JP4307799B2 - 反射体及び反射型液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射体とこの反射体を備えた反射型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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あるいは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。
【０００３】
反射型液晶表示装置の表示性能には、液晶透過状態の場合、明るい表示性能を有することが要求される。この表示性能を実現するには、外部より入射した光が、反射型液晶表示装置内部で反射され、再び、外部に出射される光に散乱性能を制御することが重要である。このため反射型液晶表示装置では、液晶表示装置表示面に対して、あらゆる角度からの入射光を表示方向（観察者側）に反射させる機能を持たせるために、液晶表示装置内部あるいは外部に設ける反射板に散乱性能を持たせる方式、あるいは、液晶表示装置内部に散乱層を形成し、光が散乱層を透過するときに散乱する前方散乱方式などで反射型液晶表示装置を構成している。
【０００４】
図８は、液晶パネル内部に散乱性能を持たせた反射板を設けた従来の反射型液晶表示装置の一例を示す側面断面図である。この反射型液晶表示装置は、光の入射方向から見て、順次、光透過性の対向基板１０１、液晶層１１０、及び光反射性の素子基板１０２を備え、素子基板１０２には、対向基板１０１を透過した光Ｑを反射し、かつ散乱する反射型の散乱帯が設けられている。散乱帯は、表面に凹凸１２２ａを有する高反射率金属膜１２２とこれの下層の絶縁層１２８からなる反射板１３０からなり、この反射板１３０の１画素あたりの領域が指向性の強い反射特性を有する領域Ａと拡散性の強い反射特性を有する領域Ｂの２つの領域に分けられ、各領域には平均傾斜角度が互いに異なる凹凸面が形成されている。
尚、この反射型液晶表示装置は、高反射率金属膜１２２の厚みを薄くするか、あるいは透過用細孔を形成することで、半透過型としても使用可能である。
【０００５】
図９は、この反射型液晶表示装置に備えられた反射板の反射特性を示す図であり、図９の曲線（Ａ）は、図８における領域Ｂの反射特性を示すプロファイルであり、図９の曲線（Ｂ）は図８における領域Ａの反射特性を示すプロファイルである。ここでの反射特性は、白色光源を反射板面に対して法線方向に固定し、反射光強度を測定するための検出器を回転させ、反射光の出射角度の依存性を測定したものである。
反射特性（Ａ）、（Ｂ）のプロファイルは、それぞれ入射光Ｌの正反射角度を中心とするガウス分布形状を示し、各曲線の分布幅は、領域Ａ、Ｂの反射特性をそれぞれ反映したものとなっている。即ち、反射特性（Ｂ）のプロファイルの半値幅が、反射特性（Ａ）のプロファイルの半値幅よりも幅広になっている。
また、図９に示した反射特性（Ｃ）は、１画素の最終的な反射特性のプロファイルを示しており、この反射特性（Ｃ）は、反射特性（Ａ）、（Ｂ）と同様に入射光の正反射方向を中心とするガウス分布形状を示すとともに、そのプロファイルの半値幅が１画素全体の平均となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、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液晶表示装置が組み込まれた場合、図１０に示すように、一般的に表示装置に対する法線方向Ｈに近い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Ｈとのなす角度θは０度乃至２０度の範囲が多い。
図１０は、図８の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１０において、Ｈは表示部１００に対する法線、Ｑは入射光、ω_０は入射角度（例えば３０度）である。また、Ｒ_１は入射角度ω_０と反射角度ωが等しいときの反射光（正反射）、Ｒ_２は反射角度ωが入射角度ω_０より小さい反射光、Ｒ_３は反射角度ωが入射角度ω_０より大きい反射光である。
【０００７】
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Ｈに近い反射光Ｒ_２の方向、より具体的には法線方向Ｈ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Ｒ_１、Ｒ_３ 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８に示した従来の反射型液晶表示装置においては、入射光が反射する範囲が広くなる、すなわち、光散乱性は実現でき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（ガウス分布型の反射特性を示す）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Ｈ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。
