JP3742038B2 - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロントライトを用いる反射型の液晶表示装置およびバックライトを用いる半透過型の液晶表示装置と、それらの製造方法に関し、さらに言えば、モアレ（干渉）を低減して表示品質を向上させることができるこれらの液晶表示装置と、それらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置の表示方式による分類として、透過型（transmissive type）と反射型（reflective type）がある。透過型液晶表示装置は、表示情報を可視化するために「照明光源（バックライト）」を必要とし、背面からの面状のバックライト光を液晶表示パネルで時間的空間的に変調して情報を表示するものである。これに対して、反射型液晶表示装置は、専用のバックライトを持たず周囲光を表示に利用するものであり、従って暗い場所では使用できない。一般には照明の条件が良くないので、表示性能は透過型液晶表示装置より劣る。
【０００３】
反射型液晶表示装置の特徴は、液晶表示モジュールの電力消費の大部分を占めるバックライトが不要となる（或いは常時点灯する必要がない）ことであり、この低消費電力の利点から、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等、電池駆動の携帯機器用に好適である。さらに、表示モジュールが薄くコンパクトになるという利点もある。
【０００４】
反射型液晶表示装置の場合、周囲からの光を利用して表示を行うが、外光が期待できない環境下での使用を想定して、「フロントライト」と称する光源を備えることが多い。ここで、フロントライトは、側面に小さな補助光源を設けた前面導光板を有する構造である。
【０００５】
反射型液晶表示装置の他のタイプとして、半透過型（透過反射兼用型）と呼ばれるタイプもある。これは、反射板に網点状に微細な穴を設けて半透過性としたもので、周囲が暗いときはバックライトの光拡散板として働き、明るいときは光拡散反射板として働くように構成されている。
【０００６】
なお、反射型液晶表示装置では、液晶層の背面に拡散性の反射板が配置されるが、当該反射板を液晶セルの外側に配置するタイプと、液晶セルの内部に配置するタイプの２つに大別される。反射型カラー液晶表示装置としては後者が適用され、反射板のミクロな凹凸形状やその分布を制御する方法で、反射光分布の設計を適切に行うことにより、特定方向の明るさを増大させている。
【０００７】
また、背面ガラス基板の上に形成された金属電極を反射板として使用するものもある。これは、反射型液晶表示装置においては、入射した外光をできるだけ効率よく反射させるように反射率を高める必要があるためである。例えば、特開平８−１０１３８４号公報では、反射率が高く電気抵抗値の低いアルミニウムを用いて、反射板としての機能と電極としての機能を兼ね備えた反射電極を形成する方式が提案されている。また、反射電極面に凹凸を設けて光散乱機能を付与した液晶セルと位相板と偏光板を用いて表示を行う方式や、反射電極の凹凸をメルト法により形成する方式も公知である（特開２０００−３３０１４号公報参照）。
【０００８】
図６と図７に、従来のフロントライトを用いた反射型液晶表示装置の概略構成を示す。図６はその全体構造を概念的に示す断面図であり、図７は観測者側から見たその平面図を概念的に示したものである。
【０００９】
図６に示すように、本従来例の反射型液晶表示装置は、反射型液晶表示パネル１１と、偏光部１２と、フロントライト用の光源部２１および導光板２２とを備えている。ここでは、液晶表示パネル１１として、凹凸状の表面を持つ反射板（図示せず）を内部に設ける方式を採用している。偏光部１２は、偏光フィルムに（λ／２）板や（λ／４）板が積層された構造を持つ。
【００１０】
光源部２１と導光板２２を含んでなるフロントライトは、液晶表示パネル１１に対して手前側（観測者側）に配置され、フロントライト点灯時には、ＬＥＤ、冷陰極ランプ（ＣＣＦＬ）等による光源部２１からの光を、プリズム形状の導光板２２内で面内均一にして液晶表示パネル１１に照射する。また、液晶表示パネル１１内部で反射された光を再度、観測者側へ透過させる。なお、ＰＤＡ用途等の場合には、フロントライトの上（観測者側）にタッチパネルが積層されることが多い。
【００１１】
フロントライトの導光板２２における光の伝播を説明する断面図を、図８に示す。同図に示すように、導光板２２の観測者側の面（出射面）には、光が伝播する伝播部２２ａと、液晶表示パネル１１側に光を反射させる反射部２２ｂとが規則的に形成されている。互いに隣接する一つの伝播部２２ａと一つの反射部２２ｂからなる部分は、「プリズム」と呼ばれる。従って、導光板２２の観測者側の面には、同じプリズムが周期的に配置されて「プリズム列」を形成している。また、各プリズムに形成された溝は、「プリズム溝」と呼ばれる。当該プリズム列の周期は、プリズム溝のピッチＰに等しい。
【００１２】
導光板２２は、光源部２１からの光を入射面２２ｃを介して受光すると、その光を反射部２２ｂで面内均一にして液晶表示パネル１１に入射させる。導光板２２はまた、液晶表示パネル１１内の反射板１１３で反射された光を、伝播部２２ａを介して観測者側へ透過させる。
【００１３】
