JP3956632B2 - 反射体、表示パネル、および反射体の製造方法 - Google Patents
反射体、表示パネル、および反射体の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル、プラズマディスプレー等に用いる反射体あるいは反射層の構造と反射体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型の表示装置として、液晶層を透過した光を反射型の電極を用いて再び液晶層の方向に反射させ、所望の画像を表示する反射型の液晶パネルなどが知られている。この反射型の電極の表面（反射面）には、周囲からの光を画像を表示する方向に効率良く反射するために、複数のおわん型あるいはボール型などの微細な球面形状の凹状または凸状のパターンが配置されている。さらに、これら凹状または凸状のパターンはほぼランダムになるように配置され、表示した画像に筋やモアレが生じないようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような反射型の液晶パネルは、低消費電力という利点を活かし、携帯電話機などに搭載されており、表示のカラー化が進む中で、さらに明るいものが要求されている。しかしながら、従来の反射型の液晶パネルは得られる光量が小さいという問題があった。したがって、反射型の表示パネルおよびそれに用いられる反射型の電極などの反射体において、反射効率を向上し、光の利用効率を良くすることが不可欠であった。
【０００４】
前記反射体の単位構成要素である大小の凹状または凸状の基本形状は所望の反射特性に対して支配的である。前記反射体を形成する際に、前記基本形状を損なわないようにするため、平面上に前記基本形状を重複しないようにランダムに配置すると、各々の基本形状のすき間に平面が現れる。その例を図１７に示す。図１７において、前記凹状または凸状のパターンの１つ１つに相当する第一の基本形状２６が平面上にランダムに配置されている。一方、個々の前記第一の基本形状２６の隙間には、平面部が現れている。この部分に入射した光は所望の反射方向に配光しないため、光の利用効率が低下する。したがって、平面となる隙間をできるだけ少なくすることが望ましい。そこで、図１８に示すように、基本形状の重複を許す方法がある。すると平面部は少なくなるが、開口形状の保存性が失われるため、やはりこの部分に入射した光は所望の反射方向に配光せず、光の利用効率が低下する。即ち、図１７及び図１８の方法では正確に所望の反射特性を得られないため、その結果光の利用効率を十分高めるのは難しかった。
【０００５】
そこで、本発明では、反射体に形成される基本形状の重複を許さず、それによって各々の基本形状が損なわれることを防ぎ、さらに平面部をなくすことによって、所望の方向に配光される光を増やし、光の利用効率の高い反射体およびその製造方法を提供することを目的としている。さらに、本発明では、量産性に優れ、より光の利用効率の高い反射体および反射パネル、さらにそれらの製造方法を提供することも目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の反射体は、
凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域より構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されていることを特徴とする。
（２）本発明の反射体は、第一項において、前記第一の反射領域と前記第二の反射領域が重複する部分は、前記第一の反射領域が優先されて形成されていることを特徴とする。
（３）本発明の反射体は、第一項において、前記第一の基本形状は縦方向と横方向とで形状が異なり、前記第一の反射領域は前記第一の基本形状の縦方向および横方向は変えずに配置されていることを特徴とする。
（４）本発明の反射体は、第一項において、前記第一の反射領域の面積の比率は、前記第一の反射領域と前記第二の反射領域を合わせた面積の５０％以上、好ましくは７０％以上であることを特徴とする。
（５）本発明の反射体は、第一項において、前記第一の基本形状と前記第二の基本形状は、互いに同じ曲面のある相似形状の一部であることを特徴とする。
（６）本発明の反射体は、第一項において、前記第二の基本形状の開口形状は、同じ大きさを有する多角形であることを特徴とする。
（７）本発明の反射体は、第一項において、前記第二の基本形状の開口形状は、複数の種類の異なる大きさの多角形であることを特徴とする。
（８）本発明の反射体は、第一項において、前記第二の基本形状は、ランダムな高さと開口形状を有することを特徴とする。
（９）本発明の反射体は、第一項において、前記第二の反射領域は、繰り返しパターンにより形成され、さらに前記繰り返しパターンのピッチは一定でないことを特徴とする。
（１０）本発明の反射体は、
凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域が基板上に構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されている反射体において、
前記第一及び前記第二の反射領域は、基板に対して製造誤差以上の平行度を有する面が存在しないことを特徴とする。
（１１）本発明の反射体は、
凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域より構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されており、さらに前記第一の基本形状と前記第二の基本形状の平均的な傾きがほぼ同じであることを特徴とする。
（１２）本発明の表示パネルは、
透過型の表示層を透過した光を該表示層の方向に反射する反射層を有し、この反射層に、
凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域より構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されていることを特徴とする。
（１３）本発明の反射体の製造方法は、
凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域より構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されていることを特徴とする反射体の製造方法であって、
前記凹凸形状を表現する空間分布データを作成する工程と、前記空間分布データに基づき透過率が変化した透過率変調マスクを製造する工程と、前記透過率変調マスクにより感光性材料を露光して該感光性材料を立体加工する工程と、立体加工された前記感光性材料の表面に沿った前記反射面を形成する工程とを有し、前記空間分布データを形成する工程では、
前記第一の反射領域のデータと、
前記第二の反射領域のデータとを作成し、
さらに前記第一の反射領域の配置されていない部分は、前記第二の反射領域を表現するデータが採用され、前記第一の反射領域と前記第二の反射領域が重複する部分は、前記第一の反射領域を表現するデータが採用されることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１に、本発明の反射体を用いた液晶パネルが搭載された端末機器として携帯電話機を例に示してある。本例の携帯電話機１は、データが表示される表示パネルとして反射型の液晶パネル１０が採用されており、明るい場所では、上方からの自然光または照明光７０を光源として画像を表示できる。したがって、液晶パネルのバックライトを省略あるいはバックライトを必要とする時間を減らすことができるので薄型で省電力タイプの携帯電話機となっている。
【０００８】