【０００８】
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、反射光の輝度が広い角度範囲で高くなるような反射特性を有するとともに、反射光の反射角度を観察者の視線に近い方向に接近させることが可能な反射体を提供することを目的とする。
また、本発明は、反射光の輝度を広い角度範囲で高くし、しかも反射光の反射角度を観察者の視線に近い方向に接近させることにより、広い視角特性を有する反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の反射体は、入射光を反射する反射体であって、基板の表面に平面視ストライプ状の反射斜面が連続的に複数形成され、前記の各反射斜面には、各反射斜面の基端側に位置する第１傾斜面と、各反射斜面の上端側に位置するとともに前記第１傾斜面に接して前記第１傾斜面よりも傾斜角が大きな第２傾斜面とが設けられ、かつ前記反射斜面が不規則な凹凸面とされており、前記凹凸面は、前記反射斜面における凸部の高さ又は凹部の深さが０．３μｍ以上３μｍ以下の範囲内で不規則に形成されてなり、かつ、前記隣接する凸部同士又は隣接する凹部同士のピッチが１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内で不規則に配置されてなり、前記第１傾斜面の傾斜角度θ_１が基板面を基準として５°以上２０°以下の範囲内の一定の大きさとされ、前記第２傾斜面の傾斜角度θ_２が基板面を基準として５°以上４５°以下の範囲内の一定の大きさとされ、前記反射斜面のピッチＬが５μｍ以上８０μｍ以下の範囲内の一定の大きさとされ、前記第１傾斜面のピッチをＬ_１とし、前記第２傾斜面のピッチをＬ_２としたとき、Ｌ_１とＬ_２との比がＬ_１：Ｌ_２＝１：１〜１：１０の範囲であり、第１傾斜面の傾斜角度θ_１と第２傾斜面の傾斜角度θ_２との関係が、５°≦（θ_２−θ_１）≦１５°であり、前記第１，第２傾斜面は、ストライプの幅方向に沿って同一方向に傾斜していることを特徴とする。
【００１０】
係る反射体によれば、第１傾斜面及びこの第１傾斜面よりも傾斜角が大きな第２傾斜面とにより反射斜面を構成し、さらに反射斜面の表面に凹凸面を形成するので、反射光を散乱させて広い角度範囲で輝度を高くできるとともに、反射光の反射角度を任意に制御することができる。
【００１１】
また、本発明の反射体においては、基板面を基準とする前記第１傾斜面の傾斜角度θ_１が５°以上２０°以下の範囲内の一定の大きさとされることが好ましい。
また、本発明の反射体においては、基板面を基準とする前記第２傾斜面の傾斜角度θ_２が５°以上４５°以下の範囲内の一定の大きさとされることが好ましい。
また、本発明の反射体においては、前記反射斜面のピッチＬが５μｍ以上８０μｍ以下の範囲内の一定の大きさとされたことが好ましい。
ここで、反射斜面のピッチＬとは、反射斜面の基端から上端までの間隔であって基板面の面内方向に平行な間隔をいう。
【００１２】
更に、本発明の反射体においては、前記第１傾斜面のピッチをＬ_１とし、前記第２傾斜面のピッチをＬ_２としたとき、Ｌ_１とＬ_２との比がＬ_１：Ｌ_２＝１：１〜１：１０の範囲であることが好ましい。
ここで、第１傾斜面のピッチＬ_１とは、第１傾斜面の基端から上端までの間隔であって基板面の面内方向に平行な間隔をいい、第２傾斜面のピッチＬ_２とは、第２傾斜面の基端から上端までの間隔であって基板面の面内方向に平行な間隔をいう。
なお、上記のＬ、Ｌ_１並びにＬ_２は、Ｌ＝Ｌ_１＋Ｌ_２となる。
【００１３】
また、本発明の反射体においては、前記凹凸面が、前記反射斜面における凸部の高さ又は凹部の深さが０．３μｍ以上３μｍ以下の範囲内で不規則に形成されてなることが好ましい。
更にまた、本発明の反射体においては、前記凹凸面が、前記隣接する凸部同士又は隣接する凹部同士のピッチが１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内で不規則に配置されてなることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、前記第１、第２傾斜面の反射特性を示すプロファイルが、入射光の正反射角度を中心とするガウス分布形状を示し、前記反射体の反射特性を示すプロファイルが、前記第１、第２傾斜面の各プロファイルの各裾野の部分が重なった形状となることを特徴とする。
【００１７】
係る反射体によれば、前記反射体の反射特性を示すプロファイルが、２つのガウス曲線が一部重なった形状となるので、広い角度範囲で反射光の輝度を高くすることができる。
