JPH10312165A - 反射装置およびこの反射装置を用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示セルの反射面は、反射光の輝度を所
定の角度範囲に設定できないものであり、表示セルの有
効視野角に合わせて反射光の輝度を向上させることがで
きなかった。 【解決手段】 表示セルに設けられた反射面に微小な凹
曲面を形成する。この凹曲面の断面を円弧形状とする
と、その接線が水平線Ｈと成す傾斜角θ１，θ２の頻度
を所定の角度範囲θ１〜θｎに設定でき、反射光の輝度
が向上する角度範囲を決め、輝度の向上に指向性を持た
せることができる。前記θ１およびθｎを表示セルの有
効視野角度に合わせて設計することにより、表示コント
ラストを向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射装置およびこ
の反射装置を使用した表示装置に係り、特に反射光の指
向性に優れ、例えば液晶表示装置などにおいて、視野角
範囲での反射光の輝度を向上できるようにした反射装置
およびこの反射装置を使用した表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置などの表示装置では、表示
セルの裏面側に反射面が設けられた反射型、表示セルの
裏面に半透過型の反射面が設けられさらに裏面側にバッ
クライトが設けられた半反射型、さらには表示セルの背
部にバックライトが設けられたバックライト型とがあ
る。前記バックライトは、導光体およびこの導光体の裏
面に形成された反射面およびこの導光体内に光を与える
光源とから構成されている。従来は、前記反射面とし
て、アルミニウムなどの金属蒸着膜などから成る平面状
の鏡面、または粗面に前記金属蒸着膜などが形成された
ものなどが使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の反射面が平面状
の鏡面である場合には、この反射面において光を散乱す
ることができず、表示セルに適正な表示輝度を与えるこ
とが困難である。また、粗面に金属蒸着膜などが形成さ
れた反射面の場合には、光を散乱する効果はあるが、液
晶セルなどの表示セルの有効視野角が一定角度に限られ
るのに対し、前記粗面での光の散乱方向がランダムであ
るため、前記有効視野角の範囲内での反射光の輝度を効
果的に向上させることはできない。

【０００４】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、反射面の表面形状を光学的に設定して、所定の反
射角度内での反射光の輝度を向上できるようにし、表示
セルの有効視野角との関係で、反射光の輝度を向上でき
る範囲を設定可能とした反射装置およびこの反射装置を
使用した表示装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、反射面の表
面形状を光学的に設計し、例えばホログラムの製造工程
と同じ工程などにより容易に製造可能としたものであ
る。

【０００６】すなわち、本発明の反射装置は、全反射ま
たは半反射の反射面を有し、断面で見たときの前記反射
面が、微細な凹曲線が並ぶ形状であることを特徴とする
ものであり、例えば、前記凹曲線のピッチを５０μｍ以
下としたものである。

【０００７】この微細な凹曲線の形状を光学的に設計す
ることにより、反射面の垂線を中心として所定の角度範
囲にて反射光の輝度を高めることができる。

【０００８】また、連続する所定数の凹曲線を１組とし
たときに、前記１組内では凹曲線のピッチが相違するも
のを含んでおり、且つ前記１組の凹曲線を１単位として
これが繰り返して形成されていることが好ましく、この
場合に、１組の凹曲線の幅寸法が１２０μｍ以上である
ことが好ましい。

【０００９】このように、例えば１２０μｍ以上の幅寸
法の範囲で、凹曲線のピッチを規則的にまたはランダム
に変え、前記幅寸法を１組として、これを繰り返すこと
により、反射光の干渉による縞模様あるいは虹模様を呈
する光の干渉縞現象を防止できる。

【００１０】前記の断面が凹曲線となる凹面は前記断面
と交叉する方向へ縞状に延びているものにでき、また、
前記反射面を平面として見たときに、前記凹面による縞
が曲線状に延びていることが好ましい。

【００１１】このように構成すると、前記縞に直交する
断面に沿う方向（図６のＸ方向）において、反射光の輝
度の指向性を光学的に設定できるのみならず、前記断面
に直交する方向（Ｙ方向）においても、反射方向への輝
度の分布を、反射面の垂線を中心とした所定角度範囲内
に設定でき、反射光の輝度の高い範囲を広くできる。

【００１２】また、前記縞の曲線形状は、例えば図６
（Ｂ）に示すように、同心円形状であることが好まし
い。また、本発明では、断面にて凹曲線となる凹面が縞
状に形成されているものに限られず、球面状などの三次
元の凹面が多数隣接して形成されているものであっても
よい。