このため、本例の液晶パネル１０は、液晶層（セル）１２と反射電極となる層（反射体）２０が積層された構成になっている。なお、以降では、透明電極、カラーフィルタなどの公知のカラー液晶パネルを構成する他の層についての説明は省略するが、これらのカラー液晶パネルを構成する他の層を有するカラー液晶パネルも本発明に含まれる。
【０００９】
本例の反射層２０は、アルミニウム製で、微細な複数の凹凸から成る反射面２１を備え、液晶セル１２を透過した外部からの光７１が反射面２１で反射し、再び液晶セル１２の方向に出射光７２を出力する。その結果、本例の液晶パネル１０では、外光により液晶セル１２に表示された所望の画像をユーザ９０は見ることができる。液晶パネルとしては、明るく、色再現性が良いなど表示性能が高いものが要求されており、バックライトを設けて光量を確保しているものがほとんどであるが、本例の液晶パネル１０においては、反射層２０の反射方向を適切に制御することにより光の利用効率を向上し、バックライトを用いずに低消費電力でありながら表示性能が高く、明るい液晶パネルを提供することができる。
【００１０】
図２は本例の反射層２０の反射面２１の一部を拡大して示したものである。本例の反射層２０の反射面２１には、凹面状の相似する複数の微細なある配光特性を有する第一の基本形状２６がランダムに配置され、前記第一の基本形状２６の配置されていない部分は、開口の形状が矩形である凹面状の微細な第二の基本形状３０が隙間なくアレイ状に配置されている。ここで、前記第一の基本形状２６及び前記第二の基本形状３０の形状は、求められる配光特性により様々である。第一の基本形状２６は、対称な形状（球面など）であってもよいが、例えば、配光特性が縦方向と横方向で異なる場合、前記第一の基本形状２６の開口形状が図２に示したように縦方向と横方向で異なるものとなる。また、開口形状は対称な形状であって、縦方向と横方向の断面形状がそれぞれ異なるものになる場合も考えられる。さらに、すべての方向の断面について形状を最適に決定することができれば、開口形状は任意に設定できる。これらの場合、配光特性は方向に依存するので、全体として求められる配光特性を満たすためには、前記第一の基本形状２６を方向を変えずに配置するのが望ましい。
【００１１】
一方、第二の基本形状３０は、開口の形状は異なるものの、前記第一の基本形状２６とほぼ同様の配光特性を有する形状となっている。この結果、第一の基本形状２６の原形が損なわれないので、第一反射領域２８の配光特性が保たれる。また、第二の基本形状３０からも第一の基本形状２６とほぼ同等の配光特性が得られるため、光の利用効率の高い反射体２０を提供できる。尚、前記基本形状と前記配光特性に関する詳細な説明は後述する。
【００１２】
尚、前記第一の基本形状２６の反射体全体に占める割合は任意でも構わないが、求められる配光特性をより正確に満たすためには少なくとも５０％、できれば７０％以上であることが望ましい。第一の基本形状２６の配光特性を主として反射面２１に付与するのであれば、第一の基本形状２６を反射面２１の最大の構成要素とするべきであり、反射面２１の５０％以上は第一の基本形状２６が配置されていることが望ましい。例えば、開口形状を同じ大きさの円とした第一の基本形状２６を最密充填した場合、第一の基本形状２６の反射体全体に占める割合（充填率）は約９０％となる。また、同じく開口形状が円形の第一の基本形状２６をそれぞれの中心が正方形の頂点にくるように格子状に配列する場合において、基本形状の充填率は最密充填の状態で約７８％となる。干渉縞やモアレを防ぐために形状のランダム配置を考慮すると、形状の充填率は最密充填の場合よりも低下する。従って、第一の基本形状２６をランダムに配置する場合、前記第一の基本形状２６で反射体の７０％以上を占めることができれば、ほぼ最密充填とみなすことができ、反射体全体として概ね求められる配光特性が満たされると考えられる。
【００１３】
図３は第一の反射領域２８の一部を示したものである。前記第一の反射領域２８は、互いに相似な多数の第一の基本形状２６より成る。前記第一の基本形状２６は、縦方向（Ｙ軸方向）および横方向（Ｘ軸方向）のサイズが数ミクロンから数１０ミクロンのオーダの微細な形状である。
【００１４】
図３に示した集合の左端の形状を第一の基本形状２６の一つとすると、それに対して相似形の、ミクロンオーダで拡大または縮小された形の様々なサイズの基本形状が縦方向Ｙおよび横方向Ｘの向きは変えずにランダムに、且つそれぞれが重複しないように配置されている。これらはアレイ状に２次元方向に整列させることも可能であるが、本例においては、ランダム配置することにより液晶パネル１０で表示される画像にモアレや筋が発生することを防いでいる。
【００１５】
また、図４は第二の反射領域３２の一部を示したものである。第二の基本形状３０は第一の基本形状２６と同様に数ミクロンから数１０ミクロンオーダの微細形状であり、第二の反射領域３２は、この第二の基本形状３０を縦方向Ｙおよび横方向Ｘの向きは変えずにアレイ状に隙間なく配置したものであって、その結果第二の反射領域３２は平坦部を持たない構造となっている。同一パターンをアレイ状に配置した場合干渉縞やモアレが現れる可能性があるが、本例の反射面２１においては、第二の反射領域３２が現れる部分は、第一の反射領域２８を含めたすべての面に対して５０％以下であり、全面にアレイ状に配置した場合の反射面に比べ影響は少なくなるといえる。
【００１６】
なお、第二の基本形状の開口形状として本例では矩形を採用したが、隙間なく配列可能な形状であれば他の多角形を用いてもよい。図５および図６にその一例を示してある。図５に示した第二の反射領域５２は、正六角形の開口形状を持つ第二の基本形状５１を隙間なく配置したものである。また、図６に示した第二の反射領域５２は正三角形の開口形状を持つ第二の基本形状５１ａおよび５１ｂを隙間なく配置したものである。
【００１７】
また、第二の基本形状の開口形状は異なる大きさの互いに相似な多角形であってもよい。図７にその一例を示してある。図７に示した第二の反射領域５２は、異なる大きさの互いに相似な矩形の開口形状を持つ第二の基本形状５１を隙間なく配置したものである。
【００１８】
また、第二の基本形状の開口形状はあるピッチをもって繰り返す繰り返しパターンであって、さらに前記繰り返しパターンのピッチは規則的あるいは不規則に変化してもよい。図８にその一例を示してある。図８に示した第二の反射領域５２の開口形状は矩形であって、前記矩形１つ分のピッチをもって繰り返す繰り返しパターンである。さらに前記繰り返しパターンのピッチは不規則に変化している。
【００１９】
また、第二の基本形状は、ランダムな高さと開口形状を有する面であってもよい。図９（ａ）にその平面形状の一例を、図９（ｂ）にその断面形状の一例を示してある。図９に示した第二の反射領域５２の高さ及び開口形状は不規則に変化している。前記高さ及び開口形状に関わる数値は乱数的である。
【００２０】
反射面２１の形成にあたっては、第一の基本形状２６と第二の基本形状３０が重複する部分が現れる。その処理について以下に説明する。
【００２１】
図１０のグラフを参照し、重複部分４１の処理について詳細に説明する。本図では、Ｘ−Ｙ面が反射面２１でその法線方向をＺ方向としたときに、Ｘ−Ｚ面で見た第一の基本形状２６および第二の基本形状３０の形状を示してある。この例では、第一の基本形状２６がＺ＝Ｆ（Ｘ）で与えられ、隣接し部分的に重複する第二の基本形状３０がＺ＝Ｆ’（Ｘ）で与えられている。重複部分４１では、境界線４３が設定されるが、基本形状を損なわないようにするため、境界線４３は第一の基本形状２６の開口と一致する。したがって、境界線４３に対して、第一の基本形状２６の側（図の左側）は第一の基本形状２６の形状（Ｚ＝Ｆ（Ｘ））のみで形成され、第二の基本形状３０の側（図の右側）は、第二の基本形状３０の形状（Ｚ＝Ｆ’（Ｘ））のみで形成される。
