JP4001871B2 - 液晶表示装置および携帯電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、反射体を備えた液晶表示装置及び携帯電子機器に係わり、液晶表示装置の表示面に対する法線方向に近い方向から表示を観察したとき、他の視角より明るく見えるような視角特性を有する液晶表示装置及びこのような特性を備えた液晶表示装置を表示部に備えた携帯電子機器に関する。
一般に、液晶表示装置の表示形態には、バックライトを備えた半透過型、透過型と呼ばれるものと、反射型と呼ばれるものがある。反射型液晶表示装置は、太陽光、照明光等の外光だけを利用してバックライト無しで表示する液晶表示装置であり、例えば薄型で、軽量化、低消費電力が要求される携帯情報端末等に多く用いられている。また、半透過型液晶表示装置は、外光が十分得られない環境においてはバックライトを点灯させて透過モードで動作し、外光が十分得られる場合にはバックライトを点灯させない反射モードで動作するものであり、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ（ノート型ＰＣ）等の携帯電子機器に多く用いられている。
図１２は、従来の半透過反射型液晶表示装置の例を示す断面図である。
この半透過反射型液晶表示装置は、下側偏光板７０と下側位相差板７３ａ付きの反射板７１の下側位相差板７３ａ上に、反射モードＳＴＮ（Super-Twisted Nematic）方式用の液晶セル７２、 前方散乱板９０、上側位相差板７３ｂ、上側偏光板７４が下側位相差板７３ｂ側から順に積層され、一方、反射板７１の下面側に光源としてバックライト９５が備えられた概略構成となっている。
液晶セル７２は、下側ガラス基板７５、カラーフィルタ７６、下側透明電極層７８、下側配向膜７９、この下側配向膜７９と隙間を隔てて対向配置された上側配向膜８０、上側透明電極層８１、上側ガラス基板８２が下側偏光板７０側から順に積層され、上記下側及び上側の配向膜７９，８０間にＳＴＮ液晶層８３が配設された概略構成となっている。カラーフィルタ７６と下側透明電極層７８との間には、シリカやアクリル樹脂からなるオーバーコート層（図示略）が設けられている。
この半透過反射型液晶表示装置は、下側偏光板７０と下側位相差板７３ａ付きの反射板７１の下側位相差板７３ａ上に、反射モードＳＴＮ（Super-Twisted Nematic）方式用の液晶セル７２、 前方散乱板９０、上側位相差板７３ｂ、上側偏光板７４が下側位相差板７３ｂ側から順に積層され、一方、反射板７１の下面側に光源としてバックライト９５が備えられた概略構成となっている。
液晶セル７２は、下側ガラス基板７５、カラーフィルタ７６、下側透明電極層７８、下側配向膜７９、この下側配向膜７９と隙間を隔てて対向配置された上側配向膜８０、上側透明電極層８１、上側ガラス基板８２が下側偏光板７０側から順に積層され、上記下側及び上側の配向膜７９，８０間にＳＴＮ液晶層８３が配設された概略構成となっている。カラーフィルタ７６と下側透明電極層７８との間には、シリカやアクリル樹脂からなるオーバーコート層（図示略）が設けられている。
反射板７１は、表面が鏡面状態のＡｌ膜から構成されており、バックライト９０を使用時にバックライト光を透過するための孔７１ａが形成されている。
位相差板７３ａ、７３ｂは、ＳＴＮ液晶を透過する光の位相差を補償することにより表示が青や黄色に着色するのを防止するためのものである。
前方散乱板９０は、上側偏光板７４、上側位相差板７３ｂを通って入射してきた入射光（外光）を液晶セル７２側に散乱させることにより、入射光が反射板７１表面で反射した反射光が正反射の方向だけでなく、正反射の近傍の方向にも反射するようにするために設けられたものである。
位相差板７３ａ、７３ｂは、ＳＴＮ液晶を透過する光の位相差を補償することにより表示が青や黄色に着色するのを防止するためのものである。
前方散乱板９０は、上側偏光板７４、上側位相差板７３ｂを通って入射してきた入射光（外光）を液晶セル７２側に散乱させることにより、入射光が反射板７１表面で反射した反射光が正反射の方向だけでなく、正反射の近傍の方向にも反射するようにするために設けられたものである。
また、従来の半透過反射型液晶表示装置の例としては図１３に示すものがある。
この反射型液晶表示装置は、反射モードＳＴＮ（Super-Twisted Nematic）方式用の液晶セル１７２上に 第１の位相差板１７３ａ、第２の位相差板１７３ｂ、偏光板１７４が上側ガラス基板１８２側から順に積層され、一方、液晶セル１７２の下面側に光源としてバックライト１９５が備えられた概略構成となっている。
液晶セル１７２は、下側ガラス基板１７５、反射体１７１、オーバーコート層１７１ｃ、カラーフィルタ１７６、オーバーコート層１７７ａ、下側透明電極層１７８、下側配向膜１７９、この下側配向膜１７９と隙間を隔てて対向配置された上側配向膜１８０、トップコート層１７７ｂ、上側透明電極層１８１、上側ガラス基板１８２が順に積層された概略構成となっている。
この反射型液晶表示装置は、反射モードＳＴＮ（Super-Twisted Nematic）方式用の液晶セル１７２上に 第１の位相差板１７３ａ、第２の位相差板１７３ｂ、偏光板１７４が上側ガラス基板１８２側から順に積層され、一方、液晶セル１７２の下面側に光源としてバックライト１９５が備えられた概略構成となっている。
液晶セル１７２は、下側ガラス基板１７５、反射体１７１、オーバーコート層１７１ｃ、カラーフィルタ１７６、オーバーコート層１７７ａ、下側透明電極層１７８、下側配向膜１７９、この下側配向膜１７９と隙間を隔てて対向配置された上側配向膜１８０、トップコート層１７７ｂ、上側透明電極層１８１、上側ガラス基板１８２が順に積層された概略構成となっている。
反射体１７１は、反射面に多数の微細な凹凸（図１３では凹部１７１ｅ・・・）が不規則に隣接して形成されているものである。上記凹凸の形成方法としては、例えば感光性樹脂層等からなる樹脂基材１７１ａの表面にマスクパターンを通して光を照射し、現像処理によって隣接する多数の微細な球面状凹部を形成し、このような球面状凹部が多数形成された樹脂基材１７１ａの表面にアルミニウムや銀などを蒸着またはメッキし、凹凸（凹部１７１ｅ・・・）を有する金属膜１７１ｂを形成する方法などが知られている。
金属膜１７１ｂの厚みは、３０ｎｍ程度まで薄くすることにより、透過モード時にバックライト１９５からの光を透過できるようにされている。
上記凹部１７１・・・の形状は、内面が球面状で、傾斜角分布が−２０度〜＋２０度の範囲で、深さが０．１μｍ〜３μｍの範囲内とされ、その相互距離は隣接する凹部間のピッチ（中心間の距離）が５μｍ〜５０μｍの範囲内でばらつくように設定されたものである。
金属膜１７１ｂの厚みは、３０ｎｍ程度まで薄くすることにより、透過モード時にバックライト１９５からの光を透過できるようにされている。
上記凹部１７１・・・の形状は、内面が球面状で、傾斜角分布が−２０度〜＋２０度の範囲で、深さが０．１μｍ〜３μｍの範囲内とされ、その相互距離は隣接する凹部間のピッチ（中心間の距離）が５μｍ〜５０μｍの範囲内でばらつくように設定されたものである。
ところで、液晶表示装置の表示性能としては、通常、（１）解像度、（２）コントラスト、（３）画面の明るさ、（４）色の鮮やかさ、（５）視野角範囲が広い等の視認性、などが良好であることが要求される。
また、携帯電話やノート型ＰＣ等の携帯情報端末のように、表示面を斜めにして使用する装置に組み込まれた液晶表示装置は、図１４に示すように、一般的に表示面に対する法線方向に近い方向、具体的には法線方向Ｐから１０度の範囲内の方向から見られる場合が多い。また、一般的に観察者（使用者）が表示面（画面）を見るときの主たる観察方向αと法線方向Ｐとのなす角度θは０度乃至２０度の範囲が多い。
図１４は、液晶表示装置からなる表示部１００が本体１０５に備えられた携帯電話を使用する状態の説明図である。図１４において、Ｐは表示部１００の表示面に対する法線、Ｑは入射光、ω０は入射角度（例えば３０度）である。また、Ｒ１は入射角度ω０と反射角度ωが等しいときの反射光（正反射）、Ｒ２は反射角度ωが入射角度ω０より小さい反射光、Ｒ３は反射角度ωが入射角度ω０より大きい反射光である。
また、携帯電話やノート型ＰＣ等の携帯情報端末のように、表示面を斜めにして使用する装置に組み込まれた液晶表示装置は、図１４に示すように、一般的に表示面に対する法線方向に近い方向、具体的には法線方向Ｐから１０度の範囲内の方向から見られる場合が多い。また、一般的に観察者（使用者）が表示面（画面）を見るときの主たる観察方向αと法線方向Ｐとのなす角度θは０度乃至２０度の範囲が多い。
図１４は、液晶表示装置からなる表示部１００が本体１０５に備えられた携帯電話を使用する状態の説明図である。図１４において、Ｐは表示部１００の表示面に対する法線、Ｑは入射光、ω０は入射角度（例えば３０度）である。また、Ｒ１は入射角度ω０と反射角度ωが等しいときの反射光（正反射）、Ｒ２は反射角度ωが入射角度ω０より小さい反射光、Ｒ３は反射角度ωが入射角度ω０より大きい反射光である。
図からも理解できるように、観察者の視点Ｏｂは通常法線方向Ｐに近い反射光Ｒ２の方向、より具体的には法線方向Ｐから１０度までの範囲内の方向に集中する。これに対して反射光Ｒ１、Ｒ３ は、表示面を下から見上げるような方向となり見づらいものである。従って、観察者の利用の便宜を考えると、広い視野角を確保すると同時に、正反射より反射角度の小さい方向の反射率をより高くすることが望まれる。
しかしながら図１２に示した従来の液晶表示装置においては、反射モード時は前方散乱板を設けていないタイプの液晶表示装置に比べて、入射光が反射する範囲が広くなるものの入射光の大部分は正反射およびその近傍の方向に反射する（反射率のピークは正反射の角度あるいは正反射の近傍の角度にある）ので、正反射およびその周辺の方向から見た表示は明るく見えるものの他の方向から見た表示は暗く見える。
また、図１３に示した従来の液晶表示装置においても、入射光の大部分は正反射およびその近傍の方向に反射する（反射率のピークは正反射の角度あるいは正反射の近傍の両側の角度にある）ので、正反射およびその周辺の方向から見た表示は明るく見えるものの他の方向から見た表示は暗く見える。
しかしながら図１２に示した従来の液晶表示装置においては、反射モード時は前方散乱板を設けていないタイプの液晶表示装置に比べて、入射光が反射する範囲が広くなるものの入射光の大部分は正反射およびその近傍の方向に反射する（反射率のピークは正反射の角度あるいは正反射の近傍の角度にある）ので、正反射およびその周辺の方向から見た表示は明るく見えるものの他の方向から見た表示は暗く見える。
また、図１３に示した従来の液晶表示装置においても、入射光の大部分は正反射およびその近傍の方向に反射する（反射率のピークは正反射の角度あるいは正反射の近傍の両側の角度にある）ので、正反射およびその周辺の方向から見た表示は明るく見えるものの他の方向から見た表示は暗く見える。
従って、従来の半透過反射型表示装置が表示部に備えられた携帯電話等の表示面を見ると、先に述べたように観察者の視点は通常法線方向Ｐに近い方向に集中するので、表示が暗く、一方、明るい表示を見ようとすると正反射およびその周辺の方向から表示を見なければならず、上記のように表示面を下から見上げるような方向となり見づらいものであった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、液晶表示装置の表示面に対する法線方向に近い方向から表示を観察したとき、他の視角より明るく見えるような視角特性を有する液晶表示装置を提供することを目的の１つとする。
また、本発明は、上記のような特性を有する液晶表示装置を表示部に備えた携帯電話、ノート型ＰＣ等の携帯電子端末等の携帯電子機器を提供することを目的の１つとする。
また、本発明は、上記のような特性を有する液晶表示装置を表示部に備えた携帯電話、ノート型ＰＣ等の携帯電子端末等の携帯電子機器を提供することを目的の１つとする。
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟んで対向する基板の一方の基板の内面側に電極および配向膜を該一方の基板側から順に設け、他方の基板の内面側に電極および配向膜を該他方の基板側から順に設けた液晶セルの前記一方の基板の外面側または前記一方の基板とこれの内面側に設けられた電極の間に反射体を設け、前記他方の基板の外面側に位相差板および偏光板を前記他方の基板側から順に設けてなる液晶表示装置であって、
