生を抑制することができ、反射型液晶表示装置の視認性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】反射型液晶表示パネルの基本構造を示す概略図である。
【図２】凹凸パターンを形成された反射板を示す一部破断した斜視図である。
【図３】凹凸パターンを形成された別な反射板を示す一部破断した斜視図である。
【図４】凹凸パターンを形成された反射板の作用を説明する図である。
【図５】出射光の反射特性図の定義を説明するための図である。
【図６】出射光の反射特性図である。
【図７】球面状等の凹凸パターンにより入射光が散乱される様子を示す図である。
【図８】図８の入射光散乱状態に対応した反射特性図である。
【図９】プリズム状の凹凸パターンにより入射光が散乱される様子を示す図である。
【図１０】図９の入射光散乱状態に対応した反射特性図である。
【図１１】本発明の一実施形態による反射型液晶表示装置の構造を示す一部破断した断面図である。
【図１２】反射型液晶表示装置の異なる構造を示す一部破断した断面図である。
【図１３】反射板に形成された反射面の形状を示す一部破断した斜視図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ線断面図である。
【図１５】図１３の反射板を用いた反射型液晶表示装置の反射特性図である。
【図１６】（ａ）は別な形状の反射面を示す概略断面図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図１７】（ａ）はさらに別な形状の反射面を示す概略断面図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図１８】（ａ）はさらに別な形状の反射面を示す概略断面図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図１９】（ａ）は本発明の別な実施形態による反射板の構造を示す斜視図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図２０】（ａ）はさらに別な形状の反射面を示す概略断面図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図２１】（ａ）はさらに別な形状の反射面を示す概略断面図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図２２】（ａ）はさらに別な形状の反射面を示す概略断面図、（ｂ）はその反射特性図である。
【図２３】本発明のさらに別な実施形態による反射板の構造を示す斜視図である。
【図２４】別な形状の反射面を示す斜視図である。
【図２５】本発明のさらに別な実施形態による反射板の構造を示す斜視図である。
【図２６】尾根部の頂点間の距離の分布を示す図である。
【図２７】別な形状の反射面を示す斜視図である。
【図２８】本発明のさらに別な実施形態における反射板の構造を示す斜視図である。
【図２９】別な形状の反射面を示す斜視図である。
【図３０】携帯用情報処理端末を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１ 反射型液晶表示装置
１３ 下地層
１４ 反射面
１９ 液晶層
３１ 反射板
３２ 液晶表示セル
Claims (6)
- 液晶表示セルと、当該液晶表示セルを透過した光を反射させる反射板とを有する反射型液晶表示装置において、
前記反射板の前記液晶表示セル側には表示画面の左右方向に対して略平行な複数の尾根部と複数の谷部を交互に有し、隣接する前記尾根部と前記谷部により前記表示画面の上下方向に対して傾斜した反射面が形成されており、前記尾根部または前記谷部の高さは複数の頂点と複数の最下点を有するように周期的に変化しており、前記尾根部の高さが常に前記谷部よりも高い状態を保っており、前記尾根部の頂点若しくは最下点と前記谷部または前記尾根部と前記谷部の頂点を結ぶ前記表示画面の上下方向に略平行な線に隣接する左右の面が異なる方向に傾いていることにより隣接する前記尾根部と前記谷部の間に位置する帯状の傾斜面が起伏しており、かつ、前記尾根部に垂直な方向に切断した任意の断面で見たときに隣接する前記尾根部と前記谷部との中間では前記反射面が直線または光の出射方向に凸状の曲線であることを特徴とする反射型液晶表示装置。 - 前記尾根部または前記谷部の高さが曲線状に変化しており、前記反射面は前記尾根部または前記谷部の曲線に従う滑らかな曲面で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
- 平面視したときに前記尾根部と前記谷部は一定間隔に配列され、かつ隣接する全ての前記尾根部と前記谷部により反射面が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
- 前記尾根部または前記谷部の隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離がランダムであることを特徴とする、請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
- 前記尾根部又は前記谷部における、隣接する頂点間の表示画面の左右方向の距離ｒが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｐに対して、
ｒ＝ｐ／ｎ （ｎは自然数）
であることを特徴とする、請求項１に記載の反射型液晶表示装置。 - 隣接する前記尾根部間の距離ｓが、対応する方向における液晶表示セルの画素ピッチｑに対して、
ｓ＝ｑ／ｍ （ｍは自然数）
であることを特徴とする、請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
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