JP4310130B2 - 反射体及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、非対称形状の凹部を備えた反射体及び液晶表示装置に関するものであり、特に、凹部の軸方向を特定の方向に配向させてモアレの発生を防止する反射体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
反射型液晶表示装置は、太陽光やフロントライト等の照明光を光源として利用する液晶表示装置であり、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、別の例である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等の携帯電子機器に多く用いられている。
【0003】
上記の反射型液晶表示装置においては、外光若しくはフロントライト光を反射するか、または外光を反射するとともにバックライト光を透過させる反射体が備えられている。従来の反射体としては、例えば、下記特許文献1に記載されたものが知られている。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−82213号公報
【0005】
特許文献1に記載された反射体の斜視図を図16に示す。図16に示すように、従来の反射体130には、例えば平板状の基材128の表面Sに多数の光反射性を有する凹部128b…が互いに隣接して形成されている。また基材128にはAl膜等の反射膜128aが形成されている。凹部128bは、平面図を図17Aに示すように、境界線Eを境に、一の周辺部S1側にある第1曲線128cと、他の周辺部S2側にある第2曲線128dとからなる輪郭線によって区画されている。
【0006】
また、この凹部128bは、図17AのG-G線に対応する断面における断面図を図17Bに示すように、第1曲線128cが一の周辺部S1から最深点Dを通過して境界Eに至っており、また第2曲線128dが、この第1曲線128cに連続して境界Eから他の周辺部S2までに至っている。
【0007】
また図17Aに示すように、凹部の輪郭形状は、図中G-G線を基準とする対称形状とされている。即ち、G-G線に対応する断面が凹部の対称面になっている。
次に図17及び図18に示すように、図17AのG-G線に平行な方向を凹部の軸方向L3としたとき、各凹部128bの軸方向L3が同一方向に設定されている。また、図18に示すように、反射体を液晶表示パネル131に装着する際には、液晶表示パネルに形成された画素Pの配列方向xと、凹部128bの軸方向L3が一致するように装着している。
【0008】
従来の液晶表示装置においては、反射体130に凹曲面からなる複数の凹部128bが設けられているので、明るい表示範囲を広く確保するとともに映り込みを抑制することが可能となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の液晶表示装置においては、液晶表示パネルに形成された画素Pの配列方向xと、凹部128bの軸方向L3が一致するように装着されているため、反射体と液晶表示パネルとの間で光の干渉が生じやすくなり、モアレ或いは虹色が発生しやすいという問題があった。
モアレを防止するには、画素Pの配列方向xと凹部128bの軸方向L3とのなす角度が所定のモアレ角度になるように、液晶表示パネルに対して反射体130を傾けて装着する必要があるが、このような構成を採用すると、反射面の方向がずれるため、反射体の本来の反射特性を充分に発揮できなくなるといった問題があった。
【0010】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、モアレを防止するとともに本来の反射特性を充分に発揮させることが可能な反射体及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0011】
【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、一の配列方向に沿って複数の凹部が基材の一面上に形成されてなる反射体であり、前記凹部の最深点を通過する断面を第1断面とし、前記最深点において前記第1断面と直交する断面を第2断面としたとき、前記凹部が、前記第1断面を基準にしたときに対称形状になるとともに前記第2断面を基準にしたときに非対称形状となる形状からなり、各凹部における前記第1断面に沿う方向を凹部の軸方向としたとき、各軸方向と前記配列方向とが相互に非平行になるよう設定されるとともに、各軸方向が2方向に設定され、且つ、全ての凹部の軸方向を平均した平均方向に対して各凹部の軸方向が正と負との軸角度を有する2つの方向のいずれかに配向されていることを特徴とする。
【0012】
