CN100432710C - 反射体及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于半透射型反射体、即使形成开口也可以确保高反射率的反射体及具备其的液晶显示装置。其中，凹部(31)的开口面(S)的形状被形成为大致椭圆形。并且该开口面(S)的形状为：与沿着大致椭圆形的长轴方向通过凹部(31)的最深点(P)的第1剖面线(X)平行的大致直线部分(L)被形成为大致椭圆形的一部分。凹部(31)以从通过最深点(P)的第1剖面线(X)向深度方向扩展的第1剖面为基准成非对称形状，以从和该第1剖面线(X)正交的第2剖面线(Y)向深度方向扩展的第2剖面为基准成对称形状。凹部(31)被设定为：与第1剖面的最大倾角(R1)相比，第2剖面的最大倾角(R2)较大。

Description

反射体及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及具有非对称形状的凹部的反射体及液晶显示装置，详细来说，涉及即使扩大透射开口也能抑制反射特性的降低的反射体及液晶显示装置。
背景技术
移动电话或者便携式游戏机等便携式电子设备中，其电池驱动时间对使用的便利性有很大影响，因而作为显示部分具备一种可以抑制消耗功率的反射型液晶显示装置。反射型液晶显示装置例如具备：使从其前面入射的外光全反射的反射体、或将从其前面入射的外光反射的同时使从后方来的背光透射的反射体等。为了将反射光率提高到最大限度，已知的是在这种反射体上形成大量细微的凹部或者凸部(例如专利文献1)。
专利文献1：日本特开平11-52110号公报
这些反射体中，特别是反射外光的同时使从后方来的背光透射的反射体，被称为半透射性反射体等。半透射性反射体是通过例如：喷砂器、光刻法或者这些的组合，在表面形成了大量细微凹部的金属薄膜的一部分上，形成使从背光源等照明装置发出的光向液晶显示面板透射的开口。由此，通过外光及照明装置中的任意光源即可将液晶显示面板明亮地照明。
但是，如上所述的现有反射体中，各个凹部或者凸部的形状，尤其是剖面形状并没有进行倾斜角的分布状态的控制，其反射特性成为以正反射角为中心在较窄的范围内呈对称形状的所谓高斯分布型，因此，如果半透射反射体形成开口，则广视角区域的反射率显著降低。因此，会有明亮度降低并且画面视角狭小、易见度(見やすさ)显著恶化的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供一种适用于半透射型反射体、即使形成有开口也可以确保高反射率的反射体及具备其的液晶显示装置。
为达成上述目的，本发明提供一种反射体，其是在基材的一面上形成有多个凹部而构成的反射体，其特征在于，在分别将通过所述凹部的最深点的剖面规定为第1剖面、将在所述最深点与所述第1剖面正交的剖面规定为第2剖面时，所述凹部的形状为：以所述第1剖面为基准呈非对称形状，同时，以所述第2剖面为基准时呈对称形状，所述凹部的开口面形状形成为，以沿着所述第1剖面的方向为长轴的大致椭圆形；并且通过使所述第2剖面的最大倾角大于所述第1剖面的最大倾角，可以相对于入射光在宽的受光角范围内具有高的反射强度。
所述凹部的开口面也可以形成为：所述大致椭圆形的一部分包括在沿着所述第1剖面的方向上延伸的大致直线的形状。
所述第1剖面的最大倾角优选被设定在5°～25°的范围内，所述第2剖面的最大倾角优选被设定在15°～28°的范围内。此外，本发明还提供一种液晶显示装置，其特征在于，其具备：如上所述的反射体；一对基板；以及设置在这些基板之间的液晶层。
发明效果
根据本发明的反射体，凹部的开口面的形状形成为以沿着第1剖面的方向为长轴的大致椭圆形，由此，即使形成作为半透射型反射体的反射体，并设置用于透射照明光的开口，也可以保持高反射率。因此，在作为液晶显示装置的反射体而使用时，可以在广视角范围内进行明亮的图像显示。
附图说明
图1是表示具有本发明的反射体的液晶显示装置的剖视图；
图2是图1所示反射体的放大立体图；
图3是图1所示反射体的开口附近的放大俯视图；
图4是将构成反射体的凹部放大的三视图；
图5是表示本发明的反射体的验证结果的曲线图；
图6是表示将构成反射体的凹部放大的三视图；
图7是表示本发明的反射体的验证结果的曲线图；