【００１３】なお、反射面を断面で見たときの形状は、
以下のいずれであってもよい。前記凹曲線の最底部での
接線に垂直な線を中心線Ｏ１としたときに、前記凹曲線
が前記中心線Ｏ１に対して対称な形状に延びる円弧曲線
である。前記凹曲線の最底部での接線に垂直な線を中心
線Ｏ１としたときに、前記凹曲線は、前記中心線Ｏ１を
挟んで一方の側が他方の側よりも長く延びている。前記
凹曲線の最底部での接線に垂直な線を中心線Ｏ１とした
ときに、前記凹曲線は、前記中心線Ｏ１に対して一方の
側にのみ延びる円弧曲線である。この場合に、前記中心
線Ｏ１よりも凹曲線が長く延びる側が、使用時の視線の
方向に対して下側に向けられることが好ましい。

【００１４】このように、中心線Ｏ１に対して片側に断
面の凹曲線が延びる形状の反射面の使用方法として、前
記片側に延びる方向を下向きとして使用すると、斜め上
方から与えられる光を反射面の前方へ効果的に反射でき
るようになり、表示装置用の反射面として使用したとき
に、使用者の視線方向へ反射輝度を高くできる。

【００１５】さらに、本発明の反射装置として、断面が
凹曲線となる凹面が前記断面と交叉する方向へ縞状に形
成されているものである場合に、前記縞状に延びる凹面
に、前記縞を横断する溝が間隔を開けて形成されている
ことが好ましい。

【００１６】さらに、前記溝の断面形状が、前記凹曲線
と相似形であることが好ましい。このように、断面が凹
曲線となる凹面が縞状に延びている場合に、前記縞を横
断する溝、すなわち前記凹曲線に沿う方向の溝が間隔を
開けて形成されていると、全方向に対して、光の反射方
向を反射面の前方に集中できるようになる。この場合、
溝の形状を、凹曲線と相似となるように光学的に設計す
ることにより、光の反射方向を反射面の前方に集中でき
るようになる。また、前記溝を等ピッチとすると干渉縞
現象が生じやすいため、前記溝が異なるピッチとなるよ
うにし、この異なるピッチの複数の溝を１組としたとき
に、この１組の溝が繰り返されるように構成されること
が好ましい。

【００１７】また、シート表面の断面が凹曲線の並ぶ形
状であり、このシート表面に反射金属膜が成膜されて前
記反射面が形成されている構造とすることができる。こ
の構造では、シート表面をロール表面で加圧することに
より、所定の光学特性を有する凹部を高精度に形成する
ことが可能になる。

【００１８】さらに、本発明の表示装置は、前記の反射
装置が、表示体セルの表示面側と逆側の外面において、
反射面がセル側に向けられた状態で設置されていること
を特徴とするもの、または、前記反射装置が、表示体セ
ルの内部において、反射面が表示面側に向けられた状態
で設置されていることを特徴とするものである。

【００１９】前記表示セルは、液晶表示セルなどであ
る。液晶表示セルなどの表示セルのパネル間のギャップ
は、５μｍないし７μｍ程度が一般的であるため、隣接
する凹曲線の境界部と凹曲線の底部との間の高さ寸法ｈ
が、１μｍ以下であることが好ましい。すなわち、前記
高さ寸法ｈが、表示セルのギャップ寸法の１／５以下で
あることが好ましい。前記高さ寸法ｈが表示セルのギャ
ップ寸法の１／５を越えると、セル内に実質的にギャッ
プむらが顕著に生じることになり、例えば液晶表示セル
の場合に、色むらなどの発生の原因となる。

【００２０】前記において、凹曲線の接線が表示セルの
表示面と成す角度をθとし、この角度θの最大絶対値を
θｎ、表示面の垂線に対する表示セルの有効視野角をθ
ｔとしたときに、前記θｎがθｔのほぼ１／２であるこ
とが好ましい。

【００２１】反射面の凹曲面形状をこのように設定する
ことにより、表示セルの有効視野角との関係で、反射光
の輝度を高くできる範囲を設定することができ、表示セ
ルのコントラスト比を高めることが可能になる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図５（Ａ）（Ｂ）は、本発明の表
示装置を部分的に拡大して示した断面図である。図５
（Ａ）に示す表示装置は、液晶表示セル１の内部に本発
明の反射装置が設けられたもの、図５（Ｂ）は液晶表示
セル１の背面側に本発明の反射装置が設けられたもので
ある。図５（Ａ）に示す液晶表示セル１は、透明なガラ
ス基板２と３の間のギャップ４内に液晶材料が封入され
ており、前記ギャップ４内において下側のガラス基板３
上にシート状の反射装置１０が接着されて固定されてい
る。また、上側のガラス基板２の下面（内面）にはＩＴ
Ｏなどの透明材料により上部電極が形成されており、下
側のガラス基板３では、反射装置１０の表面にＳｉ膜な
どの透明な中間膜が形成され、その表面に前記ＩＴＯな
どにより下部電極が形成されている。