凹部の軸方向が凹部ごとに2方向に設定されているので、モアレの発生を防止することができる。
【0013】
本発明の反射体は、一の配列方向に沿って複数の凹部が基材の一面上に形成されてなる反射体であり、前記凹部の最深点を通過する断面を第1断面とし、前記最深点において前記第1断面と直交する断面を第2断面としたとき、前記凹部が、前記第1断面を基準にしたときに対称形状になるとともに前記第2断面を基準にしたときに非対称形状となる形状からなり、各凹部における前記第1断面に沿う方向を凹部の軸方向としたとき、各軸方向と前記配列方向とが相互に非平行になるよう設定されるとともに、各凹部の軸方向が2方向に設定され、且つ、全ての凹部の軸方向を平均した平均方向に対して各凹部の各軸方向が正と負との軸角度を有する2つの方向に配向され、前記軸方向の平均方向と前記配列方向とが同一または異なる方向とされていることを特徴とする。
【0014】
かかる反射体によれば、凹部の軸方向と配列方向とが非平行であるので、反射体によるモアレの発生を防止することができる。また、凹部の軸方向が2方向に設定されているので、観察者の視線方向の変動に対する反射率の変化を少なくすることができる。
【0015】
また本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、全ての凹部の軸方向を平均した平均方向と、画素の配列方向とのなす角を平均軸角度θmとしたとき、該平均軸角度θmの絶対値が0°≦θm≦20°の範囲に設定されていることを特徴とする。
【0016】
かかる反射体によれば、平均軸角度θmが上記の範囲に設定されているので、観察者の視線方向の変動に対する反射率の変化をより少なくすることができる。また、反射角度の広い範囲で反射光の反射率を高めることができる。
【0017】
また本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、各凹部の軸方向と画素の配列方向とのなす角度を軸角度とした場合に、軸角度がθ1°である複数の凹部と、軸角度がθ2°である複数の凹部とから構成され、かつ前記平均軸角度θmが0°に設定されていることを特徴とする。
尚、上記の反射体においては、軸角度θ1°と軸角度θ2°との関係がθ2°=−θ1°であり、軸角度θ1が0°<θ1≦20°の範囲に設定されていることが好ましい。
【0018】
かかる反射体によれば、従来の反射体よりも反射光の反射角度範囲を大幅に広げることができ、また、観察者の視線方向の変動に対する反射率の変化をより少なくすることができる。
【0019】
また本発明の反射体は、先に記載の反射体であり、各凹部の軸方向と画素の配列方向とのなす角度を軸角度とした場合に、軸角度がθ1°の複数の凹部と、軸角度がθ1°より小さいθ2°の複数の凹部とから構成され、かつ前記平均軸角度θmの絶対値が0°<θm≦20°の範囲に設定されていることを特徴とする。
尚、上記の反射体においては、軸角度θ1が−20°<θ1≦40°の範囲に設定され、軸角度θ2が−40°≦θ2<20°の範囲に設定されていることが好ましい。
【0020】
かかる反射体によれば、従来の反射体よりも反射光の反射角度範囲を大幅に広げることができ、また、観察者の視線方向の変動に対する反射率の変化をほとんどなくすことができる。
【0021】
次に本発明の液晶表示装置は、一対の基板と、これら基板の間に配置された液晶層と、各基板の液晶層側に形成された駆動用電極と、いずれか一方の基板に装着された先のいずれかに記載の反射体とが備えられてなり、前記駆動用電極及び前記液晶層によって構成される画素の配列方向と、前記反射体における前記一の配列方向とが一致されていることを特徴とする。
前記反射体は、先に述べたように、各凹部における前記第1断面に沿う方向を凹部の軸方向としたとき、各軸方向と前記配列方向とが相互に非平行になるよう設定されるとともに、各凹部の軸方向が少なくとも2方向以上に設定されているものである。
【0022】
すなわち、上記の液晶表示装置と反射体の構成によれば、画素の配列方向と反射体における凹部の配列方向とが一致され、凹部の軸方向と凹部の配列方向が非平行とされているため、画素の配列方向と凹部の軸方向とは相互に非平行に設定された状態にある。これにより、画素と反射体の凹部とによる光の干渉を少なくすることができ、モアレの発生を著しく低減することができる。
また、凹部の軸方向が2方向以上に設定されているので、観察者の視線方向の変動に対する反射率の変化を少なくすることができる。
更に、平均軸角度θmが上記の範囲に設定されているので、観察者の視線方向の変動に対する反射率の変化をより少なくすることができる。また、反射角度の広い範囲で反射光の反射率を高めることができる。
また、従来の液晶表示装置よりも反射光の反射角度範囲を大幅に広げることができ、更に、観察者の視線方向の変動に対する反射率の変化をより少なくすることができる。