また、本発明の反射体においては、前記凹凸面は、微小粒子が分散されてなり、表面が微小凹凸形状である微小粒子混練層の前記表面に電鋳型が形成され、前記電鋳型の型面が前記基板の表面に押しつけられてから離型させることによって形成されたものであることを特徴とする。
【００１８】
次に、本発明の反射型液晶表示装置は、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先のいずれかに記載の反射体を設けてなることを特徴とする。
【００１９】
かかる反射型液晶表示装置によれば、上記の反射体を備えているので、反射光の輝度が広い角度範囲で高く、しかも反射光の反射角度が観察者の視線に近い方向に接近した反射特性を発揮することができ、広い視角特性を実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
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り、図２は本発明に係る反射体の斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ線に対応する部分断面図である。
図１においてこの反射型液晶表示装置は、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図示略の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、本発明に係る反射体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。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。
【００２３】
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。
【００２４】
図１〜図３に示すように、本発明に係る反射体４７は、基材１１と、この基材１１の表面側に設けられた粒子層１２ａを主体として構成されている。
基材１１は、アクリル系レジストなどの感光性樹脂からなるものであり、この基材１１には、図１に示すように平面視ストライプ状の反射斜面４８が連続的に複数形成されている。
【００２５】
また、図３に示すように、各反射斜面４８…には、各反射斜面４８の基端４８ａ側に位置する第１傾斜面４８ｃと、各反射斜面４８の上端４８ｂ側に位置するとともに第１傾斜面４８ｃに接して第１傾斜面４８ｃよりも傾斜角が大きな第２傾斜面４８ｄとが設けられている。
また隣接する２つの反射斜面４８、４８の間には、壁面４８ｅが設けられており、この壁面４８ｅ…によって各反射斜面４８…同士が連結されている。
また、図２及び図３に示すように、第１，第２傾斜面４８ｃ、４８ｄは、ストライプの幅方向（図３における左右方向）に沿って同一方向に傾斜している。
【００２６】
更に、図３及び図４に示すように、各反射斜面４８…上に粒子層１２ａが形成され、この粒子層１２ａによって各反射斜面４８…の表面が凹凸面１２とされている。この粒子層１２ａは、図３に示すように、粒径が異なる多数の光反射性微小粒子１２ｂが反射斜面４８の表面に付着して形成されている。
【００２７】
図５には、上記の反射型液晶表示装置１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Ｏｂ_１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°）から所定の角度まで走査したときの反射角度（°）と反射率との関係を示している。
図５中、実線▲１▼、及び破線▲２▼で示す曲線は、いずれも反射角度（°）と反射率との関係を示す曲線であり、両者の違いは後述する第１、第２傾斜面４８ｃ、４８ｄの各ピッチＬ_１、Ｌ_２の比を変更したものである。
【００２８】
図５に示すように、本発明に係る反射体４７の反射角度（°）と反射率との関係を示す反射特性の各プロファイル（実線▲１▼、破線▲２▼）はそれぞれ、２つのガウス分布形状を示すプロファイルの各裾野の部分が重なったプロファイルとなっている。
即ち、一方のガウス分布形状は、中心の反射角度が（３０°−２θ_１）のものであって第１傾斜面４８ｃに対応するプロファイルであり、もう一方のガウス分布形状は、中心の反射角度が（３０°−２θ_２）のものであって第２傾斜面４８ｄに対応するプロファイルである。
【００２９】
本発明に係る反射体の反射特性は、図５に示すような、２つのガウス分布形状を示すプロファイルの各裾野の部分が重なったプロファイルを示すため、視野角を従来の反射体より広くできる。
即ち、図５に示すように、各プロファイル▲１▼、▲２▼は、反射角（３０°−２θ_１）及び（３０°−２θ_２）を中心に反射率が高くなっており、しかもこの反射率の高い部分は（３０°−２θ_１）より高い領域並びに（３０°−２θ_２）より低い領域まで広がっているので、従来の反射体のほぼ２倍近い角度範囲で高い反射率を示すことができる。