【００２２】
図１１に、Ｘ−Ｙ面で見た様子を示すように、重複部分４１において、全て上記の同様の処理を行うことにより、境界線４３までの第一の基本形状２６を保持した反射面２１が形成されている。したがって、本例の反射体２０では、第一の基本形状２６がその形状を損なわれることなく配置され、第一の基本形状２６の現れない部分では、第二の基本形状３０、またはその一部の形状が配置された反射面２１を形成できる。なお、第二の基本形状３０は、その一部が欠けた状態で反射面２１上に配置されており、第二の基本形状３０の各々については所望の配光特性が得られていない。しかし、第一の基本形状２６のランダム配置により、第二の基本形状３０の形状の欠けはそれぞれランダムとなるため、第一の基本形状２６以外での配光特性は各第二の基本形状３０の性能の足し合わせとすることができ、この部分では所望の配光特性がほぼ得られていると考えることができる。
【００２３】
次に、本発明にかかる反射体の製造方法について説明する。これまで述べたような微細な凹凸を形成する方法として、代表的なものにフォトリソグラフィーがある。前記フォトリソグラフィーを用いて前記第一の基本形状２６と前記第二の基本形状３０を同一平面上に形成するには、それぞれに対応した別々のマスクを用いて複数回露光する方法がある。この方法により形成された反射体の断面図を、図１６に示す。図１６においては、前記第一の基本形状６１（Ｚ＝Ｆ（Ｘ））と前記第二の基本形状６２（Ｚ＝Ｆ’（Ｘ））が重複する部分においては、Ｚ＝Ｆ（Ｘ）＋Ｆ’（Ｘ）となっている。しかしながら、この方法では、重複部分６４が、所望の配光特性を実現する形状から外れたものになってしまう。
【００２４】
これに対し、透過率が連続的に変化するマスク（グレイマスク）を用いる方法がある。前記グレイマスクを用いることにより、重複部分４１において、第一の基本形状２６を変形させることなく維持でき、その他の部分では第二の基本形状３０を維持することができる。
【００２５】
ここで、１枚のグレイマスクを用いて反射体２０に第一の反射領域２８および第二の反射領域３２を形成する方法について説明する。図１２にグレイマスクを用いて反射体を形成するフローチャートの一例を示し、図１３に製造工程の概要の模式図を示している。図１３（ａ）に示すように、グレイマスク８５は、透過率が線形または非線形に多階層制御されたマスクであり、このグレイマスク８５を通して露光することにより、加工対象であるフォトレジストなどの感光体の露光強度を自由に変えることができる。したがって、レジストなどの感光性の構造層を断面が所定の角度あるいは形状になるように加工できる。このグレイマスク８５は、感光性ガラス等に電子ビームあるいはレーザビームを階調制御しながら照射することにより作成できる。
【００２６】
まず、所望の反射体の形状を現す空間分布データを作成する。作成された空間分布データに基づき感光性ガラスに電子ビームを照射するなどの方法により透過率が所望の分布で変化したグレイマスク（透過率変調マスク）８５を作成する。そして、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板８１の上に形成された感光性材料（レジスト）の層８２をグレイマスク８５を通して露光する。さらに、図１３（ｂ）に示すように、露光されたレジスト層８２を現像することにより所望の立体構造体８２ａを加工する（ステップ９３）。
【００２７】
さらに、図１３（ｃ）に示すように、この立体構造体（レジスト層）８２ａの表面に沿ってアルミニウムなどの反射特性の高い素材の層８３を蒸着などの方法により形成する。これにより、所望の形状のアルミニウム製の反射層（反射体）２０を製造することができる（ステップ９４）。
【００２８】
このようなグレイマスク８５を用いることにより、第一の反射領域２８および第二の反射領域３２を重ね合わせた形状を、半導体製造技術として量産が可能で歩留まりも高いフォトリソグラフィー技術を用いて製造することができる。つまり、上述した本発明にかかる微細で複雑な立体構造を備えた反射層（反射体）２０を、設計どおりに簡単に低コストで歩留まり良く製造できる。したがって、上記で説明した反射層２０および液晶パネル１０を、高い品質で、さらに低コストで量産することが可能となる。
【００２９】
なお、図１３（ｃ）では、ステップ９４で示した方法の代わりに、エッチングにより反射体２０を形成することも可能である。すなわち、所望の立体形状に加工されたレジスト層８２ａを介してエッチングすることにより、レジスト層８２の下地層に形成したアルミニウムなどの反射層にレジスト層８２の立体形状８２ａを転写することが可能であり、同様に本例の反射体２０を形成することができる。
【００３０】
さて、本発明の反射体２０は、前記第一の基本形状２６と前記第二の基本形状３０より構成されている。図１４（ａ）および（ｂ）は、前記反射体２０の第一の基本形状２６の一例を示す断面図である。前記断面は、横方向Ｘおよび縦方向Ｙで切断した様子を示している。本例の第一の基本形状２６は、ある配光特性を満足するような形状となっている。即ち、反射面２１が凹んだ凹形状であり、横方向Ｘの曲面２１ｘと、縦方向Ｙの曲面２１ｙの曲率が異なった縦方向Ｘと横方向Ｙとで形状が異なる凹形状である。本例の基本形状２６では、横方向Ｘの曲面２１ｘの平均曲率半径Ｒｘが、縦方向Ｙの曲面２１ｙの平均曲率半径Ｒｙより小さくなっており、縦方向Ｙの曲面２１ｙに比べ、横方向Ｘの曲面２１ｘの曲率が大きく、曲面２１ｘの方が勾配が大きい。一方、図は省略するが、第二の基本形状３０もまた第一の基本形状２６と同様の配光特性を満足するような形状となっている。
【００３１】
次に、図１５に前記第一の基本形状２６と前記第二の基本形状３０を併せて配置した反射体２０の断面図を示す。
【００３２】
図１５（ａ）に示すように、前記第一の基本形状２６においては縦方向Ｙに対し横方向Ｘの勾配が大きく、曲率半径Ｒｘの小さいため、周囲から集まる光７１を反射すると、反射された光（光束）７２の断面は、縦方向Ｙに対し横方向Ｘが広い楕円形になり、横方向Ｘの利用度が上がる。さらに、第二の基本形状３０は、第一の基本形状２６と同様の配光特性を満足するので、前記第一の基本形状２６以外の部分においても前記の特性は保たれている。このため、互いに相似する複数の第一の基本形状２６及び第二の基本形状３０が反射面２１に配列された反射層２０を採用した本例の液晶パネル１０においては、縦方向Ｙに対して、横方向Ｘに反射される光７２が横方向Ｘ、すなわち、縦方向Ｙを鉛直方向とすると左右の水平方向に発散する割合を大きくし、液晶パネル１０の正面（反射層２０の法線方向）の、すなわちユーザの眼９０に入る光を多くできる。
【００３３】
また、図１５（ｂ）に比較例とし、平坦な反射面９７である液晶パネル９８における光路を模式的に示してある。この図から分かるように、反射面９７が平坦の場合には、横方向からの入射光７１は、反射されると光７２のようになり、図に示す正面方向にはそれほど配光されず利用効率が悪い。したがって、液晶パネル１０の正面（反射層２０の法線方向）の側のユーザ９０では明るい画面が得られない。
【００３４】
これに対して、上記の図１５（ａ）に示した本例のように、反射面２１の第一の基本形状２６を凹状とし、さらに、この反射面２１の曲面２１ｘおよび２１ｙの曲率半径を小さくすることで、すなわち、曲率を大きくすることで反射する光７２を図に示す方向に発散できる。このため、平坦な面９７では、ユーザ９０に届かず、すなわち見えなかった光が、見えるようになるので利用効率を向上でき、明るい画面が得られる。
【００３５】
したがって、曲率半径の小さな、すなわち、曲率を大きな凹状の反射面２１を備えた液晶パネル１０では、ユーザ９０の側が正面となるように携帯電話機１に取付けた際に、ユーザ９０に向けて出射される光７２の水平方向の利用度を増しやすく、ユーザ９０に届く光量を大きくすることができる。