【0023】
【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。
(第1の実施形態)
図1に第1の実施形態の液晶表示装置の断面模式図を示し、図2に液晶表示装置に備えられた反射体の斜視図を示す。
図1に示すように、本実施形態の液晶表示装置1は、反射型とよばれるもので、液晶表示パネル20と、液晶表示パネル20の観察者側に配されたフロントライト10とから概略構成されている。
【0024】
図1に示すように、液晶表示パネル20は、液晶層23を挟持して対向する第1基板21と第2基板22(一対の基板)とをシール材24で接合一体化して概略構成されている。また、第1基板21の外面が表示面21aとされている。第1基板21および第2基板22は、ガラス基板などの透明基板からなり、これらの液晶層23側(内面側)には、それぞれ表示回路26,27が設けられている。表示回路26,27には、液晶層23を駆動するための透明導電膜等からなる電極層26a、27a(駆動用電極)や、液晶層23の配向を制御するための図示略の配向膜等が含まれている。またカラー表示を行う場合には、表示回路26,27のいずれか一方にカラーフィルタを含めた構成でもよい。
本実施形態における液晶表示パネル20は、いわゆるパッシブマトリックス型の液晶表示パネルであり、複数のITO膜からなる電極層26a、27aが相互に交差するように配置され、この交差部分に画素が形成されている。
【0025】
次に図1に示すように、フロントライト10は、液晶表示パネル20の第1基板21の表示面21a側(観察者側)に配置されており、このフロントライト10は、例えばアクリル樹脂などからなる透明な導光板12の側端面12aに、冷陰極管などからなる光源13が設けられた構成を有しており、導光板12の下面(液晶表示パネル20側の面)は光が出射される平滑な出射面12bとなっている。また導光板12の出射面12bと反対側の面(導光板12の上面)は、導光板12内部を伝搬する光の方向を変えるためのくさび状の溝が、所定のピッチでストライプ状に複数形成されたプリズム面12cとなっている。
【0026】
また、図1に示すように、第2基板22の外面側、即ち第2基板22の液晶層対向面と反対側の外面には反射体30が取り付けられている。この反射体30は、図1に示すように、ポリカーボネート等からなる基材28と、この基材28に積層された反射膜28aと、接着層29とから概略構成されている。
【0027】
反射体30について更に詳細に説明すると、図2に示すように、この反射体30は、基材28と、基材28上に積層された反射膜28aとから構成されている。基材28の一面S上には複数の凹部28b…が設けられており、この凹部28b上に反射膜28aが形成されている。反射膜28aの形状は、凹部28b…を含む基材28の表面形状を反映して凹凸面となっており、この凹凸面が反射面28cとされている。また、基材28の一面Sは、凹部28bの形成によって複数の面に分断されている。更に、凹部28b…の形状は、後述するように非対称の球面状に形成されている。
【0028】
また、基材28は、ポリカーボネートやレジスト等の樹脂から構成され、厚みが2〜100μm程度のものである。基材28の厚みが2μm未満だと、凹部28bの形成が困難になるので好ましくなく、厚みが100μmを超えると反射体30の全体が厚くなって、液晶表示パネル20を薄型にできなくなるので好ましくない。
【0029】
次に反射膜28aは、Al、Agなどの反射率の高い金属から構成され、蒸着法等により形成されている。反射膜28a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、反射膜28aによる光の反射率が過小となって表示が暗くなるので好ましくなく、膜厚が200nmを超えると必要以上に成膜コストがかかることや、凹部28bによる起伏が小さくなってしまうので好ましくない。
【0030】
次に、図3には反射体30に形成された凹部28bの内面形状を示す。図3A及び図3Bに示すように、凹部28bの内面は、各々半径が異なる2つの球面の一部である第1曲面28fと、第2曲面28gとを含んでおり、これらの曲面28f、28gの中心O1、O2は凹部28bの最深点Oの法線上に配置されており、第1曲面28fはO1を中心とする半径R1の球面の一部とされ、第2曲面28gはO2を中心とする半径R2の球面の一部とされている。そして、図3Aに示す平面図において、凹部28bの最深点Oを通過し、G-G線に直交する直線Hの近傍において第1曲面28fと第2曲面28gとが概ね区画されている。凹部28bの深さdは0.3〜2.0μm程度とされている。
【0031】