【００３０】
次に、図３に示すように、基板面Ｓを基準とした場合の第１傾斜面４８ｃの傾斜角度θ_１は５°以上２０°以下の範囲内の一定の大きさであり、好ましくは１０°以上２０°以下の範囲内の一定の大きさである。第１傾斜面４８ｃの傾斜角度θ_１が５°未満または２０°を超えると、反射光の反射角度を観察者の視線の方向に接近させることができなくなるので好ましくない。
【００３１】
同様に、基板面Ｓを基準とした場合の第２傾斜面４８ｄの傾斜角度θ_２は５°以上４５°以下の範囲内の一定の大きさであり、好ましくは、１０°以上３０°以下の範囲内の一定の大きさである。第２傾斜面４８ｄの傾斜角度θ_２が５°未満または４５°を超えると、反射光の反射角度を観察者の視線の方向に接近させることができなくなるので好ましくない。
特に第２傾斜面４８ｄの傾斜角度θ_２は、表示面１ａの法線方向Ｈ_１と観察者の主たる観察方向α_１とのなす角度θに対し（３０°−θ）／２とされていることが反射光の反射角度を観察者の視線に合わせることができる点で好ましい。具体的には、上記角度θ_２は、実用の視点において、通常、０°乃至２０°であるので、θ_２ は１５°〜５°程度とされていることが好ましい。
【００３２】
また第２傾斜面４８ｄの傾斜角度θ_２は、第１傾斜面４８ｃの傾斜角度θ_１より大きくすることが好ましく、より具体的には（θ_２−θ_１）を、５°≦（θ_２−θ_１）≦１５°の範囲とすることが好ましい。
（θ_２−θ_１）が５°未満であると、図５に示した２つのガウス分布形状が接近して、反射光の反射角度の範囲が狭くなり、視野角が狭まってしまうので好ましくなく、（θ_２−θ_１）が１５°を超えると、図５に示した２つのガウス分布形状の重なりが少なくなってしまい、受光角（３０°−２θ_１）と（３０°−２θ_２）との間における反射率が低下して表示ムラが発生するので好ましくない。
【００３３】
尚、壁面４８ｅの基準面Ｓに対する傾斜角度は、９０°以上１３０°以下の範囲内の一定の大きさであり、好ましくは９５°以上１２０°以下の範囲内とされる（なお、図３では壁面４８ｅの傾斜角度が９０°である場合について図示した。）。
壁面４８ｅの傾斜角度が９０°未満であると、加工バラツキにより、鋭角斜面が形成されることになり、第２傾斜面４８ｄへのランダム凹凸の加工が事実上不可能となり、反射特性が所定の特性からはずれることになってしまい、１２０°を越えると緩斜面の存在割合が増えて、やはり反射特性が所定の特性からはずれることになってしまう。
なお、上記基準面Ｓとは、基板１０の表面と平行な面である。
【００３４】
次に、反射斜面４８のピッチＬは５μｍ以上８０μｍ以下の範囲内の一定の大きさとされていることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以上６０μｍ以下の範囲内とされる。反射斜面４８のピッチＬが５μｍ未満であると、ピッチが非常に細かくなり、第１傾斜面４８ｃの形成のために加工能率が悪くなること、第２傾斜面４８ｄの高さが小さくなり必要な特性が得にくくなってしまう。また８０μｍを越えるとピッチが粗くなり反射特性の制御ができにくくなってしまう。
また、この反射斜面４８のピッチＬは、液晶表示装置の電極やカラーフィルタのパターン（Ｒ、Ｇ、Ｂのパターンやブラックマスクの模様）とモアレを生じないような関係になっていることが好ましい。反射斜面４８のピッチＬの繰返し周期の方向と、上記電極やカラーフィルタのパターンの繰返し周期の方向が同じである場合は、モアレ模様等の光学的な干渉は発現しないが、上記電極やカラーフィルタのパターンにバラツキが生じていたり、反射斜面４８のピッチＬの繰返し周期の方向と、上記電極やカラーフィルタのパターンの繰返し周期の方向が異なる場合には、光学的に干渉が発現する場合がある。その場合には、反射体４７の表面から基板２０までの間のいずれかの層間に拡散層や散乱層を介在させることにより、光学的な干渉の発生を抑え、優れた視認性を得ることができる。
【００３５】
また、第１傾斜面４８ｃのピッチをＬ_１とし、第２傾斜面４８ｄのピッチをＬ_２としたとき、Ｌ_１とＬ_２との比がＬ_１：Ｌ_２＝１：１〜１：１０、好ましくは１：３の範囲であることが好ましい。
反射光の反射特性を示すプロファイルの半値幅は、第１、第２傾斜面４８ｃ、４８ｄのピッチＬ_１、Ｌ_２の大きさに比例して決まる。即ち、Ｌ_１、Ｌ_２が大きくなるにつれて凹凸部１２の面積がそれぞれ大きくなり、これに従って半値幅が広くなる。
【００３６】
従って、Ｌ_１：Ｌ_２＝１：１とした場合は、反射体４７の反射特性を示すプロファイルが図５に示す破線▲２▼の曲線となり、各傾斜面４８ｃ、４８ｄに対応する反射特性のプロファイルの半値幅がそれぞれ同じ幅となり、（３０°−２θ_１）から（３０°−２θ_２）に至る角度範囲で反射率の変動が少なくなる。