【００３６】
携帯電話機１などの携帯型の装置を考えた場合、これらはパーソナルユースであり、同時に表示パネルを見る機会のある人間は１人にほぼ限定され、また、１人に限定しても機能が阻害されることはない。したがって、携帯電話機１あるいはその他の携帯用機器に用いる液晶パネル１０では、ユーザが手で携帯電話機１を持ったときの左右の方向、すなわち、横方向Ｘの視野角はそれほど必要なく、本例のように、横方向Ｘの側面（反射面）２１ｘの勾配を大きくすることにより、反射された出射光７２をできるだけ正面に向け、輝度を上げることができる。
【００３７】
このように、反射層２０の反射面２１に設けられた第一の基本形状２６の横方向の反射面２１ｘおよび縦方向の２１ｙをそれぞれの方向に適した形状とし、さらに、本例では、通常平坦部となる部分に第二の基本形状を配置し、第二の基本形状を最適化することによって、所望の方向に配光される光を増やすことができる。このため、携帯用機器１の液晶パネル１０としては性能を落とすことなく正面側（反射層２０の法線方向で、ユーザ９０に向いた側）の有効な光束を増加することが可能であり、反射型の液晶パネル１０における光の利用効率を向上させることができる。したがって、バックライトを省いて省電力化できると共に、明るく、色再現性の良く、見やすい液晶パネル１０を提供できる。
【００３８】
上記では、曲面を用いて基本形状および反射領域を構成した例を説明しているが、同じ思想に基づいた形状は上記に限定されるものではない。図２に示した第一の基本形状２６は凹状であるが凸状であっても良い。さらに、曲面の代わりに平面を組み合わせた、すなわち多面により基本形状および反射領域を構成することも可能である。この場合も同様に、反射光７２の縦方向Ｙの分布を最適化し、さらに、第二の基本形状３０を最適に設定し、第一の反射領域２８を保持しながら平坦部が無くなるよう配置することにより、光の利用効率を向上することができる。
【００３９】
なお、上記では、本発明の反射体および反射型の液晶パネルを、携帯電話機１に用いる例を説明しているが、これに限定されずに、ＰＤＡ、ノートパソコン、家庭用小型ゲーム機、デジタルビデオなどの端末機器に用いることも可能である。これらの機器においても反射光の利用効率を向上できるので、省電力で明るく奇麗な表示が可能な機器を提供することができる。さらに第一形状および第二形状の各々の配光性能を適切に選択することによって、それぞれの機器の利用方法に即した表示パネルを提供することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明では、反射型の液晶パネルなどの反射電極となる反射層あるいは反射体に形成される凹状または凸状の第一の基本形状をランダムに配置して形成した第一の反射領域を、予め形成しておいた第二の反射領域に重ねて配置して、２つの領域の重複部分は、第一の反射領域が保持されるようにしている。したがって、第一の反射領域による所望の配光性能を保ちながら、平坦部がほとんど現れないような反射面を形成でき、さらに第二の反射領域の最適化によって、反射面全体を配光に有効な面とすることができる。このため、反射された光を効率良く、所望の方向に配光できる反射体および表示パネルを提供でき、光の利用効率が高く、明るい表示パネルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反射層を用いた反射型の液晶パネルを備えた携帯電話機の概要を示す図である。
【図２】図１に示した本発明に係る反射層の概要を示す斜視図である。
【図３】図２に示した反射層の概要について第一の反射領域の部分のみの概要を示す図である。
【図４】図２に示した反射層の概要について第二の反射領域の部分のみの概要を示す図である。
【図５】さらに異なる第二の反射領域の例を示す図である。
【図６】さらに異なる第二の反射領域の例を示す図である。
【図７】さらに異なる第二の反射領域の例を示す図である。
【図８】さらに異なる第二の反射領域の例を示す図である。
【図９】さらに異なる第二の反射領域およびその断面の例を示す図である。
【図１０】本発明に係る第一の基本形状と第二の基本形状との重複部分の処理方法を示すグラフ（Ｘ−Ｚ面）である。
【図１１】図１０に示した第一の基本形状および第二の基本形状の概要をＸ−Ｙ面で見た様子を模式的に示す図である。
【図１２】本発明に係る反射体の製造工程を示す図である。
【図１３】図１２に示す製造工程の概要を模式的に示す図である。
【図１４】図２に示した反射層の基本形状を示す図である。図１４（ａ）は、横方向（Ｘ軸方向）から見た様子を示す断面図であり、図１４（ｂ）は、縦方向（Ｙ軸方向）から見た様子を示す断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は、図１４（ａ）に示した横方向から見た反射面における光路を示す図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の比較図であり、平坦な面の反射面（反射領域）における光路を示す図である。
【図１６】基本形状の重複する部分を、それぞれ加算する処理方法を示すグラフ（Ｘ−Ｚ面）である。
【図１７】重複せずに基本形状のみを配置した従来例を示す図である。
【図１８】重複を許して基本形状のみを配置した従来例を示す図である。
【符号の説明】
１ 携帯電話機
１０ 液晶パネル
１２ 液晶セル
２０ 反射体（反射層）
２１ 反射面
２６ 第一の基本形状
２８ 第一の反射領域
３０ 第二の基本形状
３２ 第二の反射領域
４１ 重複部分
４３ 境界線
７０ 光源
７１ 入射光（照明光）
７２ 出射光（反射光）
８１ 基板
８２ レジスト層
８５ グレイマスク
９０ ユーザ
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル、プラズマディスプレー等に用いる反射体あるいは反射層の構造と反射体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型の表示装置として、液晶層を透過した光を反射型の電極を用いて再び液晶層の方向に反射させ、所望の画像を表示する反射型の液晶パネルなどが知られている。この反射型の電極の表面（反射面）には、周囲からの光を画像を表示する方向に効率良く反射するために、複数のおわん型あるいはボール型などの微細な球面形状の凹状または凸状のパターンが配置されている。さらに、これら凹状または凸状のパターンはほぼランダムになるように配置され、表示した画像に筋やモアレが生じないようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような反射型の液晶パネルは、低消費電力という利点を活かし、携帯電話機などに搭載されており、表示のカラー化が進む中で、さらに明るいものが要求されている。しかしながら、従来の反射型の液晶パネルは得られる光量が小さいという問題があった。したがって、反射型の表示パネルおよびそれに用いられる反射型の電極などの反射体において、反射効率を向上し、光の利用効率を良くすることが不可欠であった。
【０００４】