なお、導光板２２の液晶表示パネル１１側の出射面２２ｄには、通常、フレネル反射を低減するために反射防止（ＡＲ、Anti-Reflection）層が積層される。
【００１４】
図７は、本従来例の反射型液晶表示装置の観測者側から見た平面図であり、手前にフロントライトの光源部２１および導光板２２を示し、その後方に液晶表示パネル１１内に設けられた反射板１１３を示している。ここで、導光板２２におけるプリズム列（プリズム溝）が液晶表示パネル１１の横方向配線となす角度をθとする（θ≠０゜）。なお、図６は図７中のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００１５】
反射板１１３は、凹凸状の反射パターンを表面に有している。その１画素ＰＸ１１についての反射パターンを図７（ｂ）に示す。カラー表示を行う液晶表示パネルでは、ＲＧＢ（Red, Green, Blue）に対応する３つの素子ＥＬ１１，ＥＬ１２，ＥＬ１３により１画素ＰＸ１１を形成しているが、３つの素子ＥＬ１１，ＥＬ１２，ＥＬ１３は同一の反射パターンで形成されている。
【００１６】
図７（ｃ）には、３つの素子ＥＬ１１，ＥＬ１２，ＥＬ１３よりなる１画素ＰＸ１１の概念的なモデルを示す。３つの素子ＥＬ１１，ＥＬ１２，ＥＬ１３が同一の反射パターンで形成されているので、図７（ｃ）では全素子ＥＬ１１，ＥＬ１２，ＥＬ１３を同一色で塗りつぶしてある。なお、Ｌは画素ＰＸ１１の配列ピッチである。
【００１７】
上述したように、反射型液晶表示装置は通常、外部からの光を利用して表示を行うものであり、フロントライトは外光が期待できない環境下でのみ必要となるものであるから、フロントライトの設計は、液晶表示パネル１１の特性や表示品質を損なわないようにすることが重要である。
【００１８】
まず、反射型液晶表示装置の表示品質に関連して留意すべき現象として、フロントライトの導光板２２におけるプリズム溝ピッチと反射型液晶表示パネル１１のパネル配線とで形成される「モアレ（干渉）」がある。以下、このモアレを「第１モアレ」と呼ぶ。
【００１９】
「第１モアレ」は、フロントライトの点灯の有無に関わらず認められるが、この第１モアレの発生を防ぐために、一般的には以下の二つの設計手法がとられている。
【００２０】
第１の設計手法は、フロントライトの導光板２２のプリズム溝ピッチＰと液晶表示パネル１１の画素ピッチＬとを等しくし（Ｐ＝Ｌ）、かつ、導光板２２のプリズム列（プリズム溝）が液晶表示パネル１１の横方向配線となす角度θをゼロとする（θ＝０°）手法である。第２の設計手法は、導光板２２のプリズム溝ピッチＰとプリズム列（プリズム溝）が液晶表示パネル１１の横方向配線となす角度θとを、第１モアレが視認されなくなる条件を満足するように任意に設定する手法である。第２の設計手法では、輝線および暗線の発生が懸念され、光利用効率が第１の設計手法に比較して劣るため、第１の設計手法が一般的に採用される。なお、第１の設計手法では、ＲＧＢの各ストライプは、導光板２２のプリズム列と垂直にする必要がある。
【００２１】
次に、フロントライトの点灯時に認められる、導光板２２直下での鏡面反射によるモアレがある。以下、これを「第２モアレ」と呼ぶ。
【００２２】
フロントライトは、図６から分かるように一種の回折格子であり、液晶表示パネル１１に入射するのは反射部２２ｂで反射された光であるが、例えば、偏光部１２の表面で反射した光は再度、導光板２２に入り、その後、伝播部２２ａを介して観測者側に出る。つまり、この光は２回、回折格子を通過することになるから、各次数の揃った光（０次→１次若しくは１次→０次）同士が互いに干渉して「第２モアレ」が生成される。
【００２３】
この第２モアレに対する対策（第３の設計手法）としては、偏光部１２の表面での鏡面反射を極力抑えることが有効である。例えば、表面に拡散性を付与した偏光板を用いることで、低減が可能である。なお、「アンチグレア処理」と呼ばれる方法で偏光部１２の表面に拡散ビーズを設けることにより、空気との境界で光を散乱させて拡散性を得る手法もある。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の反射型液晶表示装置においては、液晶表示パネル１１の反射板１１３の凹凸パターンは、図７で示したように、各素子ＥＬ１１、ＥＬ１２，ＥＬ１３の内部、または１画素ＰＸ１１の内部でランダムに形成されているものの、隣り合う素子ＥＬ１１、ＥＬ１２，ＥＬ１３の間では同じである。これは、例えば液晶表示パネル１１全体にわたってランダムな凹凸パターンを作成した場合、乱数等を用いて作成したとしても、局所的に反射特性が異なってしまう可能性があるためである。
【００２５】
また、１画素単位でランダムに凹凸パターンを作成した場合には、隣り合うＲＧＢ素子同士で反射特性が異なる可能性があり、制御が難しい。さらに、微細パターンであるため、パターンを形成するためのマスク設計等の効率を考えると、基本パターンはある程度小さい領域とすることが望ましい。
【００２６】
さらに、フロントライト点灯時に認められる「第３のモアレ」として、反射型液晶表示パネル１１の反射板１１３の凹凸パターンによって生じるモアレがある。つまり、図１０の反射板１１３の概略断面図に示すように、反射板１１３の表面の凹凸パターンは、１素子（設計によっては１画素）内ではランダムに形成されているため、その凹凸パターンの隣り合う凹凸間、あるいは凸同士間または凹同士間で反射された光同士が互いに干渉しあう恐れがある。