【００２３】図５（Ｂ）では、液晶表示セル１を構成す
る下側のガラス基板３の裏面側にシート状の反射装置１
０が接着などの手段で取付けられている。なお、ギャッ
プ４内には液晶材料が封入され、ＩＴＯなどの透明電極
は、ガラス基板２と３の内面にマトリクス状に形成され
ている。図５（Ａ）（Ｂ）に示すものでは、いずれも反
射装置１０の反射面が、表示面側すなわち、上側のガラ
ス基板２の方向に向けられている。この反射型の表示装
置では、図示上方からの自然光がガラス基板２またはガ
ラス基板２および３を透過して反射装置１０により全反
射され、液晶材料の透過、不透過に応じたコントラスト
表示が、前記反射光を通じて目視できる。

【００２４】なお、前記反射装置１０を半透過型とし、
液晶表示セル１の背面にさらにバックライト装置を設け
てもよい。この場合、バックライト装置を点灯しないと
きには、反射装置１０からの反射光により表示内容の輝
度を確保し、夜間などはバックライト装置からの光によ
り表示輝度が得られる。また本発明では、液晶表示セル
１の背面に設けられたバックライトの反射面として本発
明の反射装置が使用されてもよい。

【００２５】図６（Ａ）（Ｂ）は、反射装置１０の平面
図である。この反射装置１０は、厚さが１０μｍ以上、
好ましくは１０μｍ以上で１００μｍ以下のシート（ベ
ースフィルム）の表面にアルミニウムなどの反射金属膜
が蒸着されて反射面が形成されたものである。全反射型
の反射装置１０では、シート（ベースフィルム）が、硬
質塩化ビニールなどである。半透過型の反射装置１０を
構成する場合は、反射金属膜の膜厚が５００オングスト
ローム程度である。前記シート（ベースフィルム）の表
面の反射面には、微細な凹面Ｇが隣接して形成されてい
る。図６（Ａ）では、前記凹面ＧがＹ方向へ縞状に平行
に延びている。また、図６（Ｂ）では、前記縞状の凹面
Ｇが同心円状に湾曲して形成されている。

【００２６】図３は、前記反射装置１０を、縞状の凹面
Ｇに直交する方向に延びる断面（図６のＩＩＩ−ＩＩＩ
断面）にて拡大して示したものであり、図１は図３の一
部を拡大して示した同じく断面図である。図１および図
３の拡大断面図に示されるように、この反射装置１０の
構造は、シート（ベースフィルム）１１の表面が反射面
１２となっているが、この反射面１２には隣接する凹面
Ｇが形成されている。そして断面で見たときに、凹面Ｇ
の部分での反射面１２は凹曲線状、さらに詳しくは所定
半径ｒ（例えばｒ＝２５μｍ）の円弧曲線形状となって
いる。

【００２７】図１に示すように、ひとつの凹面Ｇを断面
で見た凹曲線を、表示面の方向（Ｘ方向；水平線の方
向）に長さ８００オングストロームの単位で、１，２，
３，…，ｊ，…ｎに区分し、前記円弧形状の曲率中心Ｏ
から前記区間の境界点に延びる半径（法線）に直交する
接線をＳ１，Ｓ２，…，Ｓｊ，…Ｓｎとする。また各接
線Ｓ１，Ｓ２，…が水平線Ｈと成す角度（傾斜角）の絶
対値をθ１，θ２，θ３，…，θｊ，…θｎとする。ま
たこれらの角度の正負の符号として、水平線Ｈに対して
接線Ｓが時計方向の向きであるときを「負」、水平線Ｈ
に対して接線Ｓが反時計方向の向きであるときを「正」
とする。

【００２８】図２は、横軸に前記接線の傾斜角度θを示
している。この傾斜角度は、８００オングストローム毎
に区分された部分での接線Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｊ，…Ｓ
ｎが水平線Ｈと成す角度を示し、縦軸は、前記接線Ｓ
１，Ｓ２，…，Ｓｊ，…Ｓｎが水平線Ｈとの成す傾斜角
θの数値の頻度を示している。図１に示すように、凹面
Ｇの断面形状が円弧曲線である場合、水平方向（Ｘ方
向）へ等間隔で区分したときの、各点での接線の傾斜角
θの数値の頻度は凹面１個につきそれぞれが「１」であ
る。そして、傾斜角の範囲はθ１からθｎの範囲であ
り、負側の境界がθ１、正側の境界がθｎである。した
がって、断面が円弧状の凹曲線となる凹面Ｇが隣接して
形成された反射面１２では、傾斜角の範囲が前記のよう
にθ１〜θｎであり、各傾斜各の数値の頻度は、凹面Ｇ
の数に比例し、図２の線図では頻度を現すグラフ（ｉ）
が縦方向に柱状となる。