前記反射体の単位構成要素である大小の凹状または凸状の基本形状は所望の反射特性に対して支配的である。前記反射体を形成する際に、前記基本形状を損なわないようにするため、平面上に前記基本形状を重複しないようにランダムに配置すると、各々の基本形状のすき間に平面が現れる。その例を図１７に示す。図１７において、前記凹状または凸状のパターンの１つ１つに相当する第一の基本形状２６が平面上にランダムに配置されている。一方、個々の前記第一の基本形状２６の隙間には、平面部が現れている。この部分に入射した光は所望の反射方向に配光しないため、光の利用効率が低下する。したがって、平面となる隙間をできるだけ少なくすることが望ましい。そこで、図１８に示すように、基本形状の重複を許す方法がある。すると平面部は少なくなるが、開口形状の保存性が失われるため、やはりこの部分に入射した光は所望の反射方向に配光せず、光の利用効率が低下する。即ち、図１７及び図１８の方法では正確に所望の反射特性を得られないため、その結果光の利用効率を十分高めるのは難しかった。
【０００５】
そこで、本発明では、反射体に形成される基本形状の重複を許さず、それによって各々の基本形状が損なわれることを防ぎ、さらに平面部をなくすことによって、所望の方向に配光される光を増やし、光の利用効率の高い反射体およびその製造方法を提供することを目的としている。さらに、本発明では、量産性に優れ、より光の利用効率の高い反射体および反射パネル、さらにそれらの製造方法を提供することも目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の反射体は、
凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域より構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されていることを特徴とする。
（２）本発明の反射体は、第一項において、前記第一の反射領域と前記第二の反射領域が重複する部分は、前記第一の反射領域が優先されて形成されていることを特徴とする。
（３）本発明の反射体は、第一項において、前記第一の基本形状は縦方向と横方向とで形状が異なり、前記第一の反射領域は前記第一の基本形状の縦方向および横方向は変えずに配置されていることを特徴とする。
（４）本発明の反射体は、第一項において、前記第一の反射領域の面積の比率は、前記第一の反射領域と前記第二の反射領域を合わせた面積の５０％以上、好ましくは７０％以上であることを特徴とする。
（５）本発明の反射体は、第一項において、前記第一の基本形状と前記第二の基本形状は、互いに同じ曲面のある相似形状の一部であることを特徴とする。
（６）本発明の反射体は、第一項において、前記第二の基本形状の開口形状は、同じ大きさを有する多角形であることを特徴とする。
（７）本発明の反射体は、第一項において、前記第二の基本形状の開口形状は、複数の種類の異なる大きさの多角形であることを特徴とする。
（８）本発明の反射体は、第一項において、前記第二の基本形状は、ランダムな高さと開口形状を有することを特徴とする。
（９）本発明の反射体は、第一項において、前記第二の反射領域は、繰り返しパターンにより形成され、さらに前記繰り返しパターンのピッチは一定でないことを特徴とする。
（１０）本発明の反射体は、
凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域が基板上に構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されている反射体において、
前記第一及び前記第二の反射領域は、基板に対して製造誤差以上の平行度を有する面が存在しないことを特徴とする。
（１１）本発明の反射体は、
凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域より構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されており、さらに前記第一の基本形状と前記第二の基本形状の平均的な傾きがほぼ同じであることを特徴とする。
（１２）本発明の表示パネルは、
透過型の表示層を透過した光を該表示層の方向に反射する反射層を有し、この反射層に、
凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域より構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されていることを特徴とする。
（１３）本発明の反射体の製造方法は、
凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域より構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されていることを特徴とする反射体の製造方法であって、
前記凹凸形状を表現する空間分布データを作成する工程と、前記空間分布データに基づき透過率が変化した透過率変調マスクを製造する工程と、前記透過率変調マスクにより感光性材料を露光して該感光性材料を立体加工する工程と、立体加工された前記感光性材料の表面に沿った前記反射面を形成する工程とを有し、前記空間分布データを形成する工程では、
前記第一の反射領域のデータと、
前記第二の反射領域のデータとを作成し、
さらに前記第一の反射領域の配置されていない部分は、前記第二の反射領域を表現するデータが採用され、前記第一の反射領域と前記第二の反射領域が重複する部分は、前記第一の反射領域を表現するデータが採用されることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１に、本発明の反射体を用いた液晶パネルが搭載された端末機器として携帯電話機を例に示してある。本例の携帯電話機１は、データが表示される表示パネルとして反射型の液晶パネル１０が採用されており、明るい場所では、上方からの自然光または照明光７０を光源として画像を表示できる。したがって、液晶パネルのバックライトを省略あるいはバックライトを必要とする時間を減らすことができるので薄型で省電力タイプの携帯電話機となっている。
【０００８】
このため、本例の液晶パネル１０は、液晶層（セル）１２と反射電極となる層（反射体）２０が積層された構成になっている。なお、以降では、透明電極、カラーフィルタなどの公知のカラー液晶パネルを構成する他の層についての説明は省略するが、これらのカラー液晶パネルを構成する他の層を有するカラー液晶パネルも本発明に含まれる。
【０００９】
本例の反射層２０は、アルミニウム製で、微細な複数の凹凸から成る反射面２１を備え、液晶セル１２を透過した外部からの光７１が反射面２１で反射し、再び液晶セル１２の方向に出射光７２を出力する。その結果、本例の液晶パネル１０では、外光により液晶セル１２に表示された所望の画像をユーザ９０は見ることができる。液晶パネルとしては、明るく、色再現性が良いなど表示性能が高いものが要求されており、バックライトを設けて光量を確保しているものがほとんどであるが、本例の液晶パネル１０においては、反射層２０の反射方向を適切に制御することにより光の利用効率を向上し、バックライトを用いずに低消費電力でありながら表示性能が高く、明るい液晶パネルを提供することができる。
【００１０】
図２は本例の反射層２０の反射面２１の一部を拡大して示したものである。本例の反射層２０の反射面２１には、凹面状の相似する複数の微細なある配光特性を有する第一の基本形状２６がランダムに配置され、前記第一の基本形状２６の配置されていない部分は、開口の形状が矩形である凹面状の微細な第二の基本形状３０が隙間なくアレイ状に配置されている。ここで、前記第一の基本形状２６及び前記第二の基本形状３０の形状は、求められる配光特性により様々である。第一の基本形状２６は、対称な形状（球面など）であってもよいが、例えば、配光特性が縦方向と横方向で異なる場合、前記第一の基本形状２６の開口形状が図２に示したように縦方向と横方向で異なるものとなる。また、開口形状は対称な形状であって、縦方向と横方向の断面形状がそれぞれ異なるものになる場合も考えられる。さらに、すべての方向の断面について形状を最適に決定することができれば、開口形状は任意に設定できる。これらの場合、配光特性は方向に依存するので、全体として求められる配光特性を満たすためには、前記第一の基本形状２６を方向を変えずに配置するのが望ましい。