【００２７】
ここで、上述の第１の設計手法（Ｐ＝Ｌ、θ＝０°）を採用した場合には、図７に示すように、１素子（または１画素）が、導光板２２のプリズム溝の繰り返しパターンの配置方向と同じ方向にそれと同じ周期で繰り返されるため、第３のモアレはさらに助長され、その結果、プリズム溝に平行なモアレが生じる。実際、発明者が、反射板１１３の凹凸パターンまでを作製したＴＦＴ基板の上に、第１の設計手法を採用したフロントライトを置いて点灯したところ、プリズム列と同一方向に色の付いた干渉光が認められた。
【００２８】
この第３モアレは、第２のモアレ対策と同様に、偏光部１２の表面処理等によって拡散性を付与すれば低減は可能である。しかし、そうすると、反射板１１３として拡散性の低い（即ち、平坦部が多く指向性の高い）形状を用いた場合に、コントラストおよび視認性が落ちる、という問題を生じる。よって、この方法では第３モアレを抑制ないし解消することはできない。
【００２９】
偏光部１２の表面処理等によるこの方法以外に、フロントライトの導光板２２と偏光部１２の間を樹脂で埋めることによって視認性の向上を図る手法も考えられる。しかし、この手法では、樹脂の存在によって屈折率差が小さくなるために光が拡散し難くなるから、偏光部１２の表面処理による効果が却って期待できなくなる。よってこの手法は採用できない。
【００３０】
さらに、上述した第１の設計手法（Ｐ＝Ｌ、θ＝０°）では、導光板２２のプリズム列と反射型液晶表示パネル１１の横方向配線とが平行になるように配置する必要があるが、各部材のバラツキやクリアランス、或いは組み立て精度の問題から、完全にθ＝０°とすることは現実的に難しい。ここで、θ≠０°となると、光の干渉位置がずれるので、第３モアレがいっそう視認されやすくなる、という問題もある。
【００３１】
上記説明は、フロントライトを用いた反射型液晶表示装置について行ったが、フロントライトの代わりにバックライトを用い、１素子内のある領域に透過部を設けることによって暗所での表示を得る「半透過型」の液晶表示装置においても、同様のモアレが起こり得る。バックライトの場合、輝度向上のためにプリズムシートやプリズム導光板を使用するのが一般的であり、このプリズム溝の周期性と透過部の周期性との関係により、光の干渉が生じる可能性があるからである。
【００３２】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、液晶表示パネルの反射板の凹凸パターンによって生じる「第３モアレ」を効果的に低減することができる、反射型または半透過型の液晶表示装置と、その製造方法を提供することを目的とする。
【００３３】
本発明の他の目的は、表示制御やパターン形成のためのマスク設計に効率低下をもたらすことなく「第３モアレ」を低減することができる、反射型または半透過型の液晶表示装置と、その製造方法を提供することにある。
【００３４】
本発明のさらに他の目的は、表示品質を向上させることができる反射型または半透過型の液晶表示装置と、その製造方法を提供することにある。
【００３５】
ここに明記しない本発明のさらに他の目的は、以下の説明および添付図面から明らかになる。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
（１） 上記課題を解決するために、本発明の第１の観点の液晶表示装置は、凹凸パターンを持つ反射板と、複数のプリズム溝が平行に配置された導光板を持つフロントライトとを備えてなる反射型の液晶表示装置において、 前記反射板の凹凸パターンが、アレイ状に配置された複数のブロックの組合せから構成されており、
複数の前記ブロックの各々が、前記プリズム溝の配置方向と同一方向の両端で連続性を持つ１素子分または１画素分の基本凹凸パターンと、その基本凹凸パターンを前記プリズム溝の配置方向と同一方向に分割して得られるＮ個（Ｎは任意の正整数）の要素を１個ずつ循環的にずらせて形成した（Ｎ−１）個の変形基本凹凸パターンとを、前記プリズム溝の配置方向に対して垂直方向に順次並べたものであることを特徴とする。
【００３７】
（２） 本発明の第１の観点の液晶表示装置では、前記反射板の凹凸パターンが、アレイ状に配置された複数のブロックの組合せから構成されている。そして、複数の前記ブロックの各々が、前記プリズム溝の配置方向と同一方向の両端で連続性を持つ１素子分または１画素分の基本凹凸パターンと、その基本凹凸パターンを前記プリズム溝の配置方向と同一方向に分割して得られるＮ個（Ｎは任意の正整数）の要素を１個ずつ循環的にずらせて形成した（Ｎ−１）個の変形基本凹凸パターンとを、前記プリズム溝の配置方向に対して垂直方向に順次並べたものである。従って、前記ブロックがアレイ状に配置される前記反射板の全体でも、同一種の要素（すなわち同一の凹凸パターン）がプリズム溝の配置方向に対して斜め方向に連続する。
【００３８】
例えば、３つの素子で１つの画素を形成している（ストライプ配列の）カラー液晶表示装置の場合に、１つの素子を基本凹凸パターンとして３個の要素に分割し、それらの要素を１個ずつ循環的にずらせて順次並べれば、前記反射板の同一凹凸パターンの連続する方向と前記プリズム溝との角度はほぼ４５°となる。これにより、前記反射板の凹凸パターンで生じるモアレが視認され難くなり、その結果、表示品質を向上させることができる。