【００２９】一方、反射面が、Ｘ方向に延びる平坦な鏡
面の場合、反射面の接線が水平線Ｈに対して成す角度は
全て０度であり、それ以外の角度は存在しない。図２で
は、鏡面での接線の成す角度の頻度をグラフ（ｉｉ）で
示している。また、反射面がＸ方向に延びる平面のホワ
イトペーパ、または粗面の場合、その粗面の凹凸面の接
線が水平線Ｈと成す傾斜角は、０度から±９０度までの
範囲でほぼ均一な頻度で現れる。図２では、ホワイトペ
ーパまたは粗面での、傾斜角の頻度を現すグラフを（ｉ
ｉｉ）で示している。

【００３０】反射面（水平線Ｈ）に対して垂直な方向か
ら平行光が入射し、これが反射面で反射されることを想
定し、図５（Ａ）に示すように、反射光の輝度が向上す
る角度範囲を反射装置１０の反射面の垂線Ｖに対して±
αとしたときに、この角度αは、凹曲線の接線の傾斜角
度の範囲のほぼ２倍になる。したがって、図２において
（ｉ）で示す本発明の反射面１２の場合には、輝度が向
上する角度範囲±αは、θ１〜θｎの範囲の２倍、すな
わち±２×θ１または±２×θｎとなる。例えばθ１が
−１５度、θｎが＋１５度とすると、反射光の輝度が向
上する角度範囲±αは、ほぼ±３０度となる。

【００３１】よって、θ１〜θｎを、液晶表示セル１の
有効視野角に合わせて設計することにより、液晶表示セ
ル１の有効視野角範囲での反射光の輝度を高くでき、表
示コントラストを向上できる。すなわち、前記接線Ｓ
１，Ｓ２，…の傾斜角の最大となる絶対値をθｎ、液晶
表示セルの有効視野範囲の垂線Ｖに対する角度をθｔと
したとき、θｎをθｔのほぼ１／２とすることが好まし
い。

【００３２】一方、図２において（ｉｉ）で示すよう
に、反射面を水平線の方向に延びる平坦な鏡面とした場
合には、反射面に像が形成されて、表示セルの反射装置
として好ましくない。また、反射面がホワイトペーパま
たは粗面としたときには、図にて（ｉｉｉ）で示すよう
に、反射面の傾斜角の頻度の範囲が広く且つそれぞれの
角度の頻度が低くなるため、表示セルの有効視野角の範
囲での反射光の輝度の向上を実現できない。

【００３３】なお、図１では、幾何学的に凹曲線を描い
ているために、隣接する凹面Ｇの境界点（イ）が鋭角の
エッジ状となっている。しかし、この境界点（イ）をエ
ッジ状ではなく、小さな曲率の曲線状などにすることも
可能である。境界点（イ）を図示上方に向けて凸状の曲
線にすると、反射面の接線の傾斜角の頻度が、図２
（ｉ）よりも少し変化し、傾斜角度が０度およびその近
傍の値となる頻度が高くなる。しかし、反射面全体とし
て見たときの輝度の向上特性は、図１に示すものとほぼ
同等である。

【００３４】またはエッジ（イ）の部分を大きな曲率の
曲線状とし、図１に示す断面での反射面の形状を波曲線
（ｓｉｎ曲線）形状にすることも可能である。この場合
も、傾斜角の境界となる角度θ１およびθｎを液晶表示
セルの有効視野角との関係で一定の範囲に設定すれば、
液晶表示セルの有効視野角の範囲で、反射光の輝度を向
上することが可能である。

【００３５】ここで、図１に示す凹曲線のピッチは５０
μｍ以下が好ましく、例えば１０μｍ〜１４μｍ程度が
さらに好ましい。ピッチがあまりにも大きくなると、反
射面が凹面鏡と同等に機能し、表示画像に歪みが生じ
る。また、例えば５０μｍ以下の等ピッチで凹曲線が隣
接して続くと、個々の凹面Ｇ（個々の凹曲線）からの反
射光の干渉により縞模様または虹模様が現れる。