前記反射体は、反射部の１側部で傾斜角（反射部表面上の任意の点における接平面と基材表面とのなす角度の絶対値）が最大となり、前記液晶表示装置の表示面に対する法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度のときに、前記液晶表示装置に入射した入射光が前記法線方向に対して観察者の視点の反対側から入射し、かつ前記法線方向と入射光の光軸とのなす角度が３０度である場合に該入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から３０度より小さい範囲内にあるように設定され、多数の反射部が互いに不規則に隣接して形成され、前記反射部が前記基板上に形成された樹脂層に凹凸形状を有する転写型を押しつけることにより得られた凹部に金属膜が形成されたものであり、前記反射部の１側部を観察者の視点から遠い方向に揃うように形成されたことを特徴とするものである。
かかる構成の本発明の液晶表示装置によれば、前記液晶表示装置の表示面に対する法線方向から３０度の範囲内までの範囲の反射光量が多くなるので、反射光量は観察者の視点に近い方向の分布も高くなり、実用の視点において、特に、前記法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
前記反射体は、反射部の１側部で傾斜角（反射部表面上の任意の点における接平面と基材表面とのなす角度の絶対値）が最大となり、前記液晶表示装置の表示面に対する法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度のときに、前記液晶表示装置に入射した入射光が前記法線方向に対して観察者の視点の反対側から入射し、かつ前記法線方向と入射光の光軸とのなす角度が３０度である場合に該入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から３０度より小さい範囲内にあるように設定され、多数の反射部が互いに不規則に隣接して形成され、前記反射部が前記基板上に形成された樹脂層に凹凸形状を有する転写型を押しつけることにより得られた凹部に金属膜が形成されたものであり、前記反射部の１側部を観察者の視点から遠い方向に揃うように形成されたことを特徴とするものである。
かかる構成の本発明の液晶表示装置によれば、前記液晶表示装置の表示面に対する法線方向から３０度の範囲内までの範囲の反射光量が多くなるので、反射光量は観察者の視点に近い方向の分布も高くなり、実用の視点において、特に、前記法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
上記の構成の本発明の液晶表示装置においては、前記液晶表示装置に入射した入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から２０度の範囲内まで至るように設定（反射率のピーク領域の一端が受光角０度から２０度の間に存在するように設定）されていることが好ましい。
かかる構成の本発明の液晶表示装置によれば、前記液晶表示装置の表示面に対する法線方向から２０度の範囲内までの範囲の反射光量が多くなり、反射光量は観察者の視点に近い方向の分布も高くなり、しかも反射光量が高い領域が広がるので、実用の視点において、特に、前記法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
かかる構成の本発明の液晶表示装置によれば、前記液晶表示装置の表示面に対する法線方向から２０度の範囲内までの範囲の反射光量が多くなり、反射光量は観察者の視点に近い方向の分布も高くなり、しかも反射光量が高い領域が広がるので、実用の視点において、特に、前記法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
前記のような特性を備える液晶表示装置の実現手段の例としては、前記反射体として、基材上に形成した金属膜または基材の表面に光反射性を有する複数の凹部が形成され、これら凹部はそれぞれ凹部の内面が球面の一部をなし、かつ傾斜角分布が−３０度〜＋３０度の範囲に形成され、前記凹部の深さが０．１μｍ〜３μｍの範囲内で不規則に形成され、前記複数の凹部は隣接する凹部のピッチが２μｍ〜５０μｍの範囲内で不規則に配置にされた構成のものを使用することにより実現できる。
また、上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟んで対向する基板の一方の基板の内面側に電極および配向膜を該一方の基板側から順に設け、他方の基板の内面側に電極および配向膜を該他方の基板側から順に設けた液晶セルの前記一方の基板の外面側または前記一方の基板とこれの内面側に設けられた電極の間に反射体を設け、前記他方の基板の外面側に位相差板および偏光板を前記他方の基板側から順に設けてなり、
該液晶表示装置の表示面に対する法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度のときに、前記液晶表示装置に入射した入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から３０度より小さい範囲内にあるように設定されたことを特徴とする。
かかる構成の本発明の液晶表示装置によれば、前記液晶表示装置の表示面に対する法線方向から３０度より小さい範囲内の反射光量が多くなるので、反射光量は観察者の視点に近い方向の分布が高くなり、実用の視点において、特に、前記法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
該液晶表示装置の表示面に対する法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度のときに、前記液晶表示装置に入射した入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から３０度より小さい範囲内にあるように設定されたことを特徴とする。
かかる構成の本発明の液晶表示装置によれば、前記液晶表示装置の表示面に対する法線方向から３０度より小さい範囲内の反射光量が多くなるので、反射光量は観察者の視点に近い方向の分布が高くなり、実用の視点において、特に、前記法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
上記の構成の本発明の液晶表示装置においては、前記液晶表示装置に入射した入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から２０度の範囲内にあるように設定されていることが好ましい。
かかる構成の本発明の液晶表示装置によれば、前記液晶表示装置の表示面に対する法線方向から２０度の範囲内の反射光量が多くなり、反射光量は観察者の視点に近い方向の分布が高くなり、しかも反射光量が高い領域が広がるので、実用の視点において、特に、前記法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
かかる構成の本発明の液晶表示装置によれば、前記液晶表示装置の表示面に対する法線方向から２０度の範囲内の反射光量が多くなり、反射光量は観察者の視点に近い方向の分布が高くなり、しかも反射光量が高い領域が広がるので、実用の視点において、特に、前記法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
前記のような特性を備える液晶表示装置の実現手段の第一の例としては、前記反射体として、基材上に形成した金属膜または基材の表面に光反射性を有する複数の凹部が形成され、これらの凹部はそれぞれ、凹部の１側部で傾斜角（曲面上の任意の点における接平面と基材表面とのなす角度の絶対値）が最大となるように形成され、前記凹部の深さが０．１μｍ〜３μｍの範囲内で不規則に形成され、前記複数の凹部は隣接する凹部のピッチが２μｍ〜５０μｍの範囲内で不規則に配置された構成のものを使用することにより実現できる。
前記のような特性を備える液晶表示装置の実現手段の第二の例としては、前記反射体として、基材上に形成した金属膜または基材の表面に光反射性を有する複数の凹部が形成され、これらの凹部は、各々が凹部の最深点を通過する以下の特定縦断面を有し、前記特定縦断面は、その内面の形状が、凹部の一の周辺部から最深点に至る第１曲線と、この第１曲線に連続して、凹部の最深点から第３曲線又は直線に至る第２曲線と、この第２曲線に連続して、他の周辺部に至る第３曲線又は直線とからなり、第１曲線の基材表面に対する傾斜角の絶対値の平均値が、第２曲線の基材表面に対する傾斜角の絶対値の平均値より大きくされ、しかも第３の曲線の基材表面に対する傾斜角の絶対値の平均値より大きくされ、しかも第２曲線の基材表面に対する傾斜角の絶対値の平均値と第３の曲線又は直線の基材表面に対する傾斜角の絶対値の平均値とは異なる構成にしたものを使用することにより実現できる。
前記のような特性を備える液晶表示装置の実現手段の第三の例としては、前記反射体として、基材上に形成した金属膜または基材の表面に光反射性を有する複数の凹部が形成され、前記凹部の内面が、各々半径の異なる２つの球面の一部である周縁曲面と周縁曲面に囲まれた位置に存在する底曲面とを連続させた面からなり、周縁曲面を形成する球面の半径が、底曲面を形成する球面の半径より小さいと共に、各々の球面の中心から反射体表面に立てた法線が、互いに異なる直線上に存在する構成のものを使用することにより実現できる。
前記のような特性を備える液晶表示装置の実現手段の第二の例としては、前記反射体として、基材上に形成した金属膜または基材の表面に光反射性を有する複数の凹部が形成され、これらの凹部は、各々が凹部の最深点を通過する以下の特定縦断面を有し、前記特定縦断面は、その内面の形状が、凹部の一の周辺部から最深点に至る第１曲線と、この第１曲線に連続して、凹部の最深点から第３曲線又は直線に至る第２曲線と、この第２曲線に連続して、他の周辺部に至る第３曲線又は直線とからなり、第１曲線の基材表面に対する傾斜角の絶対値の平均値が、第２曲線の基材表面に対する傾斜角の絶対値の平均値より大きくされ、しかも第３の曲線の基材表面に対する傾斜角の絶対値の平均値より大きくされ、しかも第２曲線の基材表面に対する傾斜角の絶対値の平均値と第３の曲線又は直線の基材表面に対する傾斜角の絶対値の平均値とは異なる構成にしたものを使用することにより実現できる。
前記のような特性を備える液晶表示装置の実現手段の第三の例としては、前記反射体として、基材上に形成した金属膜または基材の表面に光反射性を有する複数の凹部が形成され、前記凹部の内面が、各々半径の異なる２つの球面の一部である周縁曲面と周縁曲面に囲まれた位置に存在する底曲面とを連続させた面からなり、周縁曲面を形成する球面の半径が、底曲面を形成する球面の半径より小さいと共に、各々の球面の中心から反射体表面に立てた法線が、互いに異なる直線上に存在する構成のものを使用することにより実現できる。
また、前記のいずれかの構成の本発明の液晶表示装置においては、前記反射体は入射光の正反射角度に対して非対称の反射率分布を有し、しかも反射率の最大値は入射光の正反射角度より小さい反射角度範囲（受光角度範囲）にある反射特性を備えることを特徴とする。
かかる構成の本発明の液晶表示装置によれば、正反射角度より小さい受光角度範囲の反射光量が多くなるので、反射光量は観察者の視点に近い方向の分布が高くなり、実用の視点において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
また、前記反射体の反射率分布を示すグラフのプロファイルが階段状であり、前記反射率の最大値は前記階段状のプロファイルの頂部に存在することが好ましい。このような反射率分布を示す反射体を備えた液晶表示装置によれば、正反射角度より小さい反射角度範囲（受光角度範囲）内の特定角度範囲の反射率がさらに高くなるので、反射光量は観察者の視点に近い方向の分布が高くなり、実用の視点において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