また、Ｌ_１：Ｌ_２が１：１を超えて１：３に至るまでの範囲では、反射体４７の反射特性を示すプロファイルが図５に示す実線▲１▼の曲線となり、第２傾斜面４８ｄに対応する反射特性のプロファイルの半値幅が広くなり、反射率が（３０°−２θ_２）において最大となる。これにより、観察者の視線に近い角度における反射率が高くなって反射光の輝度を向上できる。
【００３７】
Ｌ_１：Ｌ_２が１：１の範囲から外れてＬ_２がＬ_１より小さくなると、第１傾斜面４８ｃに対応する反射特性のプロファイルの半値幅が狭くなり、これにより反射率が（３０°−２θ_１）において最大となり、観察者の視線に近い角度における反射率が低くなってしまうので好ましくない。
また、Ｌ_１：Ｌ_２が１：３の範囲から外れてＬ_２が高くなると、第２傾斜面４８ｄに対応する反射特性のプロファイルの半値幅が極端に広くなり、その一方で第１傾斜面４８ｃに対応する反射特性のプロファイルの半値幅が極端に狭くなって反射率も低下し、結果的に反射率の高い角度範囲が狭くなってしまうので好ましくない。
【００３８】
本実施形態では反射斜面４８の表面に粒径が異なる多数の光反射性微小粒子１２ｂが分散、接着されてなる粒子層１２ａが形成され、この粒子層１２ａにより上記の凹凸面１２が形成される。
光反射性微小粒子１２ｂとしては、アルミナ粒子、ジビニルベンゼン系重合体等の有機系ビーズ、ＳｉＯ_２からなる真球ビーズ等が適宜選択して用いられる。光反射性微小粒子１２ｂの半径は、０．５μｍ以上１５μｍ以下の範囲内のものが用いられる。
【００３９】
反射体４７を、特定の縦断面で縦断したとき、凹凸面１２は図４に示すように縦断面の断面曲線の傾きが不連続なものであり、言い換えれば、縦断面の断面曲線の一次微分曲線が不連続になっている。微小凸部１２ｃと微小凸部１２ｃの接続部（境界部）１２ｄは曲面を有していない。
この凹凸面１２は、半径の範囲が上記の範囲の多数の光反射性微小粒子１２ｂからなる粒子層１２ａから構成されているので、凹部１２ｅの深さＤが０．３μｍ以上３μｍ以下の範囲内で不規則にばらついている。ここでの凹部１２ｅの深さＤとは、図４に示すように凸部１２ｃの頂部のうち基材１１の表面からの距離が最も大きい頂部を含む粒子層１２ａの基準面Ｓ_２からの距離である。凹部１２ｅの深さＤが３μｍを越えると、この粒子層１２ａ上に透明介在層５３を形成して平坦化する場合に凸部１２ｃの頂部が透明介在層５３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。
【００４０】
また、この凹凸面１２は、半径の範囲が上記の範囲の多数の光反射性微小粒子１２ｂからなる粒子層１２ａから構成されているので、隣接する凹部１２ｅのピッチＰ１が１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内で不規則にばらついている。
このような反射体４７は、図１に示すように壁面４８ｅの方向が観察者の視点Ｏｂ_１から遠い側（Ｙ方向側）となるように設けられており、言い換えれば、反射斜面４８の方向が観察者の視点Ｏｂ_１から近い側（Ｙ方向と反対側）となるように設けられている。
このような構成の反射体４７によれば、反射体４７に入射した光の反射光を特定の視角から観察したとき、他の視角より明るく見えるような反射特性を有するように制御し易い。
【００４１】
また、上記の反射体４７は、凹凸面１２の縦断面の断面曲線の傾きが不連続となったものを示したが、本発明はこれに限らず、凹凸面の断面曲線の傾きが連続なもの、言い換えれば、凹凸面の断面曲線の一次微分曲線が連続的に変化するものでもよい。ただし、断面曲線の傾きが連続なものは、傾きが不連続なものよりも反射特性を示すガウス曲線の半値幅が狭くなるので、広い角度範囲で高い反射率を得るためには、断面曲線の傾きが不連続なものを採用することが好ましい。
【００４２】
上記ような反射体４７を製造するには、表面に複数の反射斜面４８が平面視ストライプ状に形成された基材１１を用意し、この反射斜面４８の表面に、粒径がランダムな多数の光反射性微小粒子４９を分散、付着させることにより表面に多数の微小凹凸部がランダムに配置された粒子層１２ａを形成することにより得ることができる。
また、上記ような複数の反射斜面４８が形成された基材１１の作製方法としては、例えば、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た後、離型し、上記感光性樹脂層の表面に上記転写型の凹凸面と逆の凹凸形状を形成し、複数の反射斜面４８を平面視ストライプ状に形成することにより得られる。上記転写型の凹凸面は、基材１１の表面の凹凸と逆の凹凸形状のものである。
また、基材１１のその他の作製方法としては、第１の基板１０上に感光性樹脂液を塗布した後、多ステップの露光、現像や、エッチング異方性を利用したフォトリソグラフィー技術により感光性樹脂層の表面に複数の反射斜面４８を平面視ストライプ状に形成することにより得ることができる。