【００３９】
特に、フロントライトの導光板におけるプリズム溝ピッチと液晶表示パネルのパネル配線とで形成される（第１の）モアレ対策に、プリズム溝ピッチと画素ピッチとを等しくし、かつ、プリズム列が液晶表示パネルの横方向配線となす角度をゼロとする設計手法を採用した場合には、１素子（あるいは１画素）が前記プリズム溝の配置方向と同じ方向に同じ周期で繰り返されて（第３の）モアレの生成が助長されていた。しかし、本発明では、前記反射板の凹凸パターンの連続性が、前記プリズム溝の配置方向とは異なる方向に意図的に付与されるため、（第３の）モアレが効果的に解消され、その改善効果は大きい。
【００４０】
また、前記導光板の直下での鏡面反射による（第２の）モアレ対策として採られる偏光板の表面処理とは別の手法で（第３の）モアレを低減できるので、偏光板に拡散性を付与しすぎて却って視認性を落とすようなこともない。
【００４１】
また、高々Ｎ個の素子または画素分の凹凸パターン（ブロック）がアレイ配列されて前記反射板の凹凸パターンが形成されるので、表示制御やパターンを形成するためのマスク設計に効率の低下をもたらすことなく、比較的簡単な反射板のパターン形成によりモアレを低減して、表示品質を改善し得る。
【００４２】
（３） 本発明の第２の観点の液晶表示装置は、
凹凸パターン及び光透過部を持つ反射板と、複数のプリズム溝が平行に配置された導光板を持つバックライトとを備えてなる半透過型の液晶表示装置において、 前記反射板の凹凸パターンが、アレイ状に配置された複数のブロックの組合せから構成されており、
複数の前記ブロックの各々が、前記プリズム溝の配置方向と同一方向の両端で連続性を持ち且つ少なくとも１個の透過部を持つ１素子分または１画素分の基本凹凸パターンと、その基本凹凸パターンを前記プリズム溝の配置方向と同一方向に分割して得られるＮ個（Ｎは任意の正整数）の要素を１個ずつ循環的にずらせて形成した（Ｎ−１）個の変形基本凹凸パターンとを、前記プリズム溝の配置方向に対して垂直方向に順次並べたものであることを特徴とする。
【００４３】
（４） 本発明の第２の観点の液晶表示装置では、第１の観点の液晶表示装置と同様の理由により、同様の効果が得られる。
【００４４】
すなわち、バックライトを用いる半透過型の液晶表示装置では、輝度向上のために用いられるプリズムシートやプリズム導光板のプリズム溝と透過部の連続性とで形成されるモアレに対し、前記透過部の連続性が前記プリズム溝の配置方向とは異なる方向に意図的に付与されるので、モアレが視認されにくくなり、表示品質を向上させることができる。
【００４５】
例えば、３つの素子で１つの画素を形成している（ストライプ配列の）カラー液晶表示装置の場合に、１つの素子を基本凹凸パターンとして３個の要素に分割し、それらの要素を１個ずつ循環的にずらせて順次並べれば、前記反射板の同一凹凸パターンの連続する方向と前記プリズム溝との角度はほぼ４５°となる。これにより、前記反射板の透過部で生じるモアレが視認され難くなり、その結果、表示品質を向上させることができる。
【００４６】
（５） 本発明の第１または第２の観点の液晶表示装置の好ましい例では、複数の前記ブロックの各々が、前記基本凹凸パターンと前記変形基本凹凸パターンをＭ個（Ｍは任意の正整数、ただしＭ≦Ｎ）の画素分含む。例えば、３つの素子で１つの画素を形成しているカラー液晶表示装置の場合、１つの素子を基本凹凸パターンとして３個の要素に分割する場合には、１個のブロックは画素１個分の凹凸パターンを持つことになるし、また、１つの素子を６個の要素に分割する場合には、１個のブロックは画素２個分の凹凸パターンを持つことになる。このように、ブロックをＭ個の画素単位とすることにより、表示制御をより容易に行うことができるようになる。
【００４７】
（６） 本発明の第３の観点の液晶表示装置の製造方法は、
凹凸パターンを持つ反射板と、複数のプリズム溝が平行に配置された導光板を持つフロントライトとを備えてなる反射型の液晶表示装置の製造方法において、前記プリズム溝の配置方向と同一方向の両端でパターンの連続性を持つ１素子分または１画素分の基本凹凸パターンを生成し、
前記基本凹凸パターンを前記プリズム溝の配置方向と同一方向にＮ個の要素に分割（Ｎは任意の正整数）し、
前記基本パターンのＮ個の前記要素を１個ずつ循環的にずらせて（Ｎ−１）個の変形基本パターンを生成し、
前記基本パターンと（Ｎ−１）個の前記変形基本パターンとを、前記プリズム溝の配置方向に対して垂直方向に順次並べて、Ｎ個の基本凹凸パターン群からなるブロックを生成し、
複数の前記ブロックをアレイ状に配置して前記反射板の凹凸パターンを形成することを特徴とする。
【００４８】
（７） 本発明の第３の観点の液晶表示装置の製造方法では、本発明の第１の観点の液晶表示装置の場合と同じ理由により、同じ効果が得られる。
【００４９】
（８） 本発明の第４の観点の液晶表示装置の製造方法は、
凹凸パターン及び光透過部を持つ反射板と、複数のプリズム溝が平行に配置された導光板を持つバックライトとを備えてなる半透過型の液晶表示装置において、
前記プリズム溝の配置方向と同一方向の両端でパターンの連続性を持つ１素子分または１画素分の基本凹凸パターンを生成し、