また、前記のいずれかの構成の本発明の液晶表示装置においては、前記反射体が、基材とこの上に形成した複数の凹部を有する金属膜からなる場合は、前記金属膜の厚みを８ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内とすることで、金属膜の厚みが薄くなり、前記反射体の下方側に設けたバックライトからの光の透光性を高めることができ、光を反射させる場合と、光を透過させる場合の両方において、優れた特性を発揮する半透過反射型液晶表示装置として使用できる。また、前記反射体が、複数の凹部を有する基材からなる場合は、前記基材の厚みを８ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内とすることで、基材の厚みが薄くなり、前記反射体の下方側に設けたバックライトからの光の透光性を高めることができ、光を反射させる場合と、光を透過させる場合の両方において、優れた特性を発揮する半透過反射型液晶表示装置として使用できる。
かかる構成の本発明の液晶表示装置によれば、正反射角度より小さい受光角度範囲の反射光量が多くなるので、反射光量は観察者の視点に近い方向の分布が高くなり、実用の視点において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
また、前記反射体の反射率分布を示すグラフのプロファイルが階段状であり、前記反射率の最大値は前記階段状のプロファイルの頂部に存在することが好ましい。このような反射率分布を示す反射体を備えた液晶表示装置によれば、正反射角度より小さい反射角度範囲（受光角度範囲）内の特定角度範囲の反射率がさらに高くなるので、反射光量は観察者の視点に近い方向の分布が高くなり、実用の視点において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
また、前記のいずれかの構成の本発明の液晶表示装置においては、前記反射体が、基材とこの上に形成した複数の凹部を有する金属膜からなる場合は、前記金属膜の厚みを８ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内とすることで、金属膜の厚みが薄くなり、前記反射体の下方側に設けたバックライトからの光の透光性を高めることができ、光を反射させる場合と、光を透過させる場合の両方において、優れた特性を発揮する半透過反射型液晶表示装置として使用できる。また、前記反射体が、複数の凹部を有する基材からなる場合は、前記基材の厚みを８ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内とすることで、基材の厚みが薄くなり、前記反射体の下方側に設けたバックライトからの光の透光性を高めることができ、光を反射させる場合と、光を透過させる場合の両方において、優れた特性を発揮する半透過反射型液晶表示装置として使用できる。
上記の目的を達成するために、本発明の携帯電子機器は、上記のいずれかの構成の本発明の液晶表示装置が表示部に備えられたことを特徴とする。
かかる構成の本発明の携帯電子機器によれば、反射モードの動作、あるいは反射モードと透過モードのいずれの動作においても表示面（画面）の視認性に優れた携帯電話やノート型ＰＣ等の携帯電子機器を得ることができる。
かかる構成の本発明の携帯電子機器によれば、反射モードの動作、あるいは反射モードと透過モードのいずれの動作においても表示面（画面）の視認性に優れた携帯電話やノート型ＰＣ等の携帯電子機器を得ることができる。
以上、詳細に説明したように、本発明の液晶表示装置によれば、液晶表示装置の表示面に対する法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度のときに、前記液晶表示装置に入射した入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から３０度の範囲内まで至るように設定されたことにより、好ましくは、前記液晶表示装置に入射した入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から２０度の範囲内まで至るように設定されたことにより、液晶表示装置の表示面に対する法線方向に近い方向から表示を観察したとき、他の視角より明るく見えるような視角特性を有することができる。
また、本発明の液晶表示装置によれば、液晶表示装置の表示面に対する法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度のときに、前記液晶表示装置に入射した入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から３０度より小さい範囲にあるように設定されたことにより、好ましくは、前記液晶表示装置に入射した入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から２０度の範囲にあるように設定されたことにより、液晶表示装置の表示面に対する法線方向に近い方向から表示を観察したとき、他の視角より明るく見えるような視角特性を有することができる。
また、本発明の携帯電子機器によれば、上記のいずれかの構成の本発明の液晶表示装置が表示部に備えられたことにより、反射モードの動作、あるいは反射モードと透過モードのいずれの動作においても表示面（画面）の視認性に優れた携帯電話やノート型ＰＣ等の携帯電子機器が得られる。
また、本発明の液晶表示装置によれば、液晶表示装置の表示面に対する法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度のときに、前記液晶表示装置に入射した入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から３０度より小さい範囲にあるように設定されたことにより、好ましくは、前記液晶表示装置に入射した入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から２０度の範囲にあるように設定されたことにより、液晶表示装置の表示面に対する法線方向に近い方向から表示を観察したとき、他の視角より明るく見えるような視角特性を有することができる。
また、本発明の携帯電子機器によれば、上記のいずれかの構成の本発明の液晶表示装置が表示部に備えられたことにより、反射モードの動作、あるいは反射モードと透過モードのいずれの動作においても表示面（画面）の視認性に優れた携帯電話やノート型ＰＣ等の携帯電子機器が得られる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態である半透過反射型液晶表示装置の端部を含む部分断面構造を模式的に示した図である。
図１において、本発明の半透過反射型液晶表示装置１は、液晶層３０を挟持して対向する透明なガラスなどからなる第１の基板（一方の基板）１０と、第２の基板（他方の基板）２０とをこれら２枚の基板１０、２０の周縁部に環状に設けられたシール材４０で接着一体化した構成である。
第１の基板１０の液晶層３０側には順に、反射体７と、カラー表示を行うためのカラーフィルタ１３と、反射体７を被覆して保護するとともに反射体７やカラーフィルタ１３による凹凸を平坦化するためのオーバーコート膜１４と、液晶層３０を駆動するための透明電極層１５と、液晶層３０を構成する液晶分子の配向を制御するための配向膜１６とが積層形成されている。また、第２の基板２０の液晶層３０側には順に、透明電極層２５、オーバーコート膜２４、配向膜２６が積層形成されている。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態である半透過反射型液晶表示装置の端部を含む部分断面構造を模式的に示した図である。
図１において、本発明の半透過反射型液晶表示装置１は、液晶層３０を挟持して対向する透明なガラスなどからなる第１の基板（一方の基板）１０と、第２の基板（他方の基板）２０とをこれら２枚の基板１０、２０の周縁部に環状に設けられたシール材４０で接着一体化した構成である。
第１の基板１０の液晶層３０側には順に、反射体７と、カラー表示を行うためのカラーフィルタ１３と、反射体７を被覆して保護するとともに反射体７やカラーフィルタ１３による凹凸を平坦化するためのオーバーコート膜１４と、液晶層３０を駆動するための透明電極層１５と、液晶層３０を構成する液晶分子の配向を制御するための配向膜１６とが積層形成されている。また、第２の基板２０の液晶層３０側には順に、透明電極層２５、オーバーコート膜２４、配向膜２６が積層形成されている。
上記の第１の基板１０と第２の基板２０と、これら基板間に設けられた各構成部材により、液晶セル３５が構成されている。
第１の基板１０の液晶層３０側と反対側（第１の基板１０の外面側）に、偏光板１８が設けられており、第２の基板２０の液晶層３０側と反対側（第２の基板２０の外面側）には、位相差板２７と、偏光板２８がこの順で積層されている。偏光板２８の外側面は表示面１ａになっている。
また、第１の基板１０の偏光板１８の外側には、半透過液晶表示装置１において透過表示を行うための光源としてのバックライト５が配設されている。
第１の基板１０の液晶層３０側と反対側（第１の基板１０の外面側）に、偏光板１８が設けられており、第２の基板２０の液晶層３０側と反対側（第２の基板２０の外面側）には、位相差板２７と、偏光板２８がこの順で積層されている。偏光板２８の外側面は表示面１ａになっている。
また、第１の基板１０の偏光板１８の外側には、半透過液晶表示装置１において透過表示を行うための光源としてのバックライト５が配設されている。
また、この半透過反射型液晶表示装置１では、該液晶表示装置１の表示面１ａに対する法線方向Ｐ１と主たる観察方向α１とのなす角度θ１が０度乃至２０度のときに、液晶セル３５に入射した入射光が反射体７で反射した反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から３０度の範囲内まで至るように設定されており、好ましくは、上記反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から２０度の範囲内まで至るように設定されている。
上記反射体７は、有機膜（基材）１１と、この有機膜１１上に形成された金属反射膜（金属膜）１２から構成されている。有機膜１１は、その上に形成されている金属反射膜１２に凹凸形状を与えて反射光を効率よく散乱させるために設けられているものである。このように金属反射膜１２に凹凸形状を与えることにより、液晶表示装置１に入射した光を効率よく反射することができるため、反射モードにおける明るい表示を実現することができる。
図２は有機膜１１と、その上に形成された金属反射膜１２を備えた反射体７を示す斜視図である。この図に示すように、有機膜１１の表面には、その内面が球面の一部をなす多数の凹部１２Ａが左右に重なり合うようにして連続して形成されており、その面上に金属反射膜１２が積層されている。
図２は有機膜１１と、その上に形成された金属反射膜１２を備えた反射体７を示す斜視図である。この図に示すように、有機膜１１の表面には、その内面が球面の一部をなす多数の凹部１２Ａが左右に重なり合うようにして連続して形成されており、その面上に金属反射膜１２が積層されている。
上記凹部１２Ａの深さを０．１μｍ〜３μｍの範囲でランダムに形成し、隣接する凹部１２Ａのピッチを２μｍ〜５０μｍの範囲でランダムに配置し、上記凹部１２Ａ内面の傾斜角を−３０度〜＋３０度の範囲に設定されている。
特に、凹部１２Ａ内面の傾斜角分布を−３０度〜＋３０度の範囲に設定する点、隣接する凹部１２Ａのピッチを平面全方向に対してランダムに配置する点が特に重要である。なぜならば、仮に隣接する凹部１２Ａのピッチに規則性があると、光の干渉色が出て反射光が色付いてしまうという不具合があるからである。また、凹部１２Ａ内面の傾斜角分布が−３０度〜３０度の範囲を超えると、反射光の拡散角が広がりすぎて反射強度が低下し、明るい表示が得られない（反射光の拡散角が空気中で３６度以上になり、液晶表示装置内部の反射強度ピークが低下し、全反射ロスが大きくなるからである。）からである。この液晶表示装置１に設定される反射特性を変更（例えば、反射光の反射率のピークが法線方向Ｐ１から３０度の範囲内まで至るようにする反射特性から、反射光の反射率のピークが法線方向Ｐ１から２０度の範囲内まで至るようにする反射特性にする）するには、液晶表示装置１に備える反射体７として、例えば、凹部１２Ａ内面の傾斜角分布を異なるものに変更することにより可能である（ただし、凹部１２Ａ内面の傾斜角分布は上記の範囲内である）。