图8是表示将构成反射体的凹部放大的三视图；
图9是表示本发明的反射体的验证结果的曲线图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是大致表示具备本发明的反射体的液晶显示装置的放大剖视图。液晶显示装置1由液晶显示面板9和作为照明装置的背光源5构成，该液晶显示面板9是将夹持着液晶层30而对置的由透明玻璃等构成的第1基板10和第2基板20，通过呈环状设置在这两片基板10、20的周边部分的密封材料40粘接并一体化而形成的。
第1基板10的液晶层30一侧按顺序层叠形成有：用于在半透射性反射膜(反射体)12上形成凹部(微凹)31的有机膜(基材)11、使入射到液晶显示装置1中的光反射或者使从背光源5发出的光透射的半透射性反射膜(反射体)12、用于进行彩色显示的滤色片13、用于被覆从而保护有机膜11和半透射性反射膜12并使由有机膜11或者滤色片13引起的凹凸平坦化的涂层膜14、用于驱动液晶层30的电极层15、用于控制构成液晶层30的液晶分子的取向的取向膜16。另外，在第2基板20的液晶层30一侧按顺序层叠形成有电极层25、涂层膜24、取向膜26。
滤色片13例如可以通过使作为光的三原色的R、G、B三种颜色反复构图(パタ一ン)从而形成。此外，各滤色片13之间，为了防止光在相邻的滤色片13之间混色，形成一般被称为黑色矩阵的遮光壁35。由这种遮光壁35区隔的一个一个区域构成像素区域36。
在第1基板10的液晶层30一侧的相反一侧(第1基板10的外面一侧)设置有偏振片18，在第2基板20的液晶层30一侧的相反一侧(第2基板20的外面一侧)按顺序层叠有相位差板27和偏振片28。另外，在第1基板10的偏振片18外侧，设置有作为在液晶显示装置1中进行透射显示用的照明装置的背光源5。
设置有机膜(基材)11是为了给予在其上形成的半透射性反射膜12以凹部31从而有效散射反射光。这样，通过在半透射性反射膜12上形成凹部31，可以有效反射入射到液晶显示装置1中的外光，因此，可以实现利用外光反射照明时的明亮显示。
作为实现这种反射膜的方法优选采用：例如，以金属块作为样板毛坯(マスタブランクス)，在其表面上利用对应上述剖面形状的微小的加工工具在控制各凹部形状(深度、间距、剖面形状)的同时进行加工，按压由这样得到的表面仿型而得到的加工模具、从而进行形状加工等的方法。
半透射性反射膜12可以由例如铝等高反射率的金属薄膜等形成。在半透射性反射膜12上，对应液晶显示面板9的各像素形成有开口32。这样的开口32可以使从背光源(照明装置)5照射的光透过由金属薄膜等形成的半透射性反射膜12。
通过如上结构，液晶显示装置1，例如在中午的室外等处，在外光N入射到液晶显示面板9中时，被由金属薄膜等形成的半透射性反射膜12的开口32以外的反射区域反射，可以明亮地照亮液晶显示面板9。
另一方面，在夜间或者阴暗的室内等外光不足的环境下，使背光源5点亮，从背光源5照射出的照明光B透过半透射性反射膜12的开口32从而明亮地照亮液晶显示面板9。这样，液晶显示装置1中，作为光源使用外光及背光源5中的任意一个，均可通过半透射性反射膜12的作用而高亮度地照亮液晶显示面板9。
图2是表示包括有机膜11和在其上形成的半透射性反射膜12的部分的立体图。如该图所示，有机膜11的表面上，连续形成其内表面成为椭圆球面一部分的大量凹部11a，并在该面上层叠半透射性反射膜12。通过这种在有机膜11的表面上形成的凹部11a，在半透射性反射膜12上形成凹部31。而且，大量凹部分别上下或者左右重合而形成的情况下，可以减少反射膜表面的平坦面，进一步得到广视角且明亮的反射光，因而是优选的。
另外，在半透射性反射膜12的一部分上形成有矩形开口32。这种开口32，例如，可以通过刻蚀等形成。通过这种结构，半透射性反射膜12可以在使从背光源5发出的照明光B透过开口32的同时，在形成大量凹部31的反射区域33有效反射外光N。
图3是将本发明的反射体的一部分放大并从上面看的俯视图。在半透射性反射膜12上，无规则(随机)地形成大量开口形状为大致椭圆形的凹部31。此外，具有由这种凹部31围绕的开口32。这种开口32被形成为例如对应液晶显示面板9(参照图1)的各像素。