また図3Aに示すように、凹部28bの最深点Oを通過するG-G線に対応する断面を第1断面としたとき、凹部28bを平面視した形状が、この第1断面(G-G線)を基準にして対称形状とされている。また、凹部28bの最深点Oにおいて第1断面と直交する直線Hに対応する断面を第2断面としたとき、凹部28bを平面視した形状が、この第2断面(直線H)を基準にして非対称形状とされている。このように第1断面(G-G線)は、凹部28bの内面形状における対称面となっている。本実施形態では、この対称面(G-G線)に添って第1曲面28fから第2曲面28bに向かう方向を凹部の軸方向Lと定義する。
【0032】
次に、反射体30における凹部28bの配置状態を図4に模式的に示す。同時に、凹部28bと画素Pとの位置関係を図4に模式的に示す。尚、図4に示す凹部28bと画素Pの大きさは、説明の便宜のためにその縮尺を変更している。
図4に示すように、凹部28bは、その軸方向Lが画素の配列方向(x方向)と非平行となるように配置されている。即ち、凹部28bの軸方向Lと画素の配列方向(x方向)とのなす角度を軸角度と定義したとき、軸角度がθ1°またはθ2°となるように基材28上に凹部28bが配置されている。このように、凹部28bには、軸角度がθ1°である凹部28b1と軸角度がθ2°である凹部28b2の2種類の凹部28bが存在する。このように、各凹部28bの軸方向が2方向L1、L2に設定されている。
【0033】
また、軸角度θ1°に対して軸角度θ2°は、配列方向xを基準としたときにθ2°=−θ1°となるように設定されている。これにより、各凹部28b1、28b2の軸方向L1、L2は、画素の配列方向(x方向)を対称軸として同じ角度をもって別方向に配向している。尚、軸角度θ1は0°<θ1≦20°の範囲に設定されている。軸角度θ1が0°では液晶表示装置のモアレの発生を防止できなくなるので好ましくなく、軸角度θ1が20°を越えると観察者の視線方向と凸部28bの軸方向L1、L2とのズレが大きくなり、充分な反射特性が得られないので好ましくない。
【0034】
図4に示す画素Pは、電極層26a、27a(駆動用電極)及び液晶層23によって構成されている。すなわち画素Pは、電極層26a、27aが液晶層23を挟んだ状態で、電極層26a、27aが相互に交差して重ね合わされて構成されている。画素Pは、図中x方向及びx方向と直交するy方向に沿ってマトリックス状に配置されている。本実施形態においては、図中x方向を画素Pの配列方向と定義する。
【0035】
そして、図4に示すように、反射体30は、液晶表示パネル20に対して凹部28bの配列方向(図中左右方向)が画素Pの配列方向(図中x方向)にほぼ一致するように配置されている。これにより、画素Pの配列方向(x方向)と凹部28bの軸方向L(L1、L2)とが相互に非平行に設定された状態になる。
【0036】
図5には、反射体30上における凹部28bの具体的な配置状態を示す。図5に示すように、画素Pの配列方向xに沿って、軸方向L1の凹部28b1と、軸方向L2の凹部28b2が2つおきに交互に配置されている。また、反射体30上における各凹部28b1、28b2の数はほぼ同数とされている。
凹部28b1、28b2の数がほぼ同数であり、また凹部28b1の軸角度θ1°に対して凹部28b2の軸角度θ2°が画素Pの配列方向xを基準としたときにθ2°=−θ1°の関係にあるので、全ての凹部28b1、28b2の軸方向L1、L2を平均した方向を平均方向Lmとしたとき、平均方向Lmが画素の配列方向(x方向)に一致することになる。即ち、平均方向Lmと画素の配列方向(x方向)とがなす平均軸角度θmが0°に設定される。
尚、平均方向Lmとは、全ての凹部28b1、28b2の軸方向L1、L2を平均した方向と定義される。
【0037】
図6は、上記構成を備えた反射30に、図3における図示右側から入射角30°で光を照射し、受光角を反射面に対する正反射の方向である30°を中心として±30°の範囲(0°〜60°;0°が反射体一面の法線方向に相当)で振って反射体30の反射率(%)を測定した結果を示すグラフである。また、図6における実線は、凹部の配列方向と同一方向(図5におけるM1方向)から観察した場合の反射体の反射率の測定結果であり、図6に示す破線は、凹部の配列方向から図中+8°の方向(図5におけるM2方向)から観察した場合の反射体の反射率の測定結果である。
また、図6における比較例は、全ての凹部の軸方向が同じ方向を向いたこと以外は反射体30と同様にして構成した反射体である。この比較例の反射体の反射率の測定結果を図6に同時に示している。
【0038】
図6に示すように、M1方向、M2方向の何れの方向から観察した場合でも、約15°〜50°の広い受光角範囲で高い反射率が得られることがわかる。尚、M1方向から観察した場合、M2方向から観察した場合よりも低角度側の反射率がやや高くなっており、受光角範囲に若干の差が生じていることがわかる。