特に、凹部１２Ａ内面の傾斜角分布を−３０度〜＋３０度の範囲に設定する点、隣接する凹部１２Ａのピッチを平面全方向に対してランダムに配置する点が特に重要である。なぜならば、仮に隣接する凹部１２Ａのピッチに規則性があると、光の干渉色が出て反射光が色付いてしまうという不具合があるからである。また、凹部１２Ａ内面の傾斜角分布が−３０度〜３０度の範囲を超えると、反射光の拡散角が広がりすぎて反射強度が低下し、明るい表示が得られない（反射光の拡散角が空気中で３６度以上になり、液晶表示装置内部の反射強度ピークが低下し、全反射ロスが大きくなるからである。）からである。この液晶表示装置１に設定される反射特性を変更（例えば、反射光の反射率のピークが法線方向Ｐ１から３０度の範囲内まで至るようにする反射特性から、反射光の反射率のピークが法線方向Ｐ１から２０度の範囲内まで至るようにする反射特性にする）するには、液晶表示装置１に備える反射体７として、例えば、凹部１２Ａ内面の傾斜角分布を異なるものに変更することにより可能である（ただし、凹部１２Ａ内面の傾斜角分布は上記の範囲内である）。
また、凹部１２Ａの深さが３μｍを超えると、後工程で凹部１２Ａを平坦化する場合に凸部の頂上が平坦化膜（オーバーコート膜１４）で埋めきれず、所望の平坦性が得られなくなり、表示むらの原因となる。
隣接する凹部１２Ａのピッチが２μｍ未満の場合、有機膜１１を形成するために用いる転写型の製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる、所望の反射特性が得られるだけの形状が形成できない、干渉光が発生する等の問題が生じる。また、実用上、前記転写型の製作に使用しうる５μｍ〜１００μｍ径のダイヤモンド圧子を用いる場合、隣接する凹部１２Ａのピッチを２μｍ〜５０μｍとすることが望ましい。
隣接する凹部１２Ａのピッチが２μｍ未満の場合、有機膜１１を形成するために用いる転写型の製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる、所望の反射特性が得られるだけの形状が形成できない、干渉光が発生する等の問題が生じる。また、実用上、前記転写型の製作に使用しうる５μｍ〜１００μｍ径のダイヤモンド圧子を用いる場合、隣接する凹部１２Ａのピッチを２μｍ〜５０μｍとすることが望ましい。
有機膜（基材）１１は、第１の基板１０上に、スピンコート法などによりアクリル系レジストなどの感光性樹脂液を塗布した後、プリベークして感光性樹脂層を形成し、凹凸形状を有する凹凸面とその周縁の平坦面とからなる面を備える転写型を、上記感光性樹脂層の表面に押しつけて、上記転写型の凹凸面の形状を感光性樹脂層の表面に転写して得られたものである。
金属反射膜１２には、Ａｌ、Ａｇなどの反射率の高い金属材料を用いることが好ましく、これらの金属材料をスパッタリング、真空蒸着などの成膜法により性膜することができる。
金属反射膜１２の膜厚は、８ｎｍ〜５０ｎｍ（８０Å〜５００Å）の範囲であることが好ましい。これは、８ｎｍより膜厚が薄い場合には、金属反射膜１２による光の反射率が小さすぎるために反射モード時の表示が暗くなってしまうためであり、５０ｎｍより厚い場合には、金属反射膜１２の透光性が低下して透過モード時の表示が暗くなってしまうためである。
金属反射膜１２には、Ａｌ、Ａｇなどの反射率の高い金属材料を用いることが好ましく、これらの金属材料をスパッタリング、真空蒸着などの成膜法により性膜することができる。
金属反射膜１２の膜厚は、８ｎｍ〜５０ｎｍ（８０Å〜５００Å）の範囲であることが好ましい。これは、８ｎｍより膜厚が薄い場合には、金属反射膜１２による光の反射率が小さすぎるために反射モード時の表示が暗くなってしまうためであり、５０ｎｍより厚い場合には、金属反射膜１２の透光性が低下して透過モード時の表示が暗くなってしまうためである。
また、金属反射膜１２の膜厚は、８ｎｍ〜３０ｎｍ（８０Å〜３００Å）の範囲であることがより好ましい。金属反射膜１２の膜厚をこのような範囲とするならば、透過モード時の表示を明るくすることができるので、透過モード時と反射モード時の表示の明るさの差を小さくすることができる。従って、前記２つの動作モードを切り替えながら使用する際の表示の見やすさを向上させることができる。さらに、金属反射膜１２の膜厚は８ｎｍ〜２０ｎｍ（８０Å〜２００Å）の範囲であることがもっとも好ましい。このような範囲の膜厚に設定することにより、反射モード時の明るさを保持してかつ透過モード時には格別に優れた明るさを実現することができる。
電極層１５は、ＩＴＯ（Indium tin oxide）などの透明導電膜からなる短冊状の平面形状のものを多数整列形成したもので、外部の駆動回路（図示せず）に個々に接続されて液晶層３０を構成する液晶分子を駆動するために、オーバーコート膜１４に形成されている。同様に電極層２５もＩＴＯなどの透明導電膜からなる短冊状の平面形状のものを基板２０上に多数整列形成したものであり、個々に外部の駆動回路に接続されている。尚、電極層１５と電極層２５は互いに平面視直角に向くように配置されて上記の液晶表示装置１がパッシブマトリクス型とされている。
本実施形態の半透過反射型液晶表示装置１では、上記の構成の複数の凹部１２Ａが形成された反射体７を備えたことにより、液晶セル３５に入射した入射光が反射体７で反射した反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から３０度の範囲内まで至るように設定されており、反射モード時に、液晶表示装置１の表示面１ａに対する法線方向Ｐ１から３０度の範囲内までの範囲の反射光量が多くなるので、反射光量は観察者の視点Ｏｂ1に近い方向の分布も高くなり、実用の視点において、特に、法線方向Ｐ１と主たる観察方向α１とのなす角度θ１が０度乃至２０度において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
また、特に、液晶セル３５に入射した入射光が反射体７で反射した反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から２０度の範囲内まで至るように設定されたものにあっては、反射モード時に、液晶表示装置１の表示面１ａに対する法線方向Ｐ１から２０度の範囲内までの範囲の反射光量が多くなり、反射光量は観察者の視点Ｏｂ1に近い方向の分布も高くなり、しかも反射光量が高い領域が広がるので、実用の視点において、特に、法線方向Ｐ１と主たる観察方向α１とのなす角度が０度乃至２０度において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
また、本実施形態の半透過反射型液晶表示装置１は、薄い膜厚の金属反射膜１２を用いているにもかかわらず、反射モード時に十分な明るさの表示を得ることができ、また、金属反射膜１２を薄くしているために透過モードにおいては格別に明るい表示が得られる。これは、有機膜１１の表面に先述の形状を形成していることによるものである。すなわち、金属反射膜１２を薄くして透光性を高めると、金属反射膜１２の反射率自体は低下するが、有機膜１１の表面に内面が球面の一部をなす多数の凹部１２Ａを連続して形成することにより、金属反射膜１２による光の反射効率を最大限に高めることで、反射モード時の表示の明るさを大きく損なうことなく、透過モード時の明るい表示を実現することができる。
また、金属反射膜１２を８ｎｍ〜２０ｎｍとするならば、本実施形態の液晶表示装置１は透過モードにおいて格別に明るい表示を実現することができる。これは、金属反射膜１２が極めて薄いことによる透光性の向上のみにより実現されるものではなく、上記の有機膜１１表面の形状による効果が加えられたことによるものである。すなわち、図２に示すように有機膜１１の表面に形成された凹部１２Ａの内面が球面であることにより、有機膜１１に基板１０側から入射する光に対してレンズ効果が作用し、有機膜１１を通過するバックライト５からの光が増強されることにより、格段に明るい表示を得ることができるものである。
また、金属反射膜１２を８ｎｍ〜２０ｎｍとするならば、本実施形態の液晶表示装置１は透過モードにおいて格別に明るい表示を実現することができる。これは、金属反射膜１２が極めて薄いことによる透光性の向上のみにより実現されるものではなく、上記の有機膜１１表面の形状による効果が加えられたことによるものである。すなわち、図２に示すように有機膜１１の表面に形成された凹部１２Ａの内面が球面であることにより、有機膜１１に基板１０側から入射する光に対してレンズ効果が作用し、有機膜１１を通過するバックライト５からの光が増強されることにより、格段に明るい表示を得ることができるものである。
尚、上記実施形態では、本発明の液晶表示装置をパッシブマトリクス型の半透過反射型液晶表示装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アクティブマトリクス型の液晶表示装置にも適用可能である。その場合、例えば画素を構成する画素電極の上または下に先に記載の表面に光反射性を有する複数の凹部が形成された反射体を設ければよい。
図３は、第１の実施形態の液晶表示装置１でバックライトを設けていないものの表示面１ａに、入射角３０°（表示面１ａに立てた垂線（法線）の一方の側から表示を観察する観察者の視点Ｏｂ１ の反対側から照明した外光の光軸とのなす角度）で外光を照射し、 観察方向α（受光角）を垂線位置（法線位置）（０°）から６０°まで振ったときの受光角（°）と明るさ（反射率）との関係を示している。図３中、実線（１）、（２）は、第１の実施形態の液晶表示装置の受光角と反射率との関係を示しており、実線（１）と（２）のものの違いは、反射体７の凹部１２ａの深さ等が異なる点である。
図３では、比較例として、従来から用いられている図１２または図１３に示した液晶表示装置でバックライトを設けていないタイプのものの受光角と反射率との関係を破線（３）で示した。
図３では、比較例として、従来から用いられている図１２または図１３に示した液晶表示装置でバックライトを設けていないタイプのものの受光角と反射率との関係を破線（３）で示した。
図３から明らかなように、比較例の液晶表示装置では反射率のピークは正反射の角度（受光角３０°）にあり、受光角２０°より小さくなると反射率が大幅に小さくなっていることから、正反射方向から見た表示は明るく見えるものの他の方向から見た表示は暗く見えると考えられる。
これに対して、実線（１）で示される特性を有する第１の実施形態の液晶表示装置１では、受光角３０°（正反射角度）を中心に特に反射率が高いピーク領域が存在し、しかもこの反射率のピークは法線方向（受光角０°）から２０度の範囲内まで延びている（言い換えれば反射率のピーク領域の一端は受光角０°から２０度の間に存在している。）ことから、受光角２０°〜０°においては比較例に比べ高い反射率を示しており、法線方向に近い方向から表示を観察したとき、比較例のものより表示が明るく見えると考えられる。また、実線（１）で示される特性を有する第１の実施形態の液晶表示装置１では反射率のピークは受光角３０°の±約１０°の広い範囲に渡っている。
また、実線（２）で示される特性を有する第１の実施形態の液晶表示装置１では、受光角３０°を中心に特に反射率が高いピーク領域が存在し、しかもこの反射率のピークは法線方向（受光角０°）から１０度の範囲内まで延びている（言い換えれば反射率のピーク領域の一端は受光角０°から１０度の間に存在している。）ことから、受光角１０°〜０°においては比較例に比べ高い反射率を示しており、法線方向に近い方向から表示を観察したとき、比較例のものより表示が明るく見えると考えられる。また、実線（２）で示される特性を有する第１の実施形態の液晶表示装置１では反射率のピークは受光角３０°の±約２０°の広い範囲に渡っている。
このため、本実施形態の液晶表示装置を携帯電話やノート型ＰＣなどの携帯電子機器の表示部に上記のいずれかの構成の本実施形態の液晶表示装置に組み込むと、特に視認性が良好なものとなる。
これに対して、実線（１）で示される特性を有する第１の実施形態の液晶表示装置１では、受光角３０°（正反射角度）を中心に特に反射率が高いピーク領域が存在し、しかもこの反射率のピークは法線方向（受光角０°）から２０度の範囲内まで延びている（言い換えれば反射率のピーク領域の一端は受光角０°から２０度の間に存在している。）ことから、受光角２０°〜０°においては比較例に比べ高い反射率を示しており、法線方向に近い方向から表示を観察したとき、比較例のものより表示が明るく見えると考えられる。また、実線（１）で示される特性を有する第１の実施形態の液晶表示装置１では反射率のピークは受光角３０°の±約１０°の広い範囲に渡っている。