前記基本凹凸パターンを前記プリズム溝の配置方向と同一方向にＮ個の要素に分割（Ｎは任意の正整数）し、
前記基本パターンのＮ個の前記要素を１個ずつ循環的にずらせて（Ｎ−１）個の変形基本パターンを生成し、
前記基本パターンと（Ｎ−１）個の前記変形基本パターンとを、前記プリズム溝の配置方向に対して垂直方向に順次並べて、Ｎ個の基本凹凸パターン群からなるブロックを生成し、
複数の前記ブロックをアレイ状に配置して前記反射板の凹凸パターンを形成することを特徴とする。
【００５０】
（９） 本発明の第４の観点の液晶表示装置の製造方法では、本発明の第２の観点の液晶表示装置の場合と同じ理由により、同じ効果が得られる。
【００５１】
（１０） 本発明の第３または第４の観点の液晶表示装置の製造方法の好ましい例では、複数の前記ブロックの各々が、前記基本凹凸パターンと前記変形基本凹凸パターンをＭ個（Ｍは任意の正整数、ただしＭ≦Ｎ）の画素分含む。例えば、３つの素子で１つの画素を形成しているカラー液晶表示装置の場合、１つの素子を基本凹凸パターンとして３個の要素に分割する場合には、１個のブロックは画素１個分の凹凸パターンを持つことになるし、また、１つの素子を６個の要素に分割する場合には、１個のブロックは画素２個分の凹凸パターンを持つことになる。このように、ブロックをＭ個の画素単位とすることにより、表示制御をより容易に行うことができるようになる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示装置とその製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置は、フロントライトを用いる反射型液晶表示装置である。その全体構造は従来例（図６参照）と同様であり、反射型液晶表示パネル１１と、偏光部１２と、フロントライトの光源部２１および導光板２２とを備えた構成である。本実施形態においても、図２（ａ）に示すように、反射型液晶表示パネル１１内部には凹凸パターンを表面に持つ反射板１３が設けられている。
【００５３】
本実施形態の反射型液晶表示装置では、フロントライトの導光板２２のプリズム溝と反射型液晶表示パネル１１のパネル配線とで形成される「第１のモアレ」の発生を防ぐために、フロントライトの導光板２２におけるプリズム溝ピッチＰと反射型液晶表示パネル１１の画素ピッチＬとを等しくし（Ｐ＝Ｌ）、かつ、導光板２２のプリズム列が反射型液晶表示パネル１１の横方向配線となす角度θをゼロとする（θ＝０°）手法（上述した第１の設計手法）を採用している。つまり、本実施形態の導光板２２では、図２（ａ）に示すように、互いに平行な複数のプリズム溝（プリズム列）が、反射型液晶表示パネル１１の横方向配線に対して垂直方向（図２では上下方向）に、平行に繰り返し形成されている。
【００５４】
反射板１３の凹凸パターンは、本実施形態では、図１に示すように形成する。すなわち、図１（ａ）に示すように、プリズム溝の繰り返し（配置）方向と同一方向（図１では上下方向）の両端で凹凸パターンが連続的に変化するように形成し、これを１素子ＥＬ１分の「基本凹凸パターン」とするのである。そして、プリズム溝の繰り返し（配置）方向と同一方向に３個の要素に均等分割（Ｎ＝３）する。これは、反射板１３の１素子用の凹凸パターンを設計する際に、素子ＥＬ１の上辺と下辺において凹凸パターンが連続するように、また素子ＥＬ１を任意の数に分割（本実施形態では３分割）できるようにパターン設計することにより、容易に実現できる。
【００５５】
図１（ａ）に示す凹凸パターンでは、各要素の凹凸パターンの違いが明瞭に表示できないので、図１（ｂ）に示すように、凹凸パターンをグラデーション（gradation）で表示する。すると、各要素の凹凸パターンを上からＡ，Ｂ，Ｃとモデル化することができる。そこで、図１の凹凸パターンを「基本凹凸パターンＥＬ１（Ａ，Ｂ，Ｃ）」と表記する。
【００５６】
図２（ｂ）（ｃ）は、３個の基本凹凸パターン群（ＥＬ１，ＥＬ２，ＥＬ３）で形成される１個の画素ＰＸ１（ブロック）を示す。各基本凹凸パターンは、ＲＧＢの各色に対応しており、画素ＰＸ１でカラー表示が可能である。
【００５７】
画素ＰＸ１では、図１に示した基本凹凸パターンＥＬ１（Ａ，Ｂ，Ｃ）の３個の要素を１個ずつプリズム溝の繰り返し（配置）方向に循環的にずらすことにより、Ｎ−１＝２個の「変形基本凹凸パターン」を得ている。ここでは、図２（ｃ）に示すように、Ａ→Ｃ→Ｂ→Ａという具合に各要素を循環的にずらしており、従って、変形基本凹凸パターンはＥＬ２（Ｃ，Ａ，Ｂ）とＥＬ３（Ｂ，Ｃ，Ａ）と表すことができる。
【００５８】
画素ＰＸ１では、基本凹凸パターンＥＬ１（Ａ，Ｂ，Ｃ）と２個の変形基本凹凸パターンＥＬ２（Ｃ，Ａ，Ｂ）およびＥＬ３（Ｂ，Ｃ，Ａ）が、プリズム溝の繰り返し方向に対して垂直方向（図２では左右方向）に順次並べて形成されている。図２（ｃ）に示す１画素ＰＸ１のパターンモデルを、本発明では「ブロック」とも呼ぶ。
【００５９】
図２（ｃ）に示された画素ＰＸ１の実際の凹凸パターンは、図２（ｂ）に示すようになる。こうすることにより、画素ＰＸ１を形成する際に、左右に隣り合う素子同士で凹凸パターンを連続的に変化させることができる。
【００６０】
図２（ｂ）に示す１画素分の凹凸パターンを１個の「ブロック」とし、当該ブロックを反射型液晶表示パネル１１の全面にアレイ状に配置すれば、反射板１３の表面の凹凸パターンが形成される。