【００１１】
一方、第二の基本形状３０は、開口の形状は異なるものの、前記第一の基本形状２６とほぼ同様の配光特性を有する形状となっている。この結果、第一の基本形状２６の原形が損なわれないので、第一反射領域２８の配光特性が保たれる。また、第二の基本形状３０からも第一の基本形状２６とほぼ同等の配光特性が得られるため、光の利用効率の高い反射体２０を提供できる。尚、前記基本形状と前記配光特性に関する詳細な説明は後述する。
【００１２】
尚、前記第一の基本形状２６の反射体全体に占める割合は任意でも構わないが、求められる配光特性をより正確に満たすためには少なくとも５０％、できれば７０％以上であることが望ましい。第一の基本形状２６の配光特性を主として反射面２１に付与するのであれば、第一の基本形状２６を反射面２１の最大の構成要素とするべきであり、反射面２１の５０％以上は第一の基本形状２６が配置されていることが望ましい。例えば、開口形状を同じ大きさの円とした第一の基本形状２６を最密充填した場合、第一の基本形状２６の反射体全体に占める割合（充填率）は約９０％となる。また、同じく開口形状が円形の第一の基本形状２６をそれぞれの中心が正方形の頂点にくるように格子状に配列する場合において、基本形状の充填率は最密充填の状態で約７８％となる。干渉縞やモアレを防ぐために形状のランダム配置を考慮すると、形状の充填率は最密充填の場合よりも低下する。従って、第一の基本形状２６をランダムに配置する場合、前記第一の基本形状２６で反射体の７０％以上を占めることができれば、ほぼ最密充填とみなすことができ、反射体全体として概ね求められる配光特性が満たされると考えられる。
【００１３】
図３は第一の反射領域２８の一部を示したものである。前記第一の反射領域２８は、互いに相似な多数の第一の基本形状２６より成る。前記第一の基本形状２６は、縦方向（Ｙ軸方向）および横方向（Ｘ軸方向）のサイズが数ミクロンから数１０ミクロンのオーダの微細な形状である。
【００１４】
図３に示した集合の左端の形状を第一の基本形状２６の一つとすると、それに対して相似形の、ミクロンオーダで拡大または縮小された形の様々なサイズの基本形状が縦方向Ｙおよび横方向Ｘの向きは変えずにランダムに、且つそれぞれが重複しないように配置されている。これらはアレイ状に２次元方向に整列させることも可能であるが、本例においては、ランダム配置することにより液晶パネル１０で表示される画像にモアレや筋が発生することを防いでいる。
【００１５】
また、図４は第二の反射領域３２の一部を示したものである。第二の基本形状３０は第一の基本形状２６と同様に数ミクロンから数１０ミクロンオーダの微細形状であり、第二の反射領域３２は、この第二の基本形状３０を縦方向Ｙおよび横方向Ｘの向きは変えずにアレイ状に隙間なく配置したものであって、その結果第二の反射領域３２は平坦部を持たない構造となっている。同一パターンをアレイ状に配置した場合干渉縞やモアレが現れる可能性があるが、本例の反射面２１においては、第二の反射領域３２が現れる部分は、第一の反射領域２８を含めたすべての面に対して５０％以下であり、全面にアレイ状に配置した場合の反射面に比べ影響は少なくなるといえる。
【００１６】
なお、第二の基本形状の開口形状として本例では矩形を採用したが、隙間なく配列可能な形状であれば他の多角形を用いてもよい。図５および図６にその一例を示してある。図５に示した第二の反射領域５２は、正六角形の開口形状を持つ第二の基本形状５１を隙間なく配置したものである。また、図６に示した第二の反射領域５２は正三角形の開口形状を持つ第二の基本形状５１ａおよび５１ｂを隙間なく配置したものである。
【００１７】
また、第二の基本形状の開口形状は異なる大きさの互いに相似な多角形であってもよい。図７にその一例を示してある。図７に示した第二の反射領域５２は、異なる大きさの互いに相似な矩形の開口形状を持つ第二の基本形状５１を隙間なく配置したものである。
【００１８】
また、第二の基本形状の開口形状はあるピッチをもって繰り返す繰り返しパターンであって、さらに前記繰り返しパターンのピッチは規則的あるいは不規則に変化してもよい。図８にその一例を示してある。図８に示した第二の反射領域５２の開口形状は矩形であって、前記矩形１つ分のピッチをもって繰り返す繰り返しパターンである。さらに前記繰り返しパターンのピッチは不規則に変化している。
【００１９】
また、第二の基本形状は、ランダムな高さと開口形状を有する面であってもよい。図９（ａ）にその平面形状の一例を、図９（ｂ）にその断面形状の一例を示してある。図９に示した第二の反射領域５２の高さ及び開口形状は不規則に変化している。前記高さ及び開口形状に関わる数値は乱数的である。
【００２０】
反射面２１の形成にあたっては、第一の基本形状２６と第二の基本形状３０が重複する部分が現れる。その処理について以下に説明する。
【００２１】
図１０のグラフを参照し、重複部分４１の処理について詳細に説明する。本図では、Ｘ−Ｙ面が反射面２１でその法線方向をＺ方向としたときに、Ｘ−Ｚ面で見た第一の基本形状２６および第二の基本形状３０の形状を示してある。この例では、第一の基本形状２６がＺ＝Ｆ（Ｘ）で与えられ、隣接し部分的に重複する第二の基本形状３０がＺ＝Ｆ’（Ｘ）で与えられている。重複部分４１では、境界線４３が設定されるが、基本形状を損なわないようにするため、境界線４３は第一の基本形状２６の開口と一致する。したがって、境界線４３に対して、第一の基本形状２６の側（図の左側）は第一の基本形状２６の形状（Ｚ＝Ｆ（Ｘ））のみで形成され、第二の基本形状３０の側（図の右側）は、第二の基本形状３０の形状（Ｚ＝Ｆ’（Ｘ））のみで形成される。
【００２２】
図１１に、Ｘ−Ｙ面で見た様子を示すように、重複部分４１において、全て上記の同様の処理を行うことにより、境界線４３までの第一の基本形状２６を保持した反射面２１が形成されている。したがって、本例の反射体２０では、第一の基本形状２６がその形状を損なわれることなく配置され、第一の基本形状２６の現れない部分では、第二の基本形状３０、またはその一部の形状が配置された反射面２１を形成できる。なお、第二の基本形状３０は、その一部が欠けた状態で反射面２１上に配置されており、第二の基本形状３０の各々については所望の配光特性が得られていない。しかし、第一の基本形状２６のランダム配置により、第二の基本形状３０の形状の欠けはそれぞれランダムとなるため、第一の基本形状２６以外での配光特性は各第二の基本形状３０の性能の足し合わせとすることができ、この部分では所望の配光特性がほぼ得られていると考えることができる。
【００２３】
次に、本発明にかかる反射体の製造方法について説明する。これまで述べたような微細な凹凸を形成する方法として、代表的なものにフォトリソグラフィーがある。前記フォトリソグラフィーを用いて前記第一の基本形状２６と前記第二の基本形状３０を同一平面上に形成するには、それぞれに対応した別々のマスクを用いて複数回露光する方法がある。この方法により形成された反射体の断面図を、図１６に示す。図１６においては、前記第一の基本形状６１（Ｚ＝Ｆ（Ｘ））と前記第二の基本形状６２（Ｚ＝Ｆ’（Ｘ））が重複する部分においては、Ｚ＝Ｆ（Ｘ）＋Ｆ’（Ｘ）となっている。しかしながら、この方法では、重複部分６４が、所望の配光特性を実現する形状から外れたものになってしまう。
【００２４】
これに対し、透過率が連続的に変化するマスク（グレイマスク）を用いる方法がある。前記グレイマスクを用いることにより、重複部分４１において、第一の基本形状２６を変形させることなく維持でき、その他の部分では第二の基本形状３０を維持することができる。
【００２５】