また、実線（２）で示される特性を有する第１の実施形態の液晶表示装置１では、受光角３０°を中心に特に反射率が高いピーク領域が存在し、しかもこの反射率のピークは法線方向（受光角０°）から１０度の範囲内まで延びている（言い換えれば反射率のピーク領域の一端は受光角０°から１０度の間に存在している。）ことから、受光角１０°〜０°においては比較例に比べ高い反射率を示しており、法線方向に近い方向から表示を観察したとき、比較例のものより表示が明るく見えると考えられる。また、実線（２）で示される特性を有する第１の実施形態の液晶表示装置１では反射率のピークは受光角３０°の±約２０°の広い範囲に渡っている。
このため、本実施形態の液晶表示装置を携帯電話やノート型ＰＣなどの携帯電子機器の表示部に上記のいずれかの構成の本実施形態の液晶表示装置に組み込むと、特に視認性が良好なものとなる。
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態においては、外部から入射した光を反射させる反射体７を基板１０と基板２０の間に内蔵した反射体内付けタイプの場合を説明したが、液晶層を挟持した２枚の基板の外側に反射体を設けた反射体外付けタイプとすることもできる。この構成を本発明の第２の実施形態とし、図４を参照して以下に説明する。尚、第１の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付して説明を簡略化する。
上記第１の実施形態においては、外部から入射した光を反射させる反射体７を基板１０と基板２０の間に内蔵した反射体内付けタイプの場合を説明したが、液晶層を挟持した２枚の基板の外側に反射体を設けた反射体外付けタイプとすることもできる。この構成を本発明の第２の実施形態とし、図４を参照して以下に説明する。尚、第１の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付して説明を簡略化する。
図４は、本発明の第２の実施形態である半透過反射型液晶表示装置２の部分断面構造を示す図である。
第２の実施形態の半透過反射型液晶表示装置２が、第１の実施形態の半透過反射型液晶表示装置１と異なるところは、第１の基板１０と電極１５との間にオーバーコート膜１４とカラーフィルタ１３と反射体７が設けられておらず、第１の基板１０とバックライト５の間に第１の実施形態で説明したものと同様の反射体７が設けられている点である。
第１の基板１０と第２の基板２０と、これら基板間に設けられた各構成部材により、液晶セル３５ａが構成されている。
第２の実施形態の半透過反射型液晶表示装置２が、第１の実施形態の半透過反射型液晶表示装置１と異なるところは、第１の基板１０と電極１５との間にオーバーコート膜１４とカラーフィルタ１３と反射体７が設けられておらず、第１の基板１０とバックライト５の間に第１の実施形態で説明したものと同様の反射体７が設けられている点である。
第１の基板１０と第２の基板２０と、これら基板間に設けられた各構成部材により、液晶セル３５ａが構成されている。
本実施形態の半透過反射型液晶表示装置２では、第１の実施形態と同様に該液晶表示装置２の表示面１ａに対する法線方向Ｐ１と主たる観察方向α１とのなす角度θ１が０度乃至２０度のときに、液晶セル３５ａを通って入射した入射光が反射体７で反射した反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から３０度の範囲内まで至るように設定されており、好ましくは、上記反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から２０度の範囲内まで至るように設定されている。
なお、上記第１の基板１０と電極１５との間に、図示されていないが、カラーフィルタ層を印刷などの方法により形成することによって、この液晶表示装置２をカラー表示できるようにしてもよい。
なお、上記第１の基板１０と電極１５との間に、図示されていないが、カラーフィルタ層を印刷などの方法により形成することによって、この液晶表示装置２をカラー表示できるようにしてもよい。
本実施形態の半透過反射型液晶表示装置２では、上記の構成の複数の凹部１２Ａが形成された反射体７を備えたことにより、液晶セル３５ａを通って入射した入射光が反射体７で反射した反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から３０度の範囲内まで至るように設定されており、反射モード時に、液晶表示装置２の表示面１ａに対する法線方向Ｐ１から３０度の範囲内までの範囲の反射光量が多くなるので、反射光量は観察者の視点Ｏｂ1に近い方向の分布も高くなり、実用の視点において、特に、法線方向Ｐ１と主たる観察方向α１とのなす角度θ１が０度乃至２０度において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
また、特に、液晶セル３５ａを通って入射した入射光が反射体７で反射した反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から２０度の範囲内まで至るように設定されたものにあっては、反射モード時に、液晶表示装置２の表示面１ａに対する法線方向Ｐ１から２０度の範囲内までの範囲の反射光量が多くなり、反射光量は観察者の視点Ｏｂ1に近い方向の分布も高くなり、しかも反射光量が高い領域が広がるので、実用の視点において、特に、法線方向Ｐ１と主たる観察方向α１とのなす角度が０度乃至２０度において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
また、この実施形態２で用いられた反射体７は、液晶セルを構成する基板の外側に配設可能なものであるため、透過型の液晶表示装置であれば問題なく装着して反射モード、透過モードいずれにおいても明るい表示が可能な半透過反射型液晶装置を形成することができる。
尚、上記第２の実施の形態においては、本発明をパッシブマトリクス型の半透過反射型液晶表示装置に適用した例について説明したが、３端子型（ＴＦＴ：薄膜トランジスタ）アクティブマトリクス型や、２端子型アクティブマトリクス型の液晶表示装置についても、本発明は問題なく適用することができる。
なお、上記第１〜第２の実施形態においては、第１の基板１０の外側に偏光板１８が設けられた場合について説明したが、第１の基板１０の外側に偏光板１８が設けなくても良く、その場合には、液晶表示装置を構成する各部材の光学条件を良好な表示特性が得られるように調整される。
また、上記第１〜第２の実施形態においては、本発明の液晶表示装置を半透過反射型液晶表示装置に適用した場合について説明したが、反射型液晶表示装置にも適用でき、その場合にはバックライト５を設けなくてもよく、また、金属反射膜１２の厚みは５０ｎｍより厚くてもよい。
また、この実施形態２で用いられた反射体７は、液晶セルを構成する基板の外側に配設可能なものであるため、透過型の液晶表示装置であれば問題なく装着して反射モード、透過モードいずれにおいても明るい表示が可能な半透過反射型液晶装置を形成することができる。
尚、上記第２の実施の形態においては、本発明をパッシブマトリクス型の半透過反射型液晶表示装置に適用した例について説明したが、３端子型（ＴＦＴ：薄膜トランジスタ）アクティブマトリクス型や、２端子型アクティブマトリクス型の液晶表示装置についても、本発明は問題なく適用することができる。
なお、上記第１〜第２の実施形態においては、第１の基板１０の外側に偏光板１８が設けられた場合について説明したが、第１の基板１０の外側に偏光板１８が設けなくても良く、その場合には、液晶表示装置を構成する各部材の光学条件を良好な表示特性が得られるように調整される。
また、上記第１〜第２の実施形態においては、本発明の液晶表示装置を半透過反射型液晶表示装置に適用した場合について説明したが、反射型液晶表示装置にも適用でき、その場合にはバックライト５を設けなくてもよく、また、金属反射膜１２の厚みは５０ｎｍより厚くてもよい。
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態である反射型液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示した図である。
図５においてこの反射型液晶表示装置３は、液晶層３０を挟持して対向する透明なガラスなどからなる第１の基板（一方の基板）１０と、第２の基板（他方の基板）２０とをこれら２枚の基板１０、２０の周縁部に環状に設けられたシール材で接着一体化した構成である。
第１の基板１０の液晶層３０側には順に、反射体４７と、透明介在層５３と、カラー表示を行うためのカラーフィルタ１３と、カラーフィルタ１３による凹凸を平坦化するためのオーバーコート膜（透明平坦化層）１４と、液晶層３０を駆動するための透明電極層１５と、液晶層３０を構成する液晶分子の配向を制御するための配向膜１６とが積層形成されている。また、第２の基板２０の液晶層３０側には順に、透明電極層２５、オーバーコート膜２４、配向膜２６が積層形成されている。
図５は、本発明の第３の実施形態である反射型液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示した図である。
図５においてこの反射型液晶表示装置３は、液晶層３０を挟持して対向する透明なガラスなどからなる第１の基板（一方の基板）１０と、第２の基板（他方の基板）２０とをこれら２枚の基板１０、２０の周縁部に環状に設けられたシール材で接着一体化した構成である。
第１の基板１０の液晶層３０側には順に、反射体４７と、透明介在層５３と、カラー表示を行うためのカラーフィルタ１３と、カラーフィルタ１３による凹凸を平坦化するためのオーバーコート膜（透明平坦化層）１４と、液晶層３０を駆動するための透明電極層１５と、液晶層３０を構成する液晶分子の配向を制御するための配向膜１６とが積層形成されている。また、第２の基板２０の液晶層３０側には順に、透明電極層２５、オーバーコート膜２４、配向膜２６が積層形成されている。
上記の第１の基板１０と第２の基板２０と、これら基板間に設けられた各構成部材により、液晶セル３５ｂが構成されている。
第１の基板１０の液晶層３０側と反対側（第１の基板１０の外面側）に、偏光板１８が設けられており、第２の基板２０の液晶層３０側と反対側（第２の基板２０の外面側）には、位相差板２７と、偏光板２８がこの順で積層されている。この偏光板２８の外側面は表示面１ａになっている。
また、この反射型液晶表示装置３では、該液晶表示装置３の表示面１ａに対する法線方向Ｐ１と主たる観察方向α１とのなす角度θ１が０度乃至２０度のときに、液晶セル３５ｂに入射した入射光が反射体４７で反射した反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から３０度より小さい範囲内にあるように設定されており、好ましくは、上記反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から２０度の範囲内にあるように設定されている。
第１の基板１０の液晶層３０側と反対側（第１の基板１０の外面側）に、偏光板１８が設けられており、第２の基板２０の液晶層３０側と反対側（第２の基板２０の外面側）には、位相差板２７と、偏光板２８がこの順で積層されている。この偏光板２８の外側面は表示面１ａになっている。
また、この反射型液晶表示装置３では、該液晶表示装置３の表示面１ａに対する法線方向Ｐ１と主たる観察方向α１とのなす角度θ１が０度乃至２０度のときに、液晶セル３５ｂに入射した入射光が反射体４７で反射した反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から３０度より小さい範囲内にあるように設定されており、好ましくは、上記反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から２０度の範囲内にあるように設定されている。
反射型液晶表示装置３に備えれた反射体４７は、図６に示すように例えばアルミニウムからなる平板状の基材６１の表面（基準面Ｈ）に多数の光反射性を有する凹部６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、・・・（一般に凹部６３と称する）が互いに不規則に隣接して形成されている。