【００６１】
ここで、１個のブロック（すなわち、画素ＰＸ１）内でのパターン変化の方向を考えると、当該ブロックが基本凹凸パターンＥＬ１（Ａ，Ｂ，Ｃ）と２個の変形基本凹凸パターンＥＬ２（Ｃ，Ａ，Ｂ）およびＥＬ３（Ｂ，Ｃ，Ａ）により形成されているので、反射板１３における同一凹凸パターンの連続する方向は、導光板２２のプリズム溝（プリズム列）の配置方向に対してほぼ４５°の角度をなす。つまり、Ａ→Ａ→Ａ→Ａというように同じ凹凸パターンが並ぶ線は、プリズム列の配置方向（図２では上下方向）に対してほぼ４５゜をなして配置されている。よって、反射型液晶表示パネル１１の反射板１３の表面の凹凸パターンで生じる「第３のモアレ」が視認され難くなり、その結果、表示品質を向上させることができる。
【００６２】
本実施形態では、上述した「第１の設計手法」を採用しているため、従来例で述べたように、１画素用の凹凸パターンがフロントライトの導光板２２のプリズム溝の繰り返し方向と同じ方向に同じ周期で繰り返されて「第３のモアレ」が助長される恐れがある。しかし、反射板１３の同一凹凸パターンの連続性がプリズム列の配置方向（図２では上下方向）とは異なる方向に付与されているので、「第３のモアレ」を助長していた要因が解消される。これによる表示品質の改善効果は大きいものである。
【００６３】
また、フロントライトの導光板２２の直下での鏡面反射による「第２のモアレ」を防止するために採られる偏光部１２の表面処理を使用せずに「第３のモアレ」を低減できるので、偏光部１２に拡散性を付与しすぎて却って視認性を落とすようなこともない。
【００６４】
なお、本実施形態では、画素１個分の凹凸パターンを１個の「ブロック」としてそのブロックをアレイ状に配列し、それによって反射板１３の凹凸パターンが形成されるので、モアレを低減すべくパネル全体にわたってランダムな凹凸パターンを形成する場合に比べて、表示制御やパターンを形成するためのマスク設計に効率の低下をもたらすことがない。比較的簡単な反射板１３の凹凸パターン形成によりモアレを低減し、もって表示品質を改善することができる。
〔第２実施形態〕
上記の第１実施形態では、１つの素子ＥＬ１を基本凹凸パターンとしてそれを３個の要素に均等分割し、１つの画素ＰＸ１を「ブロック」としてアレイ状に配置することにより、反射板１３の凹凸パターンを形成している。
【００６５】
これに対し、フロントライトを用いる反射型液晶表示装置である第２実施形態では、図３に示すように、１つの素子ＥＬ２１を基本凹凸パターンとし、それを６個の要素に均等分割している。そして、２つの素子ＥＬ２２とＥＬ２３を変形基本凹凸パターンとし、素子ＥＬ２１、ＥＬ２２、ＥＬ２３を組み合わせて一つの画素ＰＸ２１を形成している。
【００６６】
また、これと同様に、１つの素子ＥＬ３１を基本凹凸パターンとし、それを６個の要素に均等分割している。そして、２つの素子ＥＬ３２とＥＬ３３を変形基本凹凸パターンとし、素子ＥＬ３１、ＥＬ３２、ＥＬ３３を組み合わせて一つの画素ＰＸ３１を形成している。
【００６７】
こうして得た画素ＰＸ２１とＰＸ３１を組み合わせて１個の「ブロック」とし、そのブロックをアレイ状に配置することにより、反射板１３の凹凸パターンを形成している。このような構成を持つ第２実施形態でも、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
図３は、６個の基本凹凸パターン群（ＥＬ２１，ＥＬ２２，ＥＬ２３，ＥＬ３１，ＥＬ３２，ＥＬ３３）で形成される１個のブロック（２画素ＰＸ２１，ＰＸ３１）を示す説明図である。
【００６９】
反射板１３の１素子分の凹凸パターン設計において、素子ＥＬ２１の上辺と下辺で凹凸パターンが連続となるように、また素子ＥＬ２１を均等に６分割できるように予めパターン設計しておく。次に、基本パターンＥＬ２１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）の６個の要素を１個ずつ循環的にずらせて形成したＮ−１＝５個の変形基本パターンを作成する。ここでは、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ａという具合に要素を循環的にずらすことにする。これにより、作成される変形基本パターンは、ＥＬ２２（Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ａ）、ＥＬ２３（Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ａ，Ｂ）、ＥＬ３１（Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ａ，Ｂ，Ｃ）、ＥＬ３２（Ｅ，Ｆ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）、ＥＬ３３（Ｆ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）の５個である。
【００７０】
次に、基本パターンＥＬ２１と、５個の変形基本パターンＥＬ２２〜ＥＬ３３をプリズム溝の繰り返し方向（図３では上下方向）とは垂直方向（図３では左右方向）に順次並べた６個の基本凹凸パターン群を、１個の「ブロック」とする。その結果、図３に示すような２画素（ＰＸ２１，ＰＸ３１）分のパターンモデルが１個の「ブロック」として形成される。