広い受光角範囲で高い反射率が得られたのは、半径の比較的小さい球面からなる第2曲面28gの傾斜角の絶対値が比較的大きく、反射光が広角に散乱されたためと考えられる。また、半径が比較的大きい球面からなる第1曲面28fにおける反射により、第2曲面28gよりも特定方向の狭い範囲に散乱される反射が生じるため、全体として反射率が正反射方向である30°よりも小さい角度で大きくなっていることがわかる。この結果、反射体30に入射し反射された光のピークが正反射方向よりも反射体30の法線方向に近い側にシフトするので、反射体30正面方向の反射輝度を高めることができる。従って、例えば本実施形態の反射体30を液晶表示装置1の反射層に適用するならば、液晶表示装置1の正面方向における反射輝度を向上させることができ、もって液晶表示装置1の観察者方向への輝度を高めることができる。
また、比較例の反射体の反射率は、全ての角度において本実施形態の反射体30の反射率よりも低くなっている。
【0039】
また、本実施形態の液晶表示装置1においては、M1方向、M2方向の何れの方向から観察した場合でもモアレの発生がほとんど起きなかった。これは、凹部の軸方向L1、L2と画素Pの配列方向(x方向)が非平行であるため、反射体28と液晶表示パネル20と間における光の干渉が少なくなったためと考えられる。
一方、比較例の反射体では、モアレの発生が確認された。これは、全ての凹部の軸方向が同じ方向に配列されていたためと考えられる。
【0040】
また、凹部の軸方向Lが2つの方向L1、L2に設定されているので、観察者の視線方向の変動(M1〜M2)に対する低角度側の反射率の変化を少なくすることができる。
また、凹部28bの平均方向Lmと画素Pの配列方向(x方向)とのなす平均軸角度θmが0°に設定されるので、反射率が低下することがなく、良好な反射特性を維持できる。また、観察者の視線方向の変動(M1〜M2)に対する低角度側の反射率の変化をより少なくすることができる。
更に、軸角度θ1、θ2(=−θ1)が−20°〜20°の範囲に設定されているので、観察者の視線方向M1、M2と凸部28bの軸方向L1、L2とのズレが許容範囲となり、充分な反射特性を得ることができる。
【0041】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を図面を参照して説明する。図7には、本実施形態の反射体40における凹部38bの具体的な配置状態を示す。尚、本実施形態の反射体40は、凹部38bの軸角度θ1、θ2及び平均軸角度θmが、第1の実施形態の軸角度θ1、θ2及び平均軸角度θmと異なる点を除いて、第1の実施形態の反射体30と同一の構成である。即ち、凹部38bの内部形状、基材の材質等、反射膜の材質、厚み等については第1、第2実施形態とも同一構成である。
従って以下の説明では、凹部38bの軸角度θ1、θ2及び平均軸角度θmについてのみ説明し、その他の説明は省略する。
【0042】
図7に示すように、本実施形態の反射体40には、軸角度がθ1°となる凹部38b1と軸角度がθ2°となる凹部38b2の2種類の凹部38bが形成されている。各凹部38b1、38b2は、画素の配列方向xに沿って2個づつ交互に配置されている。また、反射体40上における各凹部38b1、38b2の数はほぼ同数とされている。このようにして、各凹部38bの軸方向は2方向L1、L2に設定されている。
また、各凹部38bの軸方向L1、L2は、第1の実施形態と同様に画素Pの配列方向(x方向)に対して非平行に設定されている。更に、各凹部38bの軸方向L1、L2は、画素Pの配列方向(x方向)の片側に配向されている。即ち、図7に示すように、各凹部38bの軸方向L1、L2が、画素Pの配列方向(x方向)に沿うとともに図中y方向の反対方向側に向くように配向されている。
【0043】
また、軸角度θ1°に対して軸角度θ2°がθ1°>θ2°となるように設定されている。軸角度θ1は−20°<θ1≦40°の範囲に設定され、軸角度θ2は−40°≦θ2<20°の範囲に設定されている。
【0044】
凹部38b1、38b2の数がほぼ同数であり、また軸角度θ1°とθ2°との関係がθ1°>θ2°となるように設定されているので、全ての凹部38b1、38b2の軸方向L1、L2を平均した方向を平均方向Lmとしたとき、平均方向Lmと画素Pの配列方向(x方向)とが非平行になる。即ち図7に示すように、平均方向Lmと画素P配列方向(x方向)とがなす平均軸角度θmの絶対値が0<θm≦20°の範囲に設定される。
【0045】
図8は、上記構成を備えた反射40に、図3における図示右側から入射角30°で光を照射し、受光角を反射面に対する正反射の方向である30°を中心として±30°の範囲(0°〜60°;0°が反射体一面の法線方向に相当)で振って反射体40の反射率(%)を測定した結果を示すグラフである。また、図8における実線は、画素Pの配列方向(x方向)と同一方向(図5におけるM1方向)から観察した場合の反射率の測定結果であり、図8に示す破線は、画素Pの配列方向(x方向)から図中+8°の方向(図5におけるM2方向)から観察した場合の反射率の測定結果である。