ここで、１枚のグレイマスクを用いて反射体２０に第一の反射領域２８および第二の反射領域３２を形成する方法について説明する。図１２にグレイマスクを用いて反射体を形成するフローチャートの一例を示し、図１３に製造工程の概要の模式図を示している。図１３（ａ）に示すように、グレイマスク８５は、透過率が線形または非線形に多階層制御されたマスクであり、このグレイマスク８５を通して露光することにより、加工対象であるフォトレジストなどの感光体の露光強度を自由に変えることができる。したがって、レジストなどの感光性の構造層を断面が所定の角度あるいは形状になるように加工できる。このグレイマスク８５は、感光性ガラス等に電子ビームあるいはレーザビームを階調制御しながら照射することにより作成できる。
【００２６】
まず、所望の反射体の形状を現す空間分布データを作成する。作成された空間分布データに基づき感光性ガラスに電子ビームを照射するなどの方法により透過率が所望の分布で変化したグレイマスク（透過率変調マスク）８５を作成する。そして、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板８１の上に形成された感光性材料（レジスト）の層８２をグレイマスク８５を通して露光する。さらに、図１３（ｂ）に示すように、露光されたレジスト層８２を現像することにより所望の立体構造体８２ａを加工する（ステップ９３）。
【００２７】
さらに、図１３（ｃ）に示すように、この立体構造体（レジスト層）８２ａの表面に沿ってアルミニウムなどの反射特性の高い素材の層８３を蒸着などの方法により形成する。これにより、所望の形状のアルミニウム製の反射層（反射体）２０を製造することができる（ステップ９４）。
【００２８】
このようなグレイマスク８５を用いることにより、第一の反射領域２８および第二の反射領域３２を重ね合わせた形状を、半導体製造技術として量産が可能で歩留まりも高いフォトリソグラフィー技術を用いて製造することができる。つまり、上述した本発明にかかる微細で複雑な立体構造を備えた反射層（反射体）２０を、設計どおりに簡単に低コストで歩留まり良く製造できる。したがって、上記で説明した反射層２０および液晶パネル１０を、高い品質で、さらに低コストで量産することが可能となる。
【００２９】
なお、図１３（ｃ）では、ステップ９４で示した方法の代わりに、エッチングにより反射体２０を形成することも可能である。すなわち、所望の立体形状に加工されたレジスト層８２ａを介してエッチングすることにより、レジスト層８２の下地層に形成したアルミニウムなどの反射層にレジスト層８２の立体形状８２ａを転写することが可能であり、同様に本例の反射体２０を形成することができる。
【００３０】
さて、本発明の反射体２０は、前記第一の基本形状２６と前記第二の基本形状３０より構成されている。図１４（ａ）および（ｂ）は、前記反射体２０の第一の基本形状２６の一例を示す断面図である。前記断面は、横方向Ｘおよび縦方向Ｙで切断した様子を示している。本例の第一の基本形状２６は、ある配光特性を満足するような形状となっている。即ち、反射面２１が凹んだ凹形状であり、横方向Ｘの曲面２１ｘと、縦方向Ｙの曲面２１ｙの曲率が異なった縦方向Ｘと横方向Ｙとで形状が異なる凹形状である。本例の基本形状２６では、横方向Ｘの曲面２１ｘの平均曲率半径Ｒｘが、縦方向Ｙの曲面２１ｙの平均曲率半径Ｒｙより小さくなっており、縦方向Ｙの曲面２１ｙに比べ、横方向Ｘの曲面２１ｘの曲率が大きく、曲面２１ｘの方が勾配が大きい。一方、図は省略するが、第二の基本形状３０もまた第一の基本形状２６と同様の配光特性を満足するような形状となっている。
【００３１】
次に、図１５に前記第一の基本形状２６と前記第二の基本形状３０を併せて配置した反射体２０の断面図を示す。
【００３２】
図１５（ａ）に示すように、前記第一の基本形状２６においては縦方向Ｙに対し横方向Ｘの勾配が大きく、曲率半径Ｒｘの小さいため、周囲から集まる光７１を反射すると、反射された光（光束）７２の断面は、縦方向Ｙに対し横方向Ｘが広い楕円形になり、横方向Ｘの利用度が上がる。さらに、第二の基本形状３０は、第一の基本形状２６と同様の配光特性を満足するので、前記第一の基本形状２６以外の部分においても前記の特性は保たれている。このため、互いに相似する複数の第一の基本形状２６及び第二の基本形状３０が反射面２１に配列された反射層２０を採用した本例の液晶パネル１０においては、縦方向Ｙに対して、横方向Ｘに反射される光７２が横方向Ｘ、すなわち、縦方向Ｙを鉛直方向とすると左右の水平方向に発散する割合を大きくし、液晶パネル１０の正面（反射層２０の法線方向）の、すなわちユーザの眼９０に入る光を多くできる。
【００３３】
また、図１５（ｂ）に比較例とし、平坦な反射面９７である液晶パネル９８における光路を模式的に示してある。この図から分かるように、反射面９７が平坦の場合には、横方向からの入射光７１は、反射されると光７２のようになり、図に示す正面方向にはそれほど配光されず利用効率が悪い。したがって、液晶パネル１０の正面（反射層２０の法線方向）の側のユーザ９０では明るい画面が得られない。
【００３４】
これに対して、上記の図１５（ａ）に示した本例のように、反射面２１の第一の基本形状２６を凹状とし、さらに、この反射面２１の曲面２１ｘおよび２１ｙの曲率半径を小さくすることで、すなわち、曲率を大きくすることで反射する光７２を図に示す方向に発散できる。このため、平坦な面９７では、ユーザ９０に届かず、すなわち見えなかった光が、見えるようになるので利用効率を向上でき、明るい画面が得られる。
【００３５】
したがって、曲率半径の小さな、すなわち、曲率を大きな凹状の反射面２１を備えた液晶パネル１０では、ユーザ９０の側が正面となるように携帯電話機１に取付けた際に、ユーザ９０に向けて出射される光７２の水平方向の利用度を増しやすく、ユーザ９０に届く光量を大きくすることができる。
【００３６】
携帯電話機１などの携帯型の装置を考えた場合、これらはパーソナルユースであり、同時に表示パネルを見る機会のある人間は１人にほぼ限定され、また、１人に限定しても機能が阻害されることはない。したがって、携帯電話機１あるいはその他の携帯用機器に用いる液晶パネル１０では、ユーザが手で携帯電話機１を持ったときの左右の方向、すなわち、横方向Ｘの視野角はそれほど必要なく、本例のように、横方向Ｘの側面（反射面）２１ｘの勾配を大きくすることにより、反射された出射光７２をできるだけ正面に向け、輝度を上げることができる。
【００３７】
このように、反射層２０の反射面２１に設けられた第一の基本形状２６の横方向の反射面２１ｘおよび縦方向の２１ｙをそれぞれの方向に適した形状とし、さらに、本例では、通常平坦部となる部分に第二の基本形状を配置し、第二の基本形状を最適化することによって、所望の方向に配光される光を増やすことができる。このため、携帯用機器１の液晶パネル１０としては性能を落とすことなく正面側（反射層２０の法線方向で、ユーザ９０に向いた側）の有効な光束を増加することが可能であり、反射型の液晶パネル１０における光の利用効率を向上させることができる。したがって、バックライトを省いて省電力化できると共に、明るく、色再現性の良く、見やすい液晶パネル１０を提供できる。
【００３８】
上記では、曲面を用いて基本形状および反射領域を構成した例を説明しているが、同じ思想に基づいた形状は上記に限定されるものではない。図２に示した第一の基本形状２６は凹状であるが凸状であっても良い。さらに、曲面の代わりに平面を組み合わせた、すなわち多面により基本形状および反射領域を構成することも可能である。この場合も同様に、反射光７２の縦方向Ｙの分布を最適化し、さらに、第二の基本形状３０を最適に設定し、第一の反射領域２８を保持しながら平坦部が無くなるよう配置することにより、光の利用効率を向上することができる。
【００３９】