【００７１】
第２実施形態では、第１実施形態とほぼ同様に、画素２個分の凹凸パターンを１個の「ブロック」としてアレイ状に配列することによって、反射板１３の凹凸パターンが形成されるので、モアレを低減すべくパネル全体にわたってランダムに凹凸パターンを形成する場合に比べて、表示制御やパターンを形成するためのマスク設計に効率の低下をもたらすことがない。比較的簡単な反射板１３の凹凸パターン形成によりモアレを低減し、もって表示品質を改善することができる。〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置は、バックライトを用いる半透過型液晶表示装置である。その概念的な全体構造は周知のものであるために詳細を省略するが、第１実施形態において、フロントライトの代わりにバックライトを用い、１素子内のある領域に透過部を設けることによって暗所での表示を得るものである。
【００７２】
バックライトを用いる半透過型液晶表示装置では、輝度向上のためにプリズムシートやプリズム導光板を使用するのが一般的である。したがって、このプリズム溝と透過部の連続性とにより、上述した第１および第２の実施形態の場合と同様に、モアレ（干渉）が発生する可能性がある。
【００７３】
図４（ａ）は、反射板の１素子ＥＬ’分の基本凹凸パターンを３個の要素に均等分割する様子を示し、図４（ｂ）は３個の基本パターン群（ＥＬ１’，ＥＬ２’，ＥＬ３’）で形成される１個のブロック（画素ＰＸ１’）を示す。
【００７４】
図４（ａ）において、プリズム溝の繰り返し方向（図４では上下方向）と同一方向の両端で凹凸パターンが連続性を持ち、且つ少なくとも１個の透過部Ｔを持つ１素子分の基本凹凸パターンを、プリズム溝の繰り返し方向と同一方向に３個の要素に分割（Ｎ＝３）している。つまり、実際の反射板の１素子のパターン設計において、素子ＥＬ１’の上辺と下辺で凹凸パターンが連続となるように、また素子ＥＬ１’を３分割でき、それら３つの要素のいずれか１つに透過部Ｔが含まれるように、予めパターン設計しておく。
【００７５】
次に、基本凹凸パターンＥＬ１’（Ａ，Ｂ，Ｃ）の３個の要素を１個ずつ循環的にずらせて形成したＮ−１＝２個の変形基本凹凸パターンを作成する。ここでは、図５（ｂ）に示すように、Ａ→Ｃ→Ｂ→Ａという具合に要素を循環的にずらすことにする。これにより、作成される変形基本凹凸パターンはＥＬ２’（Ｃ，Ａ，Ｂ）とＥＬ３’（Ｂ，Ｃ，Ａ）になる。
【００７６】
次に、基本凹凸パターンＥＬ１’（Ａ，Ｂ，Ｃ）と、２個の変形基本凹凸パターンＥＬ２’（Ｃ，Ａ，Ｂ）およびＥＬ３’（Ｂ，Ｃ，Ａ）を、プリズム溝の繰り返し方向とは垂直方向（図５では左右方向）に順次並べて得た３個の基本凹凸パターン群を、１個の「ブロック」とする。すると、図５（ｂ）に示すような１画素ＰＸ１’用のパターンモデルが１個のブロックとして形成される。実際の凹凸パターンは、図５（ａ）に示すようになる。各基本凹凸パターンが透過部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を持っている。
【００７７】
そして、図５（ａ）に示す１画素分の凹凸パターンを１個の「ブロック」とし、当該ブロックを液晶表示パネル全体にアレイ状に配置することにより、反射板の凹凸パターンが形成される。
【００７８】
本実施形態のバックライトを用いる半透過型の液晶表示装置では、プリズムシートやプリズム導光板のプリズム溝と透過部の連続性とで形成されるモアレに対し、第１実施形態における反射板１３の凹凸パターンと同様に、透過部の連続性がプリズム溝の繰り返しパターンとは異なる方向（それに対して４５゜をなす方向）に意図的に付与されるので、モアレが視認され難くなり、表示品質を向上させることができる。
【００７９】
なお、上記の第１〜第３実施形態は本発明を具体化した例を示すものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されない。本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶表示パネルの反射板の凹凸パターンによって生じる「第３モアレ」を効果的に低減することができる、反射型または半透過型の液晶表示装置が得られる。また、表示制御やパターン形成のためのマスク設計に効率低下をもたらすことなく「第３モアレ」を低減することができる。よって、表示品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の液晶表示装置において、反射板の１素子分の基本凹凸パターンを３個の要素に分割する様子を示す説明図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置の全体構造を概念的に示す図であり、（ｂ）と（ｃ）は、図１に示す３個の基本凹凸パターン群で形成される１個の画素（ブロック）を示す説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態の液晶表示装置において、６個の基本凹凸パターン群で形成される１個のブロックを示す説明図である。