【００４３】
本実施形態の反射型液晶表示装置１では、表示面１ａに外光が入射すると、入射光Ｑ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の凹凸部１２及び反射斜面４８によって広角度に反射し、再び上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。
【００４４】
また、第２傾斜面４８ｄの傾斜角度θ_２を、表示面１ａの法線方向Ｈ_１と観察者の主たる観察方向α_１とのなす角度θに対し（３０°−θ）／２とすることにより、反射光の反射角度を観察者の視線に合わせることができ、実用の視点において、特に、法線方向Ｈ_１と主たる観察方向α_１とのなす角度θ_１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。
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組み込むと、特に視認性が良好なものとなる。
なお、第１の実施形態においては壁面４８ｅの表面にも粒径が異なる多数の光反射性微小粒子４９を分散、接着した場合について説明したが、これら光反射性微小粒子４９を壁面４８ｅに付着させなくても良い。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２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。
この第２の実施形態の反射型液晶表示装置が図１〜図４に示した第１の反射型液晶表示装置１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。
図６は、第２の実施形態である反射型液晶表示装置に備えられた反射体１４７の一部分を示す拡大断面図である。
【００４６】
この反射体１４７は、基材１１１と、この基材１１１上に形成された高反射膜１１２ａとから構成され、高反射膜１１２ａの表面が凹凸面１１２とされている。この基材１１１が第１の実施形態の反射体４７に備えられた基材１１と異なるところは、基材１１１の表面に多数の微小凹凸がランダムに形成され、この基材１１１の微小凹凸がその上の高反射膜１１２ａの形状に反映されて凹凸面１１２が構成される点である。
【００４７】
基材１１１は、前述の基材１１と同様にアクリル系レジストなどの感光性樹脂からなるものであり、この基材１１１には、図６に示すように平面視ストライプ状の反射斜面１４８が連続的に複数形成されている。
また、図６に示すように、各反射斜面１４８…には、各反射斜面１４８の基端１４８ａ側に位置する第１傾斜面１４８ｃと、各反射斜面１４８の上端１４８ｂ側に位置するとともに第１傾斜面１４８ｃに接して第１傾斜面１４８ｃよりも傾斜角が大きな第２傾斜面１４８ｄとが設けられている。
また隣接する２つの反射斜面１４８、１４８の間には、壁面１４８ｅが設けられており、この壁面１４８ｅ…によって各反射斜面１４８…が連結されている。
また、図６に示すように、第１，第２傾斜面１４８ｃ、１４８ｄは、ストライプの幅方向（図６における左右方向）に沿って同一方向に傾斜している。
【００４８】
尚、第１，第２傾斜面１４８ｃ、１４８ｄの傾斜角度θ_１、θ_２、反射斜面１４８のピッチＬ、第１傾斜面１４８ｃのピッチＬ_１と第２傾斜面１４８ｄのピッチＬ_２との比Ｌ_１：Ｌ_２は、第１の実施形態の場合と同様である。
【００４９】
また、各反射斜面１４８…の表面には、凸部１１１ａならびに凹部１１１ｂが不規則に配置されて形成されている。凹部１１１ｂは、深さが０．３μｍ以上３μｍ以下の範囲のもので、ここでの凹部１１１ｂの深さとは、凸部１１１ａの頂部のうち基材１１１の表面からの距離が最も大きい頂部を含む面からの距離である。
また、この基材１１１は、隣接する凹部１１１ｂが、１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内のピッチで不規則にばらついている。隣接する凹部１１１ｂのピッチが１μｍ未満の場合、基材１１１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。
【００５０】
そして、本実施形態では表面に多数の微小な凹凸がランダムに形成された基材１１１の表面に後述の膜厚の高反射膜１１２ａが形成されている。この高反射膜１１２ａに基材１１１の表面の微小な凹凸形状が反映されることにより、高反射膜１１２ａの表面が凹凸面１１２とされる。
反射体１４７を、基材１１１に形成された多数の反射斜面１４８の特定の縦断面で縦断したとき、高反射膜１１２ａの表面である凹凸面１１２は図７に示すように縦断面の断面曲線の傾きが不連続なものであり、言い換えれば、縦断面の断面曲線の一次微分係数が不連続になっている。
【００５１】