これらの凹部６３は、斜視図を図７に、また断面図を図８に示すように、平面視円形の凹面を有し、この凹面は、図中Ｄで示す最深点が前記平面視円形の中心Ｏから一方向（Ｙ方向）にずれたスプーン形の非球面をなし、１側部Ａで傾斜角（曲面上の任意の点における接平面Ｐと基材表面Ｈとのなす角度の絶対値）δが最大、すなわち最大傾斜角δmaxとなるように形成されている。従って凹面中で、側部Ａとは中心Ｏを挟んで反対側となる側部Ｂにおける傾斜角δbは、側部Ａの傾斜角（最大傾斜角δmax）より小さくなっている。本実施形態で備えられた反射体４７において、凹部６３ａ、６３ｂ、６３ｃ・・・におけるそれぞれの最大傾斜角δmaxは、２°〜９０°の範囲内で不規則にばらついている。しかし多くの凹部は最大傾斜角δmaxが４°〜３５°の範囲内で不規則にばらついている。
またこの凹部６３は、その凹面が単一の極小点（傾斜角がゼロとなる曲面上の点）Ｄを有している。そしてこの極小点Ｄと基材の基準面Ｈとの距離が凹部６３の深さｄを形成し、この深さｄは、凹部６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、・・・についてそれぞれ０．１μｍ〜３μｍの範囲内で不規則にばらついている。
また、凹部６３ａ、６３ｂ、６３ｃは、隣接する凹部のピッチが２μｍ〜５０μｍの範囲内で不規則に配置されている。
また、凹部６３ａ、６３ｂ、６３ｃは、隣接する凹部のピッチが２μｍ〜５０μｍの範囲内で不規則に配置されている。
本実施形態において、前記の各凹部６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、・・・は、図９に示すように、それぞれの凹面の最大傾斜角δmaxを有する側部Ａが、観察者の視点Ｏｂ１から遠い方向Ｙの方向に揃うように形成されている。
一般に外光は様々な方向から凹部６３に入射し、凹部６３の曲面上で入射点の傾斜角に応じて様々な方向に反射するので、反射光は全体として広い視野角の範囲に拡散するが、図１０に示すように、例えばＯａ方向から入射する外光に注目してその反射の方向を追跡すると、反射光は最大傾斜角δmaxを有する側部Ａとは反対の方向、すなわち観察者側の、図１０に示すＷの範囲（明視範囲）に、より多くの光が偏って集まる傾向がある。
従ってこの明視範囲Ｗの範囲内に観察者の視点Ｏｂ１を置くようにすれば、他の方向から観察する場合に比べ、より明るく見えるようになる。言い換えれば、観察者の視点Ｏｂ１は通常表示面１ａの法線方向Ｐ１に近い方向、より具体的には法線方向Ｐ１から２０度までの範囲内の方向に集中するので、この範囲に、より多くの光が集まるように設定（設計）しておけば、液晶表示装置の表示面１ａに対する法線方向Ｐ１に近い方向から観察すると、他の方向から観察する場合に比べ、より明るく見えるようになる。
この明視範囲Ｗの広がりおよび方向は、凹部６３の形状と配列方向を調整することにより制御することができる。
一般に外光は様々な方向から凹部６３に入射し、凹部６３の曲面上で入射点の傾斜角に応じて様々な方向に反射するので、反射光は全体として広い視野角の範囲に拡散するが、図１０に示すように、例えばＯａ方向から入射する外光に注目してその反射の方向を追跡すると、反射光は最大傾斜角δmaxを有する側部Ａとは反対の方向、すなわち観察者側の、図１０に示すＷの範囲（明視範囲）に、より多くの光が偏って集まる傾向がある。
従ってこの明視範囲Ｗの範囲内に観察者の視点Ｏｂ１を置くようにすれば、他の方向から観察する場合に比べ、より明るく見えるようになる。言い換えれば、観察者の視点Ｏｂ１は通常表示面１ａの法線方向Ｐ１に近い方向、より具体的には法線方向Ｐ１から２０度までの範囲内の方向に集中するので、この範囲に、より多くの光が集まるように設定（設計）しておけば、液晶表示装置の表示面１ａに対する法線方向Ｐ１に近い方向から観察すると、他の方向から観察する場合に比べ、より明るく見えるようになる。
この明視範囲Ｗの広がりおよび方向は、凹部６３の形状と配列方向を調整することにより制御することができる。
本実施形態の反射体４７では、各凹部６３が単一の極小点を有する非球面に形成されているので、光の反射角の変化が滑らかで、特定の視角において反射光が眩しいほどに強く見えることはない。
各凹部６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、・・・の最大傾斜角δmaxは２°〜９０°の範囲内とされているが、中でも４°〜３５°の範囲内とされているものが多い。従って凹部６３の全面に入射した光は反射光が無駄にならならない範囲で広範囲に散乱し視界が全体として明るいが、中でも特定の視野角内（法線方向Ｐ１から３０度より小さい範囲内の方向、特に、法線方向Ｐ１から２０度までの範囲内の方向）に多くの光が偏って反射され、この視野角内で観察するとき（実用の視点において、特に、前記法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度において観察するとき）特に明るく見える。
凹部６３の深さは、０．１μｍ〜３μｍの範囲内で不規則に形成されかつ各凹部６３が不規則に隣接して配置されているので、反射型液晶表示装置に組み込んだときモアレ模様が発生せず、また特定視角における反射光量のピーク的な集中が緩和され、視界内の反射光量の変化がなだらかになっている。
各凹部６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、・・・の最大傾斜角δmaxは２°〜９０°の範囲内とされているが、中でも４°〜３５°の範囲内とされているものが多い。従って凹部６３の全面に入射した光は反射光が無駄にならならない範囲で広範囲に散乱し視界が全体として明るいが、中でも特定の視野角内（法線方向Ｐ１から３０度より小さい範囲内の方向、特に、法線方向Ｐ１から２０度までの範囲内の方向）に多くの光が偏って反射され、この視野角内で観察するとき（実用の視点において、特に、前記法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度において観察するとき）特に明るく見える。
凹部６３の深さは、０．１μｍ〜３μｍの範囲内で不規則に形成されかつ各凹部６３が不規則に隣接して配置されているので、反射型液晶表示装置に組み込んだときモアレ模様が発生せず、また特定視角における反射光量のピーク的な集中が緩和され、視界内の反射光量の変化がなだらかになっている。
上記の反射体４７は、図９に示すように各凹部６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、・・・の最大傾斜角を有する側部Ａの方向が観察者の視点Ｏｂ１から遠い側（Ｙ方向）となるように装着されている。
また、液晶層３０を挟む透明電極層１５と透明電極層２５とは、互いに直交するストライプ状に形成されていてその交点領域が画素となる単純マトリックス型の液晶装置を構成している。
また、液晶層３０を挟む透明電極層１５と透明電極層２５とは、互いに直交するストライプ状に形成されていてその交点領域が画素となる単純マトリックス型の液晶装置を構成している。
本実施形態の反射型液晶表示装置３では、表示面１ａに外光が入射すると、入射光は液晶パネル３５ｂ内に入って各層を透過して反射体４７の表面に到達し、反射体４７の凹部６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、・・・の曲面によって広角度に反射し、再び前記各層を透過して表示面１ａから出射する。この出射光は広い視野角範囲に散乱するので、この表示面１ａは広い視角から光源の映り込みなく観察することができるが、配向方向Ｙとは反対側の視点Ｏｂ１方向から観察するとき、特に、前記法線方向Ｐ１と主たる観察方向α１とのなす角度が０度乃至２０度で観察するとき、画面の明るさが最大となる。
本実施形態の反射型液晶表示装置３では、上記の構成の複数の凹部６３が形成された反射体４７を備えたことにより、液晶セル３５ｂに入射した入射光が反射体４７で反射した反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から３０度より小さい範囲内にあるように設定されており、反射モード時に、液晶表示装置３の表示面１ａに対する法線方向Ｐ１から３０度より小さい範囲内の反射光量が多くなるので、反射光量は観察者の視点Ｏｂ1に近い方向の分布も高くなり、実用の視点において、特に、法線方向Ｐ１と主たる観察方向α１とのなす角度θ１が０度乃至２０度において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
また、特に、液晶セル３５ｂに入射した入射光が反射体４７で反射した反射光の反射率のピークが、法線方向Ｐ１から２０度の範囲内にあるように設定されたものにあっては、反射モード時に、液晶表示装置３の表示面１ａに対する法線方向Ｐ１から２０度の範囲内の反射光量が多くなり、反射光量は観察者の視点Ｏｂ1に近い方向の分布も高くなり、しかも反射光量が高い領域が広がるので、実用の視点において、特に、法線方向Ｐ１と主たる観察方向α１とのなす角度が０度乃至２０度）において、明るい表示（画面）の液晶表示装置を実現できる。
なお、図５に示した第３の実施形態の反射型液晶表示装置３においては、反射体４７を電極層１５とは別の層として形成したが、電極層１５自体を反射体４７により形成し、かつ電極層１５を図５の反射体４７の位置に形成すれば、透明電極層が反射体を兼ねることができて、反射型液晶表示装置の層構成が単純化される。
また、第３の実施形態においては、外部から入射した光を反射させる反射体４７を基板１０と基板２０の間に内蔵した反射体内付けタイプの場合を説明したが、液晶層を挟持した２枚の基板の外側に反射体を設けた反射体外付けタイプとすることもできる。
また、第３の実施形態においては、本発明の液晶表示装置を反射型液晶表示装置に適用した場合について説明したが、半透過反射型液晶表示装置にも適用でき、その場合には反射体４７の厚みを８ｎｍ〜５０ｎｍ（８０Å〜５００Å）の範囲、好ましくは８ｎｍ〜３０ｎｍ（８０Å〜３００Å）の範囲、さらに好ましくは８ｎｍ〜２０ｎｍ（８０Å〜２００Å）の範囲にし、第１の基板１０の外面側にバックライトを備えるようにすればよい。
また、第３の実施形態においては、外部から入射した光を反射させる反射体４７を基板１０と基板２０の間に内蔵した反射体内付けタイプの場合を説明したが、液晶層を挟持した２枚の基板の外側に反射体を設けた反射体外付けタイプとすることもできる。
また、第３の実施形態においては、本発明の液晶表示装置を反射型液晶表示装置に適用した場合について説明したが、半透過反射型液晶表示装置にも適用でき、その場合には反射体４７の厚みを８ｎｍ〜５０ｎｍ（８０Å〜５００Å）の範囲、好ましくは８ｎｍ〜３０ｎｍ（８０Å〜３００Å）の範囲、さらに好ましくは８ｎｍ〜２０ｎｍ（８０Å〜２００Å）の範囲にし、第１の基板１０の外面側にバックライトを備えるようにすればよい。
第３の実施形態では、本発明を単純マトリックス型の反射型液晶表示装置に適用した場合について説明したが、薄膜トランジスタまたは薄膜ダイオードを用いたアクティブマトリックス型、またはセグメント型の液晶表示装置などにも同様に適用が可能である。これらの液晶表示装置はいずれも本発明に含まれるものである。
なお、第１〜第３の実施形態においては、第２の基板２０と偏光板２８との間に位相差板が１枚設けられた場合について説明したが、位相差板は複数設けられていてもよい。
なお、第１〜第３の実施形態においては、第２の基板２０と偏光板２８との間に位相差板が１枚設けられた場合について説明したが、位相差板は複数設けられていてもよい。
図１１は、第３の実施形態の反射型液晶表示装置３の表示面１ａに、入射角３０°（表示面１ａに立てた垂線（法線）の一方の側から表示を観察する観察者の視点Ｏｂ１ の反対側から照明した外光の光軸とのなす角度）で外光を照射し、 観察方向α（受光角）を垂線位置（法線位置）（０°）から６０°まで振ったときの受光角（°）と明るさ（反射率）との関係を示している。図１１中、実線（４）、（５）、一点鎖線（６）は、第３の実施形態の反射型液晶表示装置の受光角と反射率との関係を示しており、実線（４）と（５）と一点鎖線（６）のものの違いは、反射体４７の凹部６３の形状や配列方向等が異なる点である。
図１１では、比較例として、従来から用いられている図１２または図１３に示した液晶表示装置でバックライトを設けていないタイプのものの受光角と反射率との関係を破線（３）で示した。
図１１では、比較例として、従来から用いられている図１２または図１３に示した液晶表示装置でバックライトを設けていないタイプのものの受光角と反射率との関係を破線（３）で示した。