【図４】本発明の第３実施形態の液晶表示装置において、反射板の１素子分の基本凹凸パターンを３個の要素に分割する様子を示す説明図である。
【図５】 図４に示す３個の基本凹凸パターン群で形成される１個の画素（ブロック）を示す説明図である。
【図６】従来のフロントライトを用いた反射型液晶表示装置の全体構造を概念的に示す断面図である。
【図７】（ａ）は、従来のフロントライトを用いた反射型液晶表示装置の全体構造を観測者側から見た平面図、（ｂ）と（ｃ）は、３個の同じ基本凹凸パターン群で形成される１個の画素（ブロック）を示す説明図である。
【図８】フロントライトの導光板における光の伝播を説明する断面図である。
【図９】第３モアレの発生状況を説明する反射板の拡大部分断面図である。
【図１０】従来の反射板の凹凸パターンを示す平面図である。
【符号の説明】
１１ 反射型液晶表示パネル
１２ 偏光部
１３，１１３ 反射板
２１ 光源部
２２ 導光板
ＰＸ１，ＰＸ１’，ＰＸ１１，ＰＸ２１，ＰＸ３１ 画素
ＥＬ１〜ＥＬ３，ＥＬ１’〜ＥＬ３’ 素子
ＥＬ１１〜ＥＬ１３，ＥＬ２１〜ＥＬ２３，ＥＬ３１〜ＥＬ３３ 素子

Claims (6)

1. 凹凸パターンを持つ反射板と、複数のプリズム溝が平行に配置された導光板を持つフロントライトとを備えてなる反射型の液晶表示装置において、
   前記反射板の凹凸パターンが、アレイ状に配置された複数のブロックの組合せから構成されており、
   複数の前記ブロックの各々が、前記プリズム溝の配置方向と同一方向の両端で連続性を持つ１素子分または１画素分の基本凹凸パターンと、その基本凹凸パターンを前記プリズム溝の配置方向と同一方向に分割して得られるＮ個（Ｎは任意の正整数）の要素を１個ずつ循環的にずらせて形成した（Ｎ−１）個の変形基本凹凸パターンとを、前記プリズム溝の配置方向に対して垂直方向に順次並べたものである
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 凹凸パターン及び光透過部を持つ反射板と、複数のプリズム溝が平行に配置された導光板を持つバックライトとを備えてなる半透過型の液晶表示装置において、
   前記反射板の凹凸パターンが、アレイ状に配置された複数のブロックの組合せから構成されており、
   複数の前記ブロックの各々が、前記プリズム溝の配置方向と同一方向の両端で連続性を持ち且つ少なくとも１個の透過部を持つ１素子分または１画素分の基本凹凸パターンと、その基本凹凸パターンを前記プリズム溝の配置方向と同一方向に分割して得られるＮ個（Ｎは任意の正整数）の要素を１個ずつ循環的にずらせて形成した（Ｎ−１）個の変形基本凹凸パターンとを、前記プリズム溝の配置方向に対して垂直方向に順次並べたものである
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 複数の前記ブロックの各々が、前記基本凹凸パターンと前記変形基本凹凸パターンをＭ個（Ｍは任意の正整数、ただしＭ≦Ｎ）の画素分含んでいる請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 凹凸パターンを持つ反射板と、複数のプリズム溝が平行に配置された導光板を持つフロントライトとを備えてなる反射型の液晶表示装置の製造方法において、
   前記プリズム溝の配置方向と同一方向の両端でパターンの連続性を持つ１素子分または１画素分の基本凹凸パターンを生成し、
   前記基本凹凸パターンを前記プリズム溝の配置方向と同一方向にＮ個の要素に分割（Ｎは任意の正整数）し、
   前記基本パターンのＮ個の前記要素を１個ずつ循環的にずらせて（Ｎ−１）個の変形基本パターンを生成し、
   前記基本パターンと（Ｎ−１）個の前記変形基本パターンとを、前記プリズム溝の配置方向に対して垂直方向に順次並べて、Ｎ個の基本凹凸パターン群からなるブロックを生成し、
   複数の前記ブロックをアレイ状に配置して前記反射板の凹凸パターンを形成する
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
5. 凹凸パターン及び光透過部を持つ反射板と、複数のプリズム溝が平行に配置された導光板を持つバックライトとを備えてなる半透過型の液晶表示装置において、
   前記プリズム溝の配置方向と同一方向の両端でパターンの連続性を持つ１素子分または１画素分の基本凹凸パターンを生成し、
   前記基本凹凸パターンを前記プリズム溝の配置方向と同一方向にＮ個の要素に分割（Ｎは任意の正整数）し、
   前記基本パターンのＮ個の前記要素を１個ずつ循環的にずらせて（Ｎ−１）個の変形基本パターンを生成し、
   前記基本パターンと（Ｎ−１）個の前記変形基本パターンとを、前記プリズム溝の配置方向に対して垂直方向に順次並べて、Ｎ個の基本凹凸パターン群からなるブロックを生成し、
   複数の前記ブロックをアレイ状に配置して前記反射板の凹凸パターンを形成する
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
6. 複数の前記ブロックの各々が、前記基本凹凸パターンと前記変形基本凹凸パターンをＭ個（Ｍは任意の正整数、ただしＭ≦Ｎ）の画素分含んでいる請求項４または５に記載の液晶表示装置の製造方法。

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