【0046】
図8に示すように、本実施形態の反射体40では、M1方向、M2方向の何れの方向から観察した場合でも、約15°〜50°の広い受光角範囲で高い反射率が得られることがわかる。特に本実施形態の反射体40では、M1方向、M2方向の何れの方向から観察した場合でも、ほぼ同じ受光角範囲でほぼ同じ反射率が得られることがわかる。
広い受光角範囲で高い反射率が得られた理由、及び全体として反射率が正反射方向である30°よりも小さい角度で大きくなっている理由は、第1の実施形態の反射体28の場合と同じ理由である。
また、M1方向、M2方向の何れの方向から観察した場合でも、ほぼ同じ受光角範囲でほぼ同じ反射率が得られたのは、反射体40が軸角度がθ1°の凹部38b1と軸角度がθ1°より小さいθ2°の凹部38b2とから構成され、平均軸角度θmの絶対値が0°<θm≦20°の範囲に設定されたためと考えられる。
【0047】
また、本実施形態においては、M1方向、M2方向の何れの方向から観察した場合でもモアレの発生がほとんど起きなかった。これは、凹部の軸方向L1、L2と画素Pの配列方向(x方向)が非平行であるため、反射体と液晶表示パネル20と間における光の干渉が少なくなったためと考えられる。
【0048】
次に、第3実施形態と第4実施形態とにおいて、本発明の反射体に適用可能な非対称形状の凹部の一例について説明する。なお、非対称形状は必ずしもこれに限定されるものではない。
(第3の実施形態)
図9に本実施形態の反射体の凹部の斜視模式図を示し、図10に当該凹部の断面模式図を示す。尚、本実施形態の反射体の構成は、図9及び図10に示す凹部の構成を除いて、図2、3及び図4に示した第1実施形態の反射体30と同一の構成である。
本実施形態の反射体は、入射光の正反射角度を中心に非対称に反射輝度が分布する反射特性を備えたものである。このような反射特性とするために、本実施形態の反射体は、凹部48bの内面形状が以下に説明するように制御されて形成されている。
【0049】
本実施形態の反射体は、反射輝度分布が正反射方向に対して非対称となる反射特性を有する反射体として適用できる。図9に示す第1断面(G-G線に対応する断面)において、凹部48bの内面形状は、一の周辺部S1から最深点Dに至る第1曲線Aと、この第1曲線Aに連続して、最深点Dから他の周辺部S2に至る第2曲線Bとからなっている。これら両曲線は、最深点Dにおいて共に反射膜表面Sに対する傾斜角がゼロとなり、互いにつながっている。
ここでの「傾斜角」とは、第1断面において凹部48bの内面の任意の箇所における接線の、水平面(ここでは凹部48bが形成されていない部分の基材の一面S)に対する角度である。
【0050】
第1曲線Aの一面Sに対する傾斜角は第2曲線Dの傾斜角よりも急であって、最深点Dは凹部28bの中心Oから軸方向L(L1、L2)にずれた位置にある。すなわち、第1曲線Aの一面Sに対する傾斜角の絶対値の平均値は、第2曲線Bの一面Sに対する傾斜角の絶対値の平均値より大きくなっている。反射体に形成されている複数の凹部48bにおける、第1の曲線Aの一面Sに対する傾斜角は、1〜89°の範囲で不規則にばらついている。また、凹部48bにおける第2曲線Bの一面Sに対する傾斜角の絶対値の平均値は0.5〜88°の範囲で不規則にばらついている。
両曲線の傾斜角は、いずれもなだらかに変化しているので、第1曲線Aの最大傾斜角δa(絶対値)は、第2曲線Bの最大傾斜角δb(絶対値)よりも大きくなっている。また、第1曲線Aと第2曲線B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Aと傾斜角が正の値である第2曲線Bとは、なだらかに連続している。
反射膜の表面に形成されている複数の凹部48bにおけるそれぞれの最大傾斜角δaは、2〜90°の範囲内で不規則にばらついているが、多くの凹部48bは最大傾斜角δaが4〜35°の範囲内で不規則にばらついている。
【0051】
また凹部48b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と基材の反射膜表面Sとの距離が凹部28bの深さdを形成し、この深さdは、複数の凹部48b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。
【0052】
本実施形態で用いられている反射体の反射面(反射膜表面)に、図10におけるQの方向から入射角30°で光を照射し、受光角を、反射面に対する正反射の方向である30゜を中心として、垂線位置(0°;法線方向)から60°まで振ったときの受光角(単位:°)と明るさ(反射率、単位:%)との関係を図11に示す。図11に示すように、本例の構成とされた入射角度である30°の正反射方向である反射角度30°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る。