図１１から明らかなように、比較例の液晶表示装置では反射率のピークは正反射の角度（受光角３０°）にあり、受光角２０°より小さくなると反射率が大幅に小さくなっていることから、正反射方向から見た表示は明るく見えるものの他の方向から見た表示は暗く見えると考えられる。
これに対して、実線（４）で示される特性を有する第３の実施形態の液晶表示装置３では反射率のピークが法線方向（受光角０°）から３０度より小さい範囲内にあり、受光角約２５°を中心に特に反射率が高いピーク領域が存在しており、受光角０°〜３０°においては比較例に比べ高い反射率を示しており、法線方向に近い方向から表示を観察したとき、比較例のものより表示が明るく見えると考えられる。また、実線（５）で示される特性を有する第３の実施形態の液晶表示装置３では反射率のピークが法線方向（受光角０°）から２０度の範囲内にあり、受光角約１５°を中心に特に反射率が高いピーク領域が存在しており、受光角０°〜２２°においては比較例に比べ高い反射率を示しており、法線方向に近い方向から表示を観察したとき、比較例のものより表示が明るく見えると考えられる。また、一点鎖線（６）で示される特性を有する第３の実施形態の液晶表示装置３では反射率のピークが法線方向（受光角０°）から約２０度の範囲内にあり、受光角約２０°付近の反射率は、正反射の角度の反射率より高くなっており、受光角０°〜２５°においては比較例に比べ高い反射率を示しており、法線方向に近い方向から表示を観察したとき、比較例のものより表示が明るく見えると考えられる。 また、実線（４）又は（５）又は一点鎖線（６）で示される特性を有する第３の実施形態の液晶表示装置３においては、入射光の正反射角度に対して非対称の反射率分布となる反射特性を備えており、しかも反射率の最大値は入射光の正反射角度（本実施形態では受光角３０°）より小さい反射角度範囲（受光角度範囲）にある反射特性を備えており、また、特に、一点鎖線（６）で示される特性を有する第３の実施形態の液晶表示装置３では反射率分布を示すグラフのプロファイルが階段状であり、反射率の最大値は受光角２０°付近にあり、該最大値は上記階段状のプロファイルの頂部に存在しているが、比較例のものでは入射光の正反射角度に対して対称の反射率分布となる反射特性を備えている。
このため、本実施形態の液晶表示装置を携帯電話やノート型ＰＣなどの携帯電子機器の表示部に上記のいずれかの構成の本実施形態の液晶表示装置に組み込むと、特に視認性が良好なものとなる。
これに対して、実線（４）で示される特性を有する第３の実施形態の液晶表示装置３では反射率のピークが法線方向（受光角０°）から３０度より小さい範囲内にあり、受光角約２５°を中心に特に反射率が高いピーク領域が存在しており、受光角０°〜３０°においては比較例に比べ高い反射率を示しており、法線方向に近い方向から表示を観察したとき、比較例のものより表示が明るく見えると考えられる。また、実線（５）で示される特性を有する第３の実施形態の液晶表示装置３では反射率のピークが法線方向（受光角０°）から２０度の範囲内にあり、受光角約１５°を中心に特に反射率が高いピーク領域が存在しており、受光角０°〜２２°においては比較例に比べ高い反射率を示しており、法線方向に近い方向から表示を観察したとき、比較例のものより表示が明るく見えると考えられる。また、一点鎖線（６）で示される特性を有する第３の実施形態の液晶表示装置３では反射率のピークが法線方向（受光角０°）から約２０度の範囲内にあり、受光角約２０°付近の反射率は、正反射の角度の反射率より高くなっており、受光角０°〜２５°においては比較例に比べ高い反射率を示しており、法線方向に近い方向から表示を観察したとき、比較例のものより表示が明るく見えると考えられる。 また、実線（４）又は（５）又は一点鎖線（６）で示される特性を有する第３の実施形態の液晶表示装置３においては、入射光の正反射角度に対して非対称の反射率分布となる反射特性を備えており、しかも反射率の最大値は入射光の正反射角度（本実施形態では受光角３０°）より小さい反射角度範囲（受光角度範囲）にある反射特性を備えており、また、特に、一点鎖線（６）で示される特性を有する第３の実施形態の液晶表示装置３では反射率分布を示すグラフのプロファイルが階段状であり、反射率の最大値は受光角２０°付近にあり、該最大値は上記階段状のプロファイルの頂部に存在しているが、比較例のものでは入射光の正反射角度に対して対称の反射率分布となる反射特性を備えている。
このため、本実施形態の液晶表示装置を携帯電話やノート型ＰＣなどの携帯電子機器の表示部に上記のいずれかの構成の本実施形態の液晶表示装置に組み込むと、特に視認性が良好なものとなる。
（第４の実施形態）
図１５は、本発明の第４の実施形態である反射型液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示した図である。
図１５の反射型液晶表示装置４が図５に示した反射型液晶表示装置３と異なるところは、液晶セル３５ｂ内に設けられる反射体の構成が異なる点である。
本実施形態の反射型液晶表示装置４に備えられた反射体４７は、例えばアルミニウムからなる平板状の基材６１の表面（基準面）に多数の光反射性を有する凹部１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、・・・（一般に凹部１６３と称する）が互いに不規則に隣接して形成されている。
図１５は、本発明の第４の実施形態である反射型液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示した図である。
図１５の反射型液晶表示装置４が図５に示した反射型液晶表示装置３と異なるところは、液晶セル３５ｂ内に設けられる反射体の構成が異なる点である。
本実施形態の反射型液晶表示装置４に備えられた反射体４７は、例えばアルミニウムからなる平板状の基材６１の表面（基準面）に多数の光反射性を有する凹部１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、・・・（一般に凹部１６３と称する）が互いに不規則に隣接して形成されている。
これらの凹部１６３は、断面図を図１６に示すように、凹部１６３の特定縦断面Ｙにおける内面形状は、凹部の一の周辺部Ｓ１から最深点Ｄに至る第１曲線Ｊと、この第１曲線Ｊに連続して、凹部の最深点Ｄから第３曲線又は直線Ｌに至る第２曲線Ｋと、この第２曲線Ｋに連続して、他の周辺部Ｓ２に至る第３曲線又は直線Ｌとからなっている。これら第１と第２の曲線は、最深点Ｄにおいて共に基材表面Ｓに対する傾斜角がゼロとなり、互いにつながっている。
第１曲線Ｊの基材表面Ｓに対する傾斜角は第２曲線Ｋの傾斜角や第３曲線又は直線Ｌよりも急であって、最深点Ｄは凹部３の中心ＯからＹ方向にずれた位置にある。すなわち、第１曲線Ｊの基材表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値（以下、第１曲線Ｊの傾斜角の平均値という。）は、第２曲線Ｋの基材表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値や、第３曲線又は直線Ｌの基材表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値より大きくされている。また、第２曲線Ｋの基材表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値（以下、第２曲線Ｋの傾斜角の平均値という。）と第３の曲線又は直線Ｌの基材表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値（以下、第３曲線又は直線Ｌの傾斜角の平均値）とは異なっており、本実施形態では第３の曲線又は直線Ｌの傾斜角の平均値の方が第２曲線Ｋの傾斜角の平均値よりも大きくされている。
言い換えれば、第１曲線Ｊの曲率半径Ｒ１の大きさは、第２曲線Ｋの曲率半径Ｒ２や第３曲線又は直線Ｌの曲率半径Ｒ３より小さくされており、第３曲線又は直線Ｌの曲率半径Ｒ３の大きさは第２曲線Ｋの曲率半径Ｒ２より小さくされている。なお、上記第３曲線又は直線Ｌは曲率半径Ｒ３が∞である場合に、直線となる。
凹部１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、・・・における第１曲線Ｊの基材表面Ｓに対する傾斜角の平均値は１°〜８９゜の範囲で不規則にばらついている。また、凹部１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、・・・における第２曲線Ｋの基材表面Ｓに対する傾斜角の平均値は０．５°〜８８゜の範囲で不規則にばらついている。また、凹部１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、・・・における第３曲線又は直線Ｌの基材表面Ｓに対する傾斜角の平均値は０．５°〜８８゜の範囲で不規則にばらついている。
第１曲線と第２曲線と第３曲線又は直線の傾斜角は、いずれもなだらかに変化しているので、第１曲線Ｊの最大傾斜角δmax（絶対値）は、第２曲線Ｋの最大傾斜角（絶対値）δｂや第３曲線又は直線Ｌの最大傾斜角（絶対値）δｃよりも大きくなっている。また、第１曲線Ｊと第２曲線Ｋとが接する最深点Ｄの基材表面に対する傾斜角はゼロとなっており、傾斜角が負の値である第１曲線Ｊと傾斜角が正の値である第２曲線Ｋとは、なだらかに連続しており、傾斜角が正の値である第２曲線Ｋと第３曲線又は直線Ｌとは、なだらかに連続している。
本実施形態の反射体において、凹部１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、・・・におけるそれぞれの最大傾斜角δmaxは、２〜９０゜の範囲内で不規則にばらついている。しかし多くの凹部は最大傾斜角δmaxが４°〜３５°の範囲内で不規則にばらついている。
本実施形態の反射体において、凹部１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、・・・におけるそれぞれの最大傾斜角δmaxは、２〜９０゜の範囲内で不規則にばらついている。しかし多くの凹部は最大傾斜角δmaxが４°〜３５°の範囲内で不規則にばらついている。
またこの凹部１６３は、その凹面が単一の極小点（傾斜角がゼロとなる曲面上の点）Ｄを有している。そしてこの極小点Ｄと基材の基材表面Ｓとの距離が凹部１６３の深さｄを形成し、この深さｄは、凹部１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、・・・についてそれぞれ０．１μｍ〜３μｍの範囲内で不規則にばらついている。また、凹部１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃは、隣接する凹部のピッチが５μｍ〜５０μｍの範囲内で不規則に配置されている。
本実施形態においては、凹部１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、・・・における各特定縦断面Ｙは、いずれも同じ方向になっている。また、各々の第１曲線Ｊが観察者の視点Ｏｂ１から遠い方向Ｙの方向に揃うように形成されている。また、各々の第２曲線Ｋ、第３曲線又直線Ｌが観察者の視点Ｏｂ１から遠い方向Ｙの方向と反対方向に揃うように形成されている。
本実施形態の反射体１４７では、各々の第１曲線Ｊが単一の方向に配向するように形成されており、しかも第１曲線Ｊの傾斜角の平均値は、第２曲線Ｋの基材表面Ｓに対する傾斜角の平均値や、第３曲線又は直線Ｌの基材表面Ｓに対する傾斜角の平均値より大きくされいるため、その反射特性は、基材表面Ｓに対する正反射の方向からずれたものとなっている。すなわち、Ｙ方向の斜め上方からの入射光に対する反射光は、正反射の方向よりも、基材表面Ｓに対する法線方向にシフトした方向に明るい表示範囲がシフトしたものとなっている。
さらに、本実施形態の反射体１４７では、各々第２曲線Ｋ、第３曲線又は直線Ｌが第１曲線Ｊと反対方向に配向するように形成されており、さらに第３の曲線又は直線Ｌの傾斜角の平均値の方が第２曲線Ｋの傾斜角の平均値よりも大きくされているので、特定縦断面Ｙにおける総合的な反射特性としては、第２曲線Ｋ周辺の面によって反射される方向の反射率が増加し、さらにこの反射率の大きさよりも第３曲線又は直線Ｌ周辺の面によって反射される方向の反射率が大きくなったものとなる。したがって、特定の方向に反射光を適度に集中させた反射特性とすることができる。