なお、上記では、本発明の反射体および反射型の液晶パネルを、携帯電話機１に用いる例を説明しているが、これに限定されずに、ＰＤＡ、ノートパソコン、家庭用小型ゲーム機、デジタルビデオなどの端末機器に用いることも可能である。これらの機器においても反射光の利用効率を向上できるので、省電力で明るく奇麗な表示が可能な機器を提供することができる。さらに第一形状および第二形状の各々の配光性能を適切に選択することによって、それぞれの機器の利用方法に即した表示パネルを提供することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明では、反射型の液晶パネルなどの反射電極となる反射層あるいは反射体に形成される凹状または凸状の第一の基本形状をランダムに配置して形成した第一の反射領域を、予め形成しておいた第二の反射領域に重ねて配置して、２つの領域の重複部分は、第一の反射領域が保持されるようにしている。したがって、第一の反射領域による所望の配光性能を保ちながら、平坦部がほとんど現れないような反射面を形成でき、さらに第二の反射領域の最適化によって、反射面全体を配光に有効な面とすることができる。このため、反射された光を効率良く、所望の方向に配光できる反射体および表示パネルを提供でき、光の利用効率が高く、明るい表示パネルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反射層を用いた反射型の液晶パネルを備えた携帯電話機の概要を示す図である。
【図２】図１に示した本発明に係る反射層の概要を示す斜視図である。
【図３】図２に示した反射層の概要について第一の反射領域の部分のみの概要を示す図である。
【図４】図２に示した反射層の概要について第二の反射領域の部分のみの概要を示す図である。
【図５】さらに異なる第二の反射領域の例を示す図である。
【図６】さらに異なる第二の反射領域の例を示す図である。
【図７】さらに異なる第二の反射領域の例を示す図である。
【図８】さらに異なる第二の反射領域の例を示す図である。
【図９】さらに異なる第二の反射領域およびその断面の例を示す図である。
【図１０】本発明に係る第一の基本形状と第二の基本形状との重複部分の処理方法を示すグラフ（Ｘ−Ｚ面）である。
【図１１】図１０に示した第一の基本形状および第二の基本形状の概要をＸ−Ｙ面で見た様子を模式的に示す図である。
【図１２】本発明に係る反射体の製造工程を示す図である。
【図１３】図１２に示す製造工程の概要を模式的に示す図である。
【図１４】図２に示した反射層の基本形状を示す図である。図１４（ａ）は、横方向（Ｘ軸方向）から見た様子を示す断面図であり、図１４（ｂ）は、縦方向（Ｙ軸方向）から見た様子を示す断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は、図１４（ａ）に示した横方向から見た反射面における光路を示す図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の比較図であり、平坦な面の反射面（反射領域）における光路を示す図である。
【図１６】基本形状の重複する部分を、それぞれ加算する処理方法を示すグラフ（Ｘ−Ｚ面）である。
【図１７】重複せずに基本形状のみを配置した従来例を示す図である。
【図１８】重複を許して基本形状のみを配置した従来例を示す図である。
【符号の説明】
１ 携帯電話機
１０ 液晶パネル
１２ 液晶セル
２０ 反射体（反射層）
２１ 反射面
２６ 第一の基本形状
２８ 第一の反射領域
３０ 第二の基本形状
３２ 第二の反射領域
４１ 重複部分
４３ 境界線
７０ 光源
７１ 入射光（照明光）
７２ 出射光（反射光）
８１ 基板
８２ レジスト層
８５ グレイマスク
９０ ユーザ
Claims (11)
- 凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域より構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されており、
前記第一の基本形状はその形状を損なわれることなく配置されていることを特徴とする反射体。 - 請求項１において、前記第一の基本形状は縦方向と横方向とで形状が異なり、前記第一の反射領域は前記第一の基本形状の縦方向および横方向は変えずに配置されていることを特徴とする反射体。
- 請求項１において、前記第一の反射領域の面積の比率は、前記第一の反射領域と前記第二の反射領域を合わせた面積の５０％以上、好ましくは７０％以上であることを特徴とする反射体。
- 請求項１において、前記第一の基本形状と前記第二の基本形状は、互いに同じ曲面のある相似形状の一部であることを特徴とする反射体。
- 請求項１において、前記第二の基本形状の開口形状は、同じ大きさを有する多角形であることを特徴とする反射体。
- 請求項１において、前記第二の基本形状の開口形状は、複数の種類の異なる大きさの多角形であることを特徴とする反射体。
- 請求項１において、前記第二の反射領域は、繰り返しパターンにより形成され、さらに前記繰り返しパターンのピッチは一定でないことを特徴とする反射体。
- 凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域が基板上に構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されている反射体において、
前記第一の基本形状はその形状を損なわれることなく配置されており、
前記第一及び前記第二の反射領域は、基板に対して製造誤差以上の平行度を有する面が存在しないことを特徴とする反射体。 - 凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域より構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されており、前記第一の基本形状はその形状を損なわれることなく配置され、さらに前記第一の基本形状と前記第二の基本形状の平均的な傾きがほぼ同じであることを特徴とする反射体。 - 透過型の表示層を透過した光を該表示層の方向に反射する反射層を有し、この反射層に、
凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域より構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されており、
前記第一の基本形状はその形状を損なわれることなく配置されていることを特徴とする反射型の表示パネル。 - 凹状または凸状のほぼ相似する複数の微細な第一の基本形状がランダムに配置されている第一の反射領域と、
凹状または凸状の複数の微細な第二の基本形状が隙間なく配置されている第二の反射領域より構成され、
前記第一の基本形状の配置されていない部分は、全て前記第二の基本形状で充填されていることを特徴とする反射体の製造方法であって、
前記凹凸形状を表現する空間分布データを作成する工程と、前記空間分布データに基づき透過率が変化した透過率変調マスクを製造する工程と、前記透過率変調マスクにより感光性材料を露光して該感光性材料を立体加工する工程と、立体加工された前記感光性材料の表面に沿った前記反射面を形成する工程とを有し、前記空間分布データを形成する工程では、
前記第一の反射領域のデータと、
前記第二の反射領域のデータとを作成し、
さらに前記第一の反射領域の配置されていない部分は、前記第二の反射領域を表現するデータが採用され、前記第一の反射領域と前記第二の反射領域が重複する部分は、前記第一の反射領域を表現するデータが採用される反射体の製造方法。
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