图4是将凹部之一放大的三视图。如图4中a所示，凹部31形成为其开口面S的形状为大致椭圆形。本发明中该开口面S的形状进而也可以为：与沿着大致椭圆形的长轴方向、通过凹部31的最深点P(参照图4中a、b)的第1剖面线X平行的大致直线部分L被形成为大致椭圆形的一部分。在这样形成了大致直线部分的情况下，可以减少凹部的开口面积，并且可以增加在反射板的规定范围内的区域形成的凹部的数量，因此，可以在更广的视角内得到明亮的反射光。
凹部31以从通过最深点P的第1剖面线X向深度方向扩展的第1剖面(参照图4中的b)为基准成非对称形状，以从和该第1剖面线X正交的第2剖面线Y向深度方向扩展的第2剖面(参照图4中的c)为基准成对称形状。
此外，凹部31被设定为：与图4中的b所示第1剖面的最大倾角R1相比，图4的c所示第2剖面的最大倾角R2更大。例如，第1剖面的最大倾角R1优选在5°～25°的范围内，例如可以设定为13.5°，第2剖面的最大倾角R2优选在15°～28°的范围内，例如可以设定为19.1°。另外，凹部31的第1剖面处的曲线半径可以设定为例如40μm，第2剖面处的曲线半径可以设定为例如20μm。
第1剖面的最大倾角R1大于25°时，由于从椭圆接近球形形状，因此，很难大幅度改善观察者方向的反射强度，另外，小于5°时，虽然相对于从前方来的入射光可以得到充分亮度，但是，椭圆率太大，恐怕会因为光的分光而产生虹。另外，第2剖面的最大倾角R2大于28°时，会给观察者较暗的印象，小于15°时，正面(受光角0°)附近的反射光强度降低，仍然会给以较暗的印象，因而并非优选的。
从凹部31的开口面S到最深点P的凹部31的深度D可以设定为例如1.1μm。另外，凹部31的第1剖面线X方向的宽度A，可以设定为例如18.6μm。从凹部31的第2剖面线Y方向的直线部分L到第1剖面线X的宽度B1，可以设定为例如2.0μm，从第1剖面线X到开口S的大致椭圆形状的顶部Q的宽度B2，可以设定为例如6.5μm。
作为凹部的开口面形状的大致椭圆形状中，沿着第1剖面线X方向的长轴的半径α和沿着第2剖面线Y方向的短轴的半径β的比(α/β)(纵横尺寸比)优选为1.1～1.8，更优选为1.2～1.7。
纵横尺寸比小于1.1时成为近似球的形状，因为，俯视来看反射板时，在针对上下方向的较宽范围内很难得到所预期的反射特性，因而并非优选的。另外，超过1.8时，虽然可以得到上下方向上的预期的反射特性，但是，在针对左右方向的较宽范围内很难得到所预期的反射特性，因而并非优选的。
被形成在反射板上的多个凹部优选分别被形成为：平行于第1剖面线X的大致直线部分L设置在远离观察者的观察点的方向上，较佳。
由此，将本发明的反射板用于液晶显示装置中的情况下，在相对于液晶显示装置的显示面的法线方向20度的范围内反射光量变多，反射光量在接近观察者的观察点的方向上的分布变高，并且，可以扩展反射光量较高的区域，因此，在实用的观察点上，尤其在所述法线方向和主要观察方向所成角度为0～20度的范围内，可以实现明亮显示(画面)的液晶显示装置。
通过将凹部31形成为以上这样的形状，即使作为半透射性反射膜12形成反射体并设置用于透射照明光的开口32，也可以高高地保持反射率，用作液晶显示装置的反射体的情况下，可以在广视角范围内进行明亮图像的显示。
实施例1：
本申请的申请人验证了如上所述本发明的反射体的反射特性。验证时，准备两个如图4所示、形成有大量开口面形状为大致椭圆形的凹部的反射体，一方形成有面积比30％的透射开口，而另一方未形成透射开口(全反射)。另外，作为比较例，准备两个形成有大量开口面形状为大致圆形的现有凹部的反射体，一方形成面积比30％的透射开口，而另一方未形成透射开口(全反射)。图5表示本发明的例子和比较例的反射体的反射特性的验证结果。
此外，反射体的反射特性表示的是，在反射面上，以入射角30°(与从立于反射面的垂线(法线)的一侧进行观察的观察者的观察点相反一侧照射的外光的光轴所成的角度)照射外光，使观察方向(受光角)从垂线位置(法线位置)(0°)摆到70°时的受光角(°)和明亮度(反射率)的关系。
根据图5可以验证：开口面形状为大致椭圆形的本发明的反射体中，在形成有透射开口的和未形成的任意一个中，受光角为0°～50°的极宽范围内均可得到较高的反射强度。另一方面，开口面形状为大致圆形的本发明的反射体中，形成有透射开口的和未形成的任意一个中，均为所谓高斯分布型的反射强度，只有受光角在20°～40°的狭小范围内才能得到较高的反射强度，并且，即使在这样的范围内，也会因为受光角的变化而引起反射强度的急剧变化。根据该验证结果可以确认，如果将本发明的反射体作为液晶显示装置的反射体来使用，在广视角范围内可得到明亮的图像显示。