さらに、本実施形態の反射体１４７では、各々第２曲線Ｋ、第３曲線又は直線Ｌが第１曲線Ｊと反対方向に配向するように形成されており、さらに第３の曲線又は直線Ｌの傾斜角の平均値の方が第２曲線Ｋの傾斜角の平均値よりも大きくされているので、特定縦断面Ｙにおける総合的な反射特性としては、第２曲線Ｋ周辺の面によって反射される方向の反射率が増加し、さらにこの反射率の大きさよりも第３曲線又は直線Ｌ周辺の面によって反射される方向の反射率が大きくなったものとなる。したがって、特定の方向に反射光を適度に集中させた反射特性とすることができる。
図１７は、第４の実施形態の反射型液晶表示装置４の表示面１ａに、入射角３０°（表示面１ａに立てた垂線（法線）の一方の側から表示を観察する観察者の視点Ｏｂ１ の反対側から照明した外光の光軸とのなす角度）で外光を照射し、 観察方向α（受光角）を垂線位置（法線位置）（０°）から６０°まで振ったときの受光角（°）と明るさ（反射率）との関係を示している。図１７中、一点鎖線（７）は、第４の実施形態の反射型液晶表示装置の受光角と反射率との関係を示している。
図１７では、比較例として、従来から用いられている図１２または図１３に示した液晶表示装置でバックライトを設けていないタイプのものの受光角と反射率との関係を破線（３）で示し、この比較例の液晶表示装置の反射特性は図３や図１１を用いて説明した通りであるので説明を略す。
図１７では、比較例として、従来から用いられている図１２または図１３に示した液晶表示装置でバックライトを設けていないタイプのものの受光角と反射率との関係を破線（３）で示し、この比較例の液晶表示装置の反射特性は図３や図１１を用いて説明した通りであるので説明を略す。
一点鎖線（７）で示される特性を有する第４の実施形態の液晶表示装置４では反射率分布を示すグラフのプロファイルが階段状であり、しかも入射光の正反射角度に対して非対称となる反射特性を備えており、また、反射率の最大値は入射光の正反射角度（本実施形態では受光角３０°）より小さい反射角度範囲（受光角度範囲）にある受光角２０°付近に存在し、反射率の最大値は上記階段状のプロファイルの頂部に存在する反射特性を備えており、しかも反射率の最大値は第３の実施形態の液晶表示装置よりも大きな値が得られる。また、この第４の実施形態の液晶表示装置４では、受光角約２０°付近の反射率は、正反射の角度の反射率より高くなっており、受光角０°〜２５°においては比較例に比べ高い反射率を示しており、法線方向に近い方向から表示を観察したとき、比較例のものより表示が明るく見えると考えられる。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態である反射型液晶表示装置について説明する。
第５の実施形態の反射型液晶表示装置が図１５に示した第４の実施形態の反射型液晶表示装置４と異なるところは、液晶セル内に設けられる反射体の構成が異なる点である。
本実施の形態の反射型液晶表示装置に備えられた反射体が第４の実施形態の反射型液晶表示装置に備えられた反射体と異なるところは、平板状の基材６１の表面（基準面）に形成された凹部の形状が異なるところである。
図１８は本実施の形態の反射型液晶表示装置に備えられた反射体２４７の凹部２６３の説明図であり、図１８（ａ）は、凹部２６３の断面図、図１８（ｂ）は凹部２６３の平面図である。
次に、本発明の第５の実施形態である反射型液晶表示装置について説明する。
第５の実施形態の反射型液晶表示装置が図１５に示した第４の実施形態の反射型液晶表示装置４と異なるところは、液晶セル内に設けられる反射体の構成が異なる点である。
本実施の形態の反射型液晶表示装置に備えられた反射体が第４の実施形態の反射型液晶表示装置に備えられた反射体と異なるところは、平板状の基材６１の表面（基準面）に形成された凹部の形状が異なるところである。
図１８は本実施の形態の反射型液晶表示装置に備えられた反射体２４７の凹部２６３の説明図であり、図１８（ａ）は、凹部２６３の断面図、図１８（ｂ）は凹部２６３の平面図である。
図１８に示すように、各凹部２６３の内面は、周縁曲面２６４ａと、周縁曲面２６４ａに囲まれた位置ににある底曲面４ｂとから形成されている。周縁曲面２６４ａは、中心をＯ１として半径がＲ４である球面の一部である。また、底曲面２６４ｂは、中心をＯ２として半径がＲ５である球面の一部である。各々の球面の中心であるＯ１とＯ２とから、反射体の表面に立てた法線は、各々別個の直線Ｌ１、Ｌ２上に位置する。また、凹部２６３・・・における各特定縦断面Ｙはいずれも同じ方向になっている。また、各々の底曲面２６４ｂが観察者の視点Ｏｂ１から近い方向（観察者の視点Ｏｂ１から遠い方向Ｙの方向と反対方向、即ち図１８の左側方向）に揃うように形成されている。図１８の右側の方向が光の入射側である。
各々の半径Ｒ１とＲ２とは、Ｒ１＜Ｒ２の関係にあり、かつ５μｍ≦Ｒ１≦７０μｍ、１０μｍ≦Ｒ２≦１００μｍの範囲で変化するものである。また、図２（ａ）において、θ４は周縁曲面２６４ａの傾斜角で、４゜≦θ４≦３５゜および−３５゜≦θ４≦−４゜の範囲で変化するものである。また、θ５は底曲面２６４ｂの傾斜角で、−１７°≦θ５≦１７゜の範囲で変化するものである。
なお、平面方向から見た周縁曲面２６４ａの半径ｒ４及び底曲面２６４ｂの半径ｒ５は、各々の半径、Ｒ４，Ｒ５及び傾斜角θ４、θ５に応じて決まるものである。
なお、平面方向から見た周縁曲面２６４ａの半径ｒ４及び底曲面２６４ｂの半径ｒ５は、各々の半径、Ｒ４，Ｒ５及び傾斜角θ４、θ５に応じて決まるものである。
凹部２６３の深さｄは０．１ないし３μｍの範囲で各凹部毎にランダムな値をとる。凹部２６３の深さが０．１μｍに満たないと、正反射が強くなり過ぎるからである。
隣接する凹部２６３のピッチは２μｍないし５０μｍの範囲でランダムに配置する。なぜなら、仮に隣接する凹部２６３のピッチに規則性があると、光の干渉色が出て反射光が色付いてしまうという不具合があるからである。また、隣接する凹部２６３のピッチが２μｍ未満の場合、反射体の凹部を製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる。
隣接する凹部２６３のピッチは２μｍないし５０μｍの範囲でランダムに配置する。なぜなら、仮に隣接する凹部２６３のピッチに規則性があると、光の干渉色が出て反射光が色付いてしまうという不具合があるからである。また、隣接する凹部２６３のピッチが２μｍ未満の場合、反射体の凹部を製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる。
第５の実施形態の反射型液晶表示装置の受光角と反射率との関係を上記第３の実施形態で行った方法と同様にして測定した結果、第５の実施形態の反射型液晶表示装置の受光角と反射率との関係は図１１の一点鎖線（６）で示される特性と同様の特性を備えている。
このように、反射体２４７が備えられた本実施形態の反射型液晶表示装置においては、凹部２６３の内面に、半径の小さい球面の一部からなる周縁曲面２６４ａが存在し、比較的絶対値の大きい傾斜角の範囲を与えるので、受光角約１５゜〜４５゜という広い反射角度範囲で良好な反射率を有している。また、半径の大きい球面の一部からなる底曲面２６４ｂ、すなわち平坦面に近い曲面が偏在するので、特定の範囲の傾斜角を与える内面の割合が高くなる。その結果、正反射角度（本実施形態では受光角３０度）よりも小さい反射角度における反射率が最も高くなり、その方向をピークとして近傍の反射率も高くなっている。
なお、図１８の左側の方向から入射した場合には、入射角度である３０度と対象な方向の反射角度３０度よりも、大きい反射角度における反射率が最も高くなり、その方向をピークとして近傍の反射率も高くなる。
このように、反射体２４７が備えられた本実施形態の反射型液晶表示装置においては、凹部２６３の内面に、半径の小さい球面の一部からなる周縁曲面２６４ａが存在し、比較的絶対値の大きい傾斜角の範囲を与えるので、受光角約１５゜〜４５゜という広い反射角度範囲で良好な反射率を有している。また、半径の大きい球面の一部からなる底曲面２６４ｂ、すなわち平坦面に近い曲面が偏在するので、特定の範囲の傾斜角を与える内面の割合が高くなる。その結果、正反射角度（本実施形態では受光角３０度）よりも小さい反射角度における反射率が最も高くなり、その方向をピークとして近傍の反射率も高くなっている。
なお、図１８の左側の方向から入射した場合には、入射角度である３０度と対象な方向の反射角度３０度よりも、大きい反射角度における反射率が最も高くなり、その方向をピークとして近傍の反射率も高くなる。
１、２、３、４ 液晶表示装置
１ａ 表示面
５ バックライト
７、４７、１４７、２４７ 反射体
１０ 基板（一方の基板）
１１ 有機膜（基材）
１２ 金属反射膜（金属膜）
１２Ａ、６３、６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、１６３、２６３ 凹部
１３ カラーフィルタ
１４、２４ オーバーコート膜
１５、２５ 透明電極層（電極）
１６、２６ 配向膜
１８、２８ 偏光板
２０ 基板（他方の基板）
２７ 位相差板
３０ 液晶層
３５、３５ａ、３５ｂ 液晶セル
４０ シール材
５３ 透明介在層
６１ 基材
２６４ａ 周縁曲面
２６４ｂ 底曲面
Ｐ１ 法線方向
Ｏｂ１ 視点
θ１ 角度
α１ 観察方向
１ａ 表示面
５ バックライト
７、４７、１４７、２４７ 反射体
１０ 基板（一方の基板）
１１ 有機膜（基材）
１２ 金属反射膜（金属膜）
１２Ａ、６３、６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、１６３、２６３ 凹部
１３ カラーフィルタ
１４、２４ オーバーコート膜
１５、２５ 透明電極層（電極）
１６、２６ 配向膜
１８、２８ 偏光板
２０ 基板（他方の基板）
２７ 位相差板
３０ 液晶層
３５、３５ａ、３５ｂ 液晶セル
４０ シール材
５３ 透明介在層
６１ 基材
２６４ａ 周縁曲面
２６４ｂ 底曲面
Ｐ１ 法線方向
Ｏｂ１ 視点
θ１ 角度
α１ 観察方向
Claims (6)
- 液晶層を挟んで対向する基板の一方の基板の内面側に電極および配向膜を該一方の基板側から順に設け、他方の基板の内面側に電極および配向膜を該他方の基板側から順に設けた液晶セルの前記一方の基板の外面側または前記一方の基板とこれの内面側に設けられた電極の間に反射体を設け、前記他方の基板の外面側に位相差板および偏光板を前記他方の基板側から順に設けてなる液晶表示装置であって、
前記反射体は、反射部の１側部で傾斜角（反射部表面上の任意の点における接平面と基材表面とのなす角度の絶対値）が最大となり、前記液晶表示装置の表示面に対する法線方向と主たる観察方向とのなす角度が０度乃至２０度のときに、前記液晶表示装置に入射した入射光が前記法線方向に対して観察者の視点の反対側から入射し、かつ前記法線方向と入射光の光軸とのなす角度が３０度である場合に該入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から３０度より小さい範囲内にあるように設定され、多数の反射部が互いに不規則に隣接して形成され、前記反射部が前記基板上に形成された樹脂層に凹凸形状を有する転写型を押しつけることにより得られた凹部に、金属膜が形成されたものであり、前記反射部の１側部を観察者の視点から遠い方向に揃うように形成されたことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記液晶表示装置に入射した入射光が前記反射体で反射した反射光の反射率のピークが、前記法線方向から２０度の範囲内にあるように設定されたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
- 前記凹部における最大傾斜角を有する１側部は、最大傾斜角が４度〜３５度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
- 前記凹部の深さが０．１μｍ〜３μｍの範囲内で不規則に形成され、前記複数の凹部は隣接する凹部のピッチが２μｍ〜５０μｍの範囲内で不規則に配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記金属膜の厚みが８ｎｍ〜２０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶表示装置が表示部に備えられたことを特徴とする携帯電子機器。
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