【００３６】このような光の干渉縞現象の発生を防止す
るためには、一定の範囲内で凹曲線のピッチが等ピッチ
にならないように工夫することが好ましい。図３は、こ
の対策を施した反射面１２を示している。図３では、隣
接する凹曲線間のピッチが１０μｍ，１１μｍ，１２μ
ｍ，１３μｍ，１４μｍのようにランダムに変化し、ま
たは順に規則的に変化するようになっている。そして、
違うピッチが含まれている複数の凹曲線を１組としたと
きに、この１組を１単位として、これが連続して並ぶも
のとなっている。違うピッチを含む１組の凹曲線群の幅
寸法（あるいは１組の凹曲線群の両端に位置する凹曲線
の曲率中心Ｏ間の距離）は１２０μｍ以上であることが
好ましく、さらに好ましくは１４０μｍ以上である。こ
の場合、１２０μｍ以上の凹曲線の組が規則的に繰り返
されることになるが、この繰り返される凹曲線群の１単
位の幅を前記のように１２０μｍ以上とすることによ
り、前記光の干渉縞現象を防止できる。

【００３７】なお、１２０μｍ以上の幅を単位とする１
組の中では、凹曲線のピッチが全て異なることが好まし
いが、前記のように例えば１０μｍ，１１μｍ，１２μ
ｍ，１３μｍ，１４μｍの５通りのピッチをランダムに
並べることにより干渉縞の防止効果を十分に発揮でき
る。また光の干渉縞現象の発生を防止するためには、前
記１組内で少なくとも２以上のピッチを含むことが必要
である。

【００３８】また、この反射装置１０では、凹曲線が隣
接して形成されているため、表面が凹凸形状となり、こ
の凹凸の高さ寸法は、凹曲線の底部から、凹曲線の境界
点（イ）までの高さｈである。図５（Ａ）に示すよう
に、反射装置１０が液晶表示セル１のギャップ４内に設
けられる場合、前記凹凸の高さ寸法ｈが大きすぎると、
実質的に液晶表示セル１のギャップむらが発生する。こ
のギャップむらによる映像表示品質の低下を防止するた
めには、前記高さｈがギャップ寸法δの１／５以下であ
ることが好ましい。通常の液晶表示セルでは、前記ギャ
ップ寸法δが５μｍ〜７μｍの範囲であるため、前記高
さ寸法ｈは、１μｍ以下であることが好ましい。

【００３９】図４は、前記凹凸の高さ寸法ｈと、凹曲線
の接線の傾斜角の最大値θｎとの関係を示したものであ
る。図４に示す図から、高さ寸法はｈ＝ｒ（１−ｃｏｓ
θｎ）である。ここでｈ≦１μｍとする条件を求める
と、ｒ＝２５μｍのとき、θｎは１６．３度以下であ
る。また凹曲線のピッチＰはＰ＝２×ｒ・ｓｉｎθｎで
ある。ｒ＝２５μｍ、θｎ＝１６．３度とすると、ピッ
チＰの最大値は１４μｍである。よって、ｒ＝２５μｍ
で、凹凸の高さ寸法ｈを１μｍ以下とする条件は、ピッ
チＰを１４μｍ以下にすればよい。

【００４０】以上のように、反射面１２を凹面Ｇと直交
する断面で見たときに、凹曲線の接線Ｓ１，Ｓ２，…の
傾斜角θ１，θ２，…の角度範囲が限られるため、反射
光の輝度が向上する角度範囲を所定の視野角範囲内に設
定することが可能である。図６（Ａ）に示すように、凹
面ＧがＹ方向へ平行に縞状に延びている構造の場合に
は、Ｘ方向に関しては、前記反射光の輝度の向上する範
囲に指向性を持たせることができるが、Ｙ方向では、こ
の効果を発揮することができない。

【００４１】一方、図６（Ｂ）に示すものでは、縞状に
延びる凹面Ｇが同心円上に配列しているため、Ｙ方向に
ついても、反射光の輝度の指向性を持たせることができ
る。したがって、凹面Ｇを形成する場合には、図６
（Ｂ）の構造が好ましい。また、図６に示す平面形状と
して見たときに、凹面ＧがＹ方向へ波状に連続するよう
な構造であってもよい。さらには、断面が図１または図
３となるような凹曲線を有する三次元的な凹部、例えば
球面状の凹部を形成することにより、Ｘ方向とＹ方向の
双方に対して、反射光の輝度が向上する範囲に指向性を
持たせることが可能になる。

【００４２】次に、前記反射装置１０の製造方法、特に
図６（Ｂ）に示す反射装置の製造方法を図７の工程図を
用いて説明する。図７の原板作成工程（ａ）では、符号
２０で示すような金属円板の表面に精密旋盤加工を施し
て、同心円となる縞状の凹面Ｇａを形成する。この凹面
Ｇａは、図３に示すように、ピッチの相違する所定数の
凹曲線の１組を１単位として、これが連続するように加
工する。この原板２０のうちの所定の矩形状の領域２０
ａが、反射装置１０を製造するために使用される。レプ
リカ作成工程（ｂ）では、前記領域２０ａの部分の雌型
が形成される。