高反射膜１１２ａを構成する金属材料としては、Ａｌ、Ａｇなどの反射率の高い金属が用いられる。
高反射膜１１２ａの膜厚は８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。膜厚が８０ｎｍ未満だと、高反射膜１１２ａによる光の反射率が過小となって反射モード時の表示が暗くなるので好ましくなく、膜厚が２００ｎｍを超えると成膜コストが著しくアップし、また凹凸面１１２の起伏が小さくなって平坦に近くなるので好ましくない。
【００５２】
この高反射膜１１２ａは、凹部１１２ｂの深さＤが第１の実施形態と同様の理由により０．３μｍ以上３μｍ以下の範囲内で不規則にばらついている。
また、隣接する凹部１１２ｂのピッチＰが１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内で不規則にばらついている。
【００５３】
このような構成の反射体１４７によれば、第１の実施形態の反射体４７と同様の効果が得られる。
【００５４】
上記ような反射体１４７を製造するには、反射斜面１４８の表面に微小凹凸が形成されていない以外は上記基材１１１と同様の形状の基体（第１の実施形態で用いた基材１１と同様の形状の基体）を用意し、結晶性ポリマー中に粒径がランダムな多数の微小粒子を分散、混練した微小粒子混練液を上記基体の表面に塗布、硬化させて表面に微小凹凸形状を有する微小粒子混練層を形成して、母型とする。
上記結晶性ポリマーとしては、液晶性ポリマーなどが用いられる。上記微小粒子としては、ポリマーと屈折率が異なる材料から適宜選択して使用されるが、例えば、アルミナ、ジビニルベンゼン重合体などの有機系ビーズ、あるいはシリカ等が適宜選択して用いられる。上記微小粒子の半径は、０．５μｍ以上１５μｍ以下の範囲内のものが用いられる。上記のような結晶性ポリマーに分散された微小粒子は、２次凝集が起きにくく、また、その表面に微小粒子表面が突出した状態になるので、この微小粒子混練液を硬化させた上記の微小粒子混練層の表面も上記微小粒子表面が突出するので、微小凹凸形状を有している。これに対して非結晶性ポリマーを用いる場合、表面エネルギーが高くなるため、微小微粒子が表面に突出せず、微小粒子混練層の表面に微小凹凸形状が形成されない。
【００５５】
次に、上記母型の微小粒子混練層側の表面上にＮｉ等の金属を電鋳処理によって必要な厚さ分だけ形成した後、離型すると、上記母型の微小粒子混練層の表面の微小凹凸形状と凹凸が逆の微小凹凸形状を有する型面を備えた電鋳型が得られる。
【００５６】
ついで、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、上記電鋳型の型面を上記感光性樹脂層の表面に押しつけた後、離型し、該感光性樹脂層の表面に上記電鋳型の型面の微小凹凸形状と凹凸が逆の微小凹凸形状を形成すると、表面に多数の微小凹凸がランダムに形成された基材１１１が得られる。
ついで、この基材１１１の表面に、Ａｌ等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上記の厚み範囲の高反射膜を成膜すると、この高反射膜も表面に多数の微小凹凸がランダムに配置された形状を有するものとなり、上記反射層１１２が得られる。このようにすると目的とする反射体１４７が得られる。
【００５７】
本実施形態の反射型液晶表示装置では、上記の構成の反射体１４７が備えられたことにより、第１の実施形態の反射型液晶表示装置と同様の効果が得られる。
【００５８】
また、第１〜第２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又は反射体１４７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、基板１０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１〜第２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又は反射体１４７の高反射膜１１２ａを８０〜２００ｎｍの膜厚で形成した後、平面的に見て、画素内に微細な開口部をフォトリソグラフィ等の公知の方法で形成する。この場合の開口部の面積割合は、１画素ピッチ面積に対し１５〜３０％になるようにし、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。尚、高反射膜を８０ｎｍ以下の薄膜半透過性にして半透過型とすることもできる。
【００５９】
また、第１〜第２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。
また、第１〜第２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。