【0053】
従って、本実施形態の反射体によれば、その反射面をなす凹部48bが上記のような形状とされているので、照明用の光源から出射された光を効率よく反射、散乱できるとともに、反射体で反射される反射光は、特定の方向において反射率が高くなるという指向性を有しているので、これにより反射体を経由して出射される反射光の出射角度が広くなるとともに、特定の出射角度において出射効率を向上させることができる。
【0054】
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態の反射体について、図12〜図14を参照して説明する。図12は本実施形態の反射体の凹部58bの斜視模式図であり、図13は反射体の凹部58bの第1断面(G-G線に対応する断面)に沿う断面模式図であり、図14は第1断面と直交する直線Kに対応する断面に沿う断面模式図である。尚、本実施形態の反射体の構成は、図12〜図14に示す凹部の構成を除いて、図2,3及び図4に示した第1実施形態の反射体30と同一の構成である。
【0055】
図12及び図13に示すように、凹部58bの第1断面(G-G線に対応する断面)における内面形状は、一つの周辺部S1から最深点Dに至る第1曲線A'と、この第1曲線A’に連続して最深点Dから他の周辺部S2に至る第2曲線B'とからなるものである。図13において右下がりの第1曲線A'と右上がりの第2曲線B'とは、最深点Dにおいて共に基材の一面Sに対する傾斜角がゼロとなり、互いに滑らかに連続している。
ここでの「傾斜角」とは、第1断面において凹部の内面の任意の箇所における接線の、水平面(ここでは凹部が形成されていない部分の基材の一面S)に対する角度のことである。
【0056】
第1曲線A'の一面Sに対する傾斜角は、第2曲線B'の傾斜角よりも急であって、最深点Dは、凹部58bの中心Oから軸方向L(L1、L2)にずれた位置にある。すなわち、第1曲線A'の傾斜角の絶対値の平均値は、第2曲線B'の傾斜角の絶対値の平均値よりも大きくなっている。各凹部58bにおける第1曲線A'の傾斜角の絶対値の平均値は、2°〜90°の範囲で不規則にばらついており、また各凹部58bにおける第2曲線B'の傾斜角の絶対値の平均値も1°〜89°の範囲で不規則にばらついている。
【0057】
一方、図14に示すように、凹部58bの直線Kに対応する断面における内面形状は、凹部58bの中心Oに対してほぼ左右均等の形状を成しており、凹部58bの最深点Dの周辺は、曲率半径の大きい、すなわち、直線に近い浅型曲線Eとなっている。また、浅型曲線Eの左右は、曲率半径の小さい深型曲線F、Gとなっており、反射体の表面に形成されている複数の凹部58bにおける前記浅型曲線Eの傾斜角の絶対値は、概ね10°以下である。また、これら複数の凹部58bにおける深型曲線F、Gの傾斜角の絶対値も不規則にばらついているが、例えば2°〜90°である。また、最深点Dの深さdは、0.1μm〜3μmの範囲内で不規則にばらついている。
【0058】
図15は、本実施形態の反射体に、一面Sの法線方向よりも軸方向L寄りの方向から入射角30°で光を照射し、視角を一面Sに対する正反射の方向である30°を中心として、垂線位置(0°)から60°まで連続的に変化させた場合の受光角(θ°)と反射率との関係を示したものである。このグラフで表される反射特性は、正反射の角度30゜より小さい反射角度範囲の反射率の積分値が、正反射の角度より大きい反射角度範囲の反射率の積分値より大きくなっており、反射方向が正反射方向よりも法線側にシフトする傾向にある。
【0059】
従って、上記構成の反射体によれば、凹部58bが上記のような形状とされているので、入射光を効率よく反射、散乱できるとともに、反射体で反射される反射光は、特定の方向において反射率が高くなるという指向性を有しているので、これにより反射体を経由して出射される反射光の出射角度が広くなるとともに、特定の出射角度において出射効率を高くすることができる。
【0060】
尚、本実施形態の液晶表示装置においては、反射体を液晶表示パネルの外側に配置した例について説明したが、本発明はこれに限らず、反射体を液晶表示パネルの一対の基板の間に配置させても良い。この場合、図1において、第2基板22上に反射体を積層し、反射体上に駆動電極27aを含む表示回路27を積層すればよい。
【0061】
【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、凹部の軸方向と配列方向とが非平行であるので、反射体によるモアレの発生を防止することができる。また、凹部の軸方向が2方向以上に設定されているので、観察者の視線方向の変動に対する反射率の変化を少なくすることができる。