【００４３】この工程では、原板２０の表面全域または
矩形状の領域２０ａに硬質金属膜、例えば硬質ニッケル
膜を電鋳加工により形成し、この膜を剥がしてレプリカ
を形成する。工程（ｃ）では、加圧加工用のロール表面
に、前記レプリカを添着し固定する。エンボス加工工程
（ｄ）では、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）な
どの表面に、シート（ベースフィルム）として硬質塩化
ビニールシートを設置し、前記ローラに挟んで送る。こ
のとき、ローラを加熱し前記レプリカを所定温度（硬質
塩化ビニールのガラス転移点Ｔｇ近傍の温度）に設定す
ることにより、シート表面に図３に示すような凹曲面を
転写することが可能になる。

【００４４】反射膜蒸着工程（ｅ）では、凹凸が転写さ
れたシート（ベースフィルム）の表面にアルミニウムな
どの反射金属膜を蒸着して、反射面１２を形成する。そ
して必要な面積以外の部分を除去して、反射シート（反
射装置１０）を完成する。この製造方法では、原板２０
に凹面Ｇａを高精度に加工することにより、図１や図３
に示すように所定の光学特性を有する反射面を高精度に
量産が可能になる。

【００４５】さらに、本発明の反射装置の他の実施の形
態を図８以下の図面を用いて説明する。図８に示した反
射装置３０は、図１ないし図６に示した反射装置１０の
凹面Ｇが並ぶ方向、すなわち図６（Ａ）のＹ方向に溝Ｇ
ｘが形成されている。この溝Ｇｘは、凹面Ｇ（凹曲線）
に沿う方向に延び、且つ凹面Ｇが縞状に延びる方向（Ｙ
方向）へ間隔を開けて多数本形成されている。この溝Ｇ
ｘの断面形状は、上記反射装置１０に形成された凹面Ｇ
と相似な形状に形成される。すなわち、図１に示すよう
に、断面が円弧曲線であり、円弧曲面の接線が水平面と
成す角度の最大となる絶対値をθｎ、液晶表示セルの有
効視野範囲の垂線Ｖに対する角度をθｔとしたとき、θ
ｎをθｔのほぼ１／２とすることが好ましい。

【００４６】また上記溝Ｇｘのピッチ（隣り合う溝の中
心間の距離）は、上記図３で説明したように、等ピッチ
ではなく、５０μｍ以下でかつランダムに形成すること
が好ましい。またピッチの相違する所定本数の溝Ｇｘを
１組としたときに、この組を成す溝Ｇｘが繰り返して配
列することが好ましい。このようにして得られた反射装
置３０は、Ｘ方向だけでなくＹ方向に対しても、有効視
野角の範囲内で輝度を向上させることができ、全範囲に
わたって反射輝度に指向性を持たせることができ、表示
装置の視野角度範囲内での反射輝度を向上でき、表示コ
ントラストを高くできる。また、溝Ｇｘのピッチをラン
ダムとすることにより、溝Ｇｘを設けることによる干渉
縞の発生を防止できる。

【００４７】次に、本発明の反射装置を使用した表示装
置では、通常入射する光（自然光や蛍光灯の光など）
は、表示面に対して垂線Ｖ方向からではなく、斜め上方
から入ってくる場合が多い。また、使用者の目視方向は
ほぼ垂線Ｖ方向である。図９は、上記反射装置１０およ
び３０を縦置きにしてその正面から見た場合を示してい
る。図１以下に示した反射装置１０および図８に示した
反射装置３０では、凹面Ｇの断面での凹曲線は円弧曲線
である。図９に示すように凹曲線の最底部での接線をＨ
ｓで示したとき、この接線Ｈｓと水平線Ｈとの成す角度
は０度である。この接線Ｈｓに対する垂線を中心線Ｏ１
とすると、前記反射装置１０および反射装置３０では、
凹曲線が、前記中心線Ｏ１に対して対称な方向へ同じ長
さだけ延びている。