实施例2：
本申请的申请人验证了本发明的反射体的反射特性。验证时，准备两个如图6的三视图所示的、形成有大量开口面形状为大致椭圆形凹部的反射体，一方形成面积比30％的透射开口，而另一方未形成透射开口(全反射)。凹部各部分的曲率半径、深度及最大倾角如图中标记所示。另外，作为比较例，准备两个形成有大量开口面形状为大致圆形的现有凹部的反射体，一方形成面积比30％的透射开口，而另一方未形成透射开口(全反射)。图7表示本发明的例子和比较例的反射体的反射特性的验证结果。
根据图7可以验证：开口面形状为大致椭圆形的本发明的反射体中，在形成有透射开口的和未形成的任意一个中，受光角在-10°～30°的极宽范围内均可得到较高的反射强度。另一方面，开口面形状为大致圆形的本发明的反射体中，形成有透射开口的和未形成的任意一个中，均为所谓高斯分布型的反射强度，只有受光角在30°附近的狭小范围内才能得到较高的反射强度，并且，即使在这样的30°附近的范围内，也会因为受光角的变化而引起反射强度的急剧变化。根据该验证结果可以确认，如果将本发明的反射体作为液晶显示装置的反射体来使用，在广视角范围内可得到明亮的图像显示。
实施例3：
本申请的申请人验证了本发明的反射体的反射特性。验证时，准备两个如图8的三视图所示的、形成有大量开口面形状为大致椭圆形凹部的反射体，一方形成面积比30％的透射开口，而另一方未形成透射开口(全反射)。凹部各部分的曲率半径、深度及最大倾角如图中标记所示。另外，作为比较例，准备两个形成有大量开口面形状为大致圆形的现有凹部的反射体，一方形成面积比30％的透射开口，而另一方未形成透射开口(全反射)。图9表示本发明的例子和比较例的反射体的反射特性的验证结果。
根据图9可以验证：开口面形状为大致椭圆形的本发明的反射体中，在形成有透射开口的和未形成的任意一个中，受光角在10°～40°的极宽范围内均可得到较高的反射强度。另一方面，开口面形状为大致圆形的本发明的反射体中，形成有透射开口的和未形成的任意一个中，均为所谓高斯分布型的反射强度，受光角只有在30°附近的狭小范围内才能得到较高的反射强度，并且，即使在这样的30°附近的范围内，也会因为受光角的变化而引起反射强度的急剧变化。根据该验证结果可以确认，如果将本发明的反射体作为液晶显示装置的反射体来使用，在广视角范围内可得到明亮的图像显示。

Claims (7)

1.一种反射体，其是在基材的一面上形成有多个凹部而构成的反射体，其特征在于，
在分别将通过所述凹部的最深点的剖面规定为第1剖面、将在所述最深点与所述第1剖面正交的剖面规定为第2剖面时，所述凹部的形状为：以所述第1剖面为基准呈非对称形状，同时，以所述第2剖面为基准时呈对称形状，
所述凹部的开口面形状形成为，以沿着所述第1剖面的方向为长轴的大致椭圆形；并且通过使所述第2剖面的最大倾角大于所述第1剖面的最大倾角，可以相对于入射光在宽的受光角范围内具有高的反射强度。
2.如权利要求1所述的反射体，其特征在于，
相对于入射光的受光角在0°～50°。
3.如权利要求1所述的反射体，其特征在于，
所述第1剖面的最大倾角被设定在5°～25°的范围内，所述第2剖面的最大倾角被设定在15°～28°的范围内。
4.如权利要求1所述的反射体，其特征在于，
将所述大致椭圆形的、沿所述第1剖面的长轴半径α和沿所述第2剖面的短轴半径β的纵横尺寸比(α/β)设定在1.1～1.8的范围内。
5.如权利要求1所述的反射体，其特征在于，
将所述大致椭圆形的、沿所述第1剖面的长轴半径α和沿所述第2剖面的短轴半径β的纵横尺寸比(α/β)设定在1.2～1.7的范围内。
6.如权利要求1所述的反射体，其特征在于，
所述凹部的开口面形成为，所述大致椭圆形的一部分包含在沿所述第1剖面的方向上延伸的大致直线的形状。
7.一种液晶显示装置，其特征在于，
具备如权利要求1～6所述的反射体；一对基板；以及设置在这些基板之间的液晶层。
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