【００６０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の反射体によれば、第１傾斜面及びこの第１傾斜面よりも傾斜角が大きな第２傾斜面とにより反射斜面を構成し、さらに反射斜面の表面に凹凸面を形成するので、反射光を散乱させて広い角度範囲で輝度を高くできるとともに、反射光の反射角度を任意に制御することができる。
【００６１】
また、本発明の反射型液晶表示装置によれば、上記の反射体を備えているので、反射光の輝度が広い角度範囲で高く、しかも反射光の反射角度が観察者の視線に近い方向に接近した反射特性を発揮することができ、広い視角特性を実現することができる。
【００６２】
更に、本発明の反射体の製造方法によれば、上記の構成の本発明の反射体を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の反射型液晶表示装置の部分断面構造を示す図。
【図２】 本発明の第１の実施形態の反射体を模式的に示す斜視図。
【図３】 図２のＡ−Ａ線に対応する拡大断面図。
【図４】 第１の実施形態の反射体の凹凸面の断面の断面曲線を示す拡大断面図。
【図５】 第１の実施形態の液晶表示装置の反射角度と反射率との関係を示すグラフ。
【図６】 本発明の第２の実施形態の反射体の一部分を示した拡大断面図。
【図７】 第２の実施形態の反射体の凹凸面の断面の断面曲線を示す拡大断面図。
【図８】 従来の反射型液晶表示装置の例を示す側面断面図。
【図９】 従来の反射型液晶表示装置に備えられた反射板の反射特性を示す図。
【図１０】 携帯電話に備えられた液晶表示装置の使用状態の説明図。
【符号の説明】
１ａ 表示面
１０ 一方の基板
１１、１１１ 基材（基板）
１２、１１２ 凹凸面
１２ｂ 光反射性微小粒子
１２ｃ、１１１ａ 凸部
１２ｅ、１１１ｂ 凹部
１５ 透明電極層（電極）
１６ 配向膜
２０ 他方の基板
２５ 透明電極層（電極）
２６ 配向膜
３０ 液晶層
３５ｂ 液晶セル
４７、１４７ 反射体
４８、１４８ 反射斜面
４８ａ、１４８ａ 反射斜面の基端
４８ｂ、１４８ｂ 反射斜面の上端
４８ｃ、１４８ｃ 第１傾斜面
４８ｄ、１４８ｄ 第２傾斜面
θ_１ 第１傾斜面の傾斜角度
θ_２ 第２傾斜面の傾斜角度
Ｓ_１ 基板面
Ｌ 反射斜面のピッチ
Ｌ_１ 第１傾斜面のピッチ
Ｌ_２ 第２傾斜面のピッチ

Claims (4)

1. 入射光を反射する反射体であって、基板の表面に平面視ストライプ状の反射斜面が連続的に複数形成され、
   前記の各反射斜面には、各反射斜面の基端側に位置する第１傾斜面と、各反射斜面の上端側に位置するとともに前記第１傾斜面に接して前記第１傾斜面よりも傾斜角が大きな第２傾斜面とが設けられ、かつ前記反射斜面が不規則な凹凸面とされており、
   前記凹凸面は、前記反射斜面における凸部の高さ又は凹部の深さが０．３μｍ以上３μｍ以下の範囲内で不規則に形成されてなり、かつ、前記隣接する凸部同士又は隣接する凹部同士のピッチが１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内で不規則に配置されてなり、
   前記第１傾斜面の傾斜角度θ_１が基板面を基準として５°以上２０°以下の範囲内の一定の大きさとされ、前記第２傾斜面の傾斜角度θ_２が基板面を基準として５°以上４５°以下の範囲内の一定の大きさとされ、前記反射斜面のピッチＬが５μｍ以上８０μｍ以下の範囲内の一定の大きさとされ、前記第１傾斜面のピッチをＬ_１とし、前記第２傾斜面のピッチをＬ_２としたとき、Ｌ_１とＬ_２との比がＬ_１：Ｌ_２＝１：１〜１：１０の範囲であり、第１傾斜面の傾斜角度θ_１と第２傾斜面の傾斜角度θ_２との関係が、５°≦（θ_２−θ_１）≦１５°であり、前記第１、第２傾斜面は、ストライプの幅方向に沿って同一方向に傾斜していることを特徴とする反射体。
2. 前記第１、第２傾斜面の反射特性を示すプロファイルが、入射光の正反射角度を中心とするガウス分布形状を示し、前記反射体の反射特性を示すプロファイルが、前記第１、第２傾斜面の各プロファイルの各裾野の部分が重なった形状となることを特徴とする請求項１に記載の反射体。
3. 前記凹凸面は、微小粒子が分散されてなり、表面が微小凹凸形状である微小粒子混練層の前記表面に電鋳型が形成され、前記電鋳型の型面が前記基板の表面に押しつけられてから離型させることによって形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の反射体。
4. 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前記請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の反射体を設けてなることを特徴とする反射型液晶表示装置。

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