【００４８】図９に示すように、使用者が見る方向を中
心線Ｏ１と平行な方向とし、中心線Ｏ１に対して上方か
らθLの角度（例えば３０度）の角度で、反射面１２に
平行光が入射したとする。この場合、上記凹曲線の中心
線Ｏ１よりも上半分では、斜め上方からの平行光のうち
のＬ１からＬ２までの範囲の入射光となり、この入射光
に対する反射光は、Ｌ１′からＬ２′までの範囲とな
る。前記反射光Ｌ１′からＬ２′はβ領域の方向を照ら
し出すものとなり、これは視線よりも下向きの光とな
る。これに対し、中心線Ｏ１よりも下半分では、斜め上
方からの平行光のうち、Ｌ２からＬ３までの範囲が入射
光となり、その反射光は、Ｌ２′からＬ３′までの範囲
となる。この反射光Ｌ２′からＬ３′の範囲の光の方向
はα領域であり、これは視線の方向に向けられている。

【００４９】上記において、上半分の反射光の照射範囲
βと下半分の照射範囲αとを比較すると、領域αの方が
有効視野角の範囲内へ反射光を導くことができ、輝度を
向上させることができる。逆に照射範囲βの光は、有効
視野角の輝度の向上にあまり寄与しない。そこで、斜め
上方からの光に対する反射機能の向上が必要とされる液
晶表示装置用などの反射装置としては、凹面Ｇの断面の
凹曲線において、中心線Ｏ１に対して上下対称で且つ同
じ長さに延びるものよりも、中心線Ｏ１よりも下の部分
が上の部分よりも長い凹面Ｇを形成する方が適してい
る。さらには凹面Ｇの中心線Ｏ１よりも下半分のみを連
続させた略のこぎり型の反射面とすると、有効視野角範
囲内でさらに輝度を向上させた反射装置４０を得ること
ができたものである。

【００５０】図１０は、上記反射装置４０の一例を示し
たものであり、断面が半凹曲面線（半円弧曲線）からな
る略のこぎり型の凹面Ｇ′が連続して形成されたもので
ある。この場合の１ピッチは、隣接する凹面Ｇ′の２個
分となり、この１ピッチの大きさも上述した理由で、５
０μｍ以下が好ましく、例えば１０μｍ〜１４μｍ程度
がさらに好ましい。また、上記反射装置４０について
も、既に説明したように、連続する所定数の凹曲線を１
組としたときに、前記１組内では凹曲線のピッチが相違
するものを含んでおり、且つ前記１組の凹曲線を１単位
としてこれが繰り返して形成されていることが好まし
く、この場合に、１組の凹曲線の幅寸法が１２０μｍ以
上であることが好ましい。このように、例えば１２０μ
ｍ以上の幅寸法の範囲で、凹曲線のピッチを規則的にま
たはランダムに変え、前記幅寸法を１組として、これを
繰り返すことにより、反射光の干渉による縞模様あるい
は虹模様を呈する光の干渉縞現象を防止できる。

【００５１】さらに、図１１は、上記反射装置４０を改
良した別の一例を示したものであり、この反射装置５０
は、図８で示した溝Ｇｘと同様な構成であり、前記装置
５０に断面が凹曲面形状を有する溝Ｇ′ｘを上記凹面
Ｇ′の凹曲線に沿って設けてなるものである。一方、こ
のようにして得られた反射装置３０、４０、５０は、図
７と同じ製造方法で製造することが可能である。

【００５２】まず、図１０に示す反射装置４０では、原
板２０を製造するときに、凹面の形状が略のこぎり型と
なるように形成すればよい。また図８および図１１に示
す溝ＧｘまたはＧ′ｘを有する反射装置を製造する場合
には、図７に示す原板２０に凹面Ｇａを形成した後に、
縞状の凹面Ｇａに直交する溝をグレーティング加工すれ
ばよい。さらに、本発明の反射装置についてはこれらに
限られるものではなく、図６（Ｂ）で示した同心円状の
反射装置１０に図８で示した溝Ｇｘを同様に形成したも
のでもよく、また図６（Ｂ）において凹面Ｇ′を図１０
で示した断面形状としてもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本発明では、反射光の輝
度が向上する範囲に指向性を持たすことができ、液晶表
示セルなどの表示セルの有効視野角範囲に前記の輝度が
向上する角度範囲を合わせた設計が可能である。また凹
曲面のピッチの組合せにより、光の干渉縞現象が発生す
るのを防止できる。

【００５４】またシート表面に凹凸面を転写して金属反
射膜を蒸着することにより、薄型の反射シートとして量
産が可能である。

【００５５】さらに本発明の表示装置では、有効視野角
範囲にて反射光の輝度を向上できるので、視野コントラ
ストが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射装置での反射面の断面形状を示す
拡大断面図、

【図２】図１に示す反射面での接線の傾斜角の頻度と、
平坦な鏡面およびホワイトペーパでの接線の角度の頻度
との関係を示す線図、

【図３】凹曲線のピッチを相違させた状態を示す反射面
の拡大断面図、

【図４】凹曲線の曲率半径と、凹曲線の接線の角度と、
凹凸の高さ寸法との関係を示す説明図、

【図５】（Ａ）（Ｂ）は、表示セルと反射装置との実装
関係を示す拡大断面図、

【図６】（Ａ）（Ｂ）は、反射装置の平面図、

【図７】反射装置の製造工程を示す工程説明図、

【図８】本発明の反射装置の他の実施の形態を示す斜視
図、

【図９】本発明の反射装置の凹曲面における入射光と反
射光との関係を示す説明図、

【図１０】本発明の反射装置の他の実施の形態を示す拡
大断面図

【図１１】本発明の反射装置の他の実施の形態を示す斜
視図

【符号の説明】

１ 液晶表示セル ２，３ ガラス基板 ４ セルギャップ １０，３０，４０，５０ 反射装置 １１ シート １２ 反射面 Ｇ，Ｇ′ 凹面 Ｇｘ，Ｇ′ｘ 溝

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全反射または半反射の反射面を有し、断
   面で見たときの前記反射面が、微細な凹曲線が並ぶ形状
   であることを特徴とする反射装置。
2. 【請求項２】 前記凹曲線の最底部での接線に垂直な線
   を中心線Ｏ１としたときに、前記凹曲線が前記中心線Ｏ
   １に対して対称な形状に延びる円弧曲線である請求項１
   記載の反射装置。
3. 【請求項３】 前記凹曲線の最底部での接線に垂直な線
   を中心線Ｏ１としたときに、前記凹曲線は、前記中心線
   Ｏ１を挟んで一方の側が他方の側よりも長く延びている
   請求項１記載の反射装置。
4. 【請求項４】 前記凹曲線の最底部での接線に垂直な線
   を中心線Ｏ１としたときに、前記凹曲線は、前記中心線
   Ｏ１に対して一方の側にのみ延びる円弧曲線である請求
   項１記載の反射装置。
5. 【請求項５】 前記中心線Ｏ１よりも凹曲線が長く延び
   る側が、使用時の視線の方向に対して下側に向けられる
   請求項３または４記載の反射装置。
6. 【請求項６】 前記凹曲線のピッチが５０μｍ以下であ
   る請求項１ないし５のいずれかに記載の反射装置。
7. 【請求項７】 連続する所定数の凹曲線を１組としたと
   きに、前記１組内では凹曲線のピッチが相違するものを
   含んでおり、且つ前記１組の凹曲線を１単位としてこれ
   が繰り返して形成されている請求項１ないし６のいずれ
   かに記載の反射装置。
8. 【請求項８】 １組の凹曲線の幅寸法が１２０μｍ以上
   である請求項７記載の反射装置。
9. 【請求項９】 断面が凹曲線となる凹面が前記断面と交
   叉する方向へ縞状に延びている請求項１ないし８のいず
   れかに記載の反射装置。
10. 【請求項１０】 断面が凹曲線となる凹面が前記断面と
    交叉する方向へ縞状に形成されており、且つ前記反射面
    を平面として見たときに、前記凹面の縞が曲線状に延び
    ている請求項１ないし８のいずれかに記載の反射装置。
11. 【請求項１１】 前記縞状に延びる凹面には、前記縞を
    横断する溝が間隔を開けて形成されている請求項９また
    は１０記載の反射装置。
12. 【請求項１２】 前記溝の断面形状が、前記凹曲線と相
    似形である請求項１０または１１記載の反射装置。
13. 【請求項１３】 シート表面の断面が凹曲線の並ぶ形状
    であり、このシート表面に反射金属膜が成膜されて前記
    反射面が形成されている請求項１ないし１２のいずれか
    に記載の反射装置。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし１３のいずれかに記載
    の反射装置が、表示体セルの表示面側と逆側の外面にお
    いて、反射面がセル側に向けられた状態で設置されてい
    ることを特徴とする表示装置。
15. 【請求項１５】 請求項１ないし１３のいずれかに記載
    の反射装置が、表示体セルの内部において、反射面が表
    示面側に向けられた状態で設置されていることを特徴と
    する表示装置。
16. 【請求項１６】 隣接する凹曲線の境界部と凹曲線の底
    部との間の高さ寸法が、表示セルのギャップ寸法の１／
    ５以下である請求項１５記載の表示装置。
17. 【請求項１７】 凹曲線の接線が表示セルの表示面と成
    す角度をθとし、この角度θの最大絶対値をθｎ、表示
    面の垂線に対する表示セルの有効視野角をθｔとしたと
    きに、前記θｎがθｔのほぼ１／２である請求項１４な
    いし１６のいずれかに記載の表示装置。