【0062】
また本発明の液晶表示装置によれば、画素の配列方向と反射体における凹部の配列方向とが一致され、凹部の軸方向と凹部の配列方向が非平行とされているため、画素の配列方向と凹部の軸方向とは相互に非平行に設定された状態にある。これにより、画素と反射体の凹部とによる光の干渉を少なくすることができ、モアレの発生を著しく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態である液晶表示装置を示す断面模式図。
【図2】 本発明の第1実施形態である液晶表示装置に備えられた反射体を示す斜視図。
【図3】 図2に示した反射体に形成された凹部を示す図であって、Aは平面図であり、BはAのG-G線に対応する断面図。
【図4】 本発明の第1実施形態である液晶表示装置の要部を示す平面模式図。
【図5】 図2に示した反射体の一部を示す平面模式図。
【図6】 図2に示した反射体の反射特性を示す図であって、受光角と反射率との関係を示すグラフ。
【図7】 本発明の第2実施形態である反射体の一部を示す平面模式図。
【図8】 本発明の第2実施形態である反射体の反射特性を示す図であって、受光角と反射率との関係を示すグラフ。
【図9】 本発明の第3実施形態である反射体の凹部を示す斜視図。
【図10】 図9のG-G線に対応する断面図。
【図11】 本発明の第3実施形態である反射体の反射特性を示す図であって、受光角と反射率との関係を示すグラフ。
【図12】 本発明の第4実施形態である反射体の凹部を示す斜視図。
【図13】 図12に示したG-G線に対応する断面図。
【図14】 図12に示したK-K線に対応する断面図。
【図15】 本発明の第4実施形態である反射体の反射特性を示す図であって、受光角と反射率との関係を示すグラフ。
【図16】 従来の反射体を示す斜視図。
【図17】 従来の反射体に形成された凹部を示す図であって、Aは平面図であり、Bは断面図である。
【図18】 従来の液晶表示装置の一部の構成を示す平面図。
【符号の説明】
21,22…一対の基板、23…液晶層、26a、27a…駆動用電極、28…基材、28b、28b1、28b2…凹部、30…反射体、L、L1、L2…凹部の軸方向、Lm…平均方向、O…最深点、P…画素、S…基材の一面、x…画素の配列方向、θ1、θ2…軸角度、θm…平均軸角度
Claims (8)
- 一の配列方向に沿って複数の凹部が基材の一面上に形成されてなる反射体であり、
前記凹部の最深点を通過する断面を第1断面とし、前記最深点において前記第1断面と直交する断面を第2断面としたとき、前記凹部が、前記第1断面を基準にしたときに対称形状になるとともに前記第2断面を基準にしたときに非対称形状となる形状からなり、
各凹部における前記第1断面に沿う方向を凹部の軸方向としたとき、各軸方向と前記配列方向とが相互に非平行になるよう設定されるとともに、各軸方向が2方向に設定され、且つ、全ての凹部の軸方向を平均した平均方向に対して各凹部の軸方向が正と負との軸角度を有する2つの方向のいずれかに配向されていることを特徴とする反射体。 - 一の配列方向に沿って複数の凹部が基材の一面上に形成されてなる反射体であり、
前記凹部の最深点を通過する断面を第1断面とし、前記最深点において前記第1断面と直交する断面を第2断面としたとき、前記凹部が、前記第1断面を基準にしたときに対称形状になるとともに前記第2断面を基準にしたときに非対称形状となる形状からなり、
各凹部における前記第1断面に沿う方向を凹部の軸方向としたとき、各軸方向と前記配列方向とが相互に非平行になるよう設定されるとともに、各凹部の軸方向が2方向に設定され、且つ、全ての凹部の軸方向を平均した平均方向に対して各凹部の各軸方向が正と負との軸角度を有する2つの方向に配向され、前記軸方向の平均方向と前記配列方向とが同一または異なる方向とされていることを特徴とする反射体。 - 全ての凹部の軸方向を平均した平均方向と、画素の配列方向とのなす角を平均軸角度θmとしたとき、該平均軸角度θmの絶対値が0°≦θm≦20°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の反射体。
- 各凹部の軸方向と画素の配列方向とのなす角度を軸角度とした場合に、軸角度がθ1°である複数の凹部と、軸角度がθ2°である複数の凹部とから構成され、かつ前記平均軸角度θmが0°に設定されていることを特徴とする請求項3に記載の反射体。
- 軸角度θ1°と軸角度θ2°との関係がθ2°=−θ1°であり、軸角度θ1が0°<θ1≦20°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項4に記載の反射体。
- 各凹部の軸方向と画素の配列方向とのなす角度を軸角度とした場合に、軸角度がθ1°の複数の凹部と、軸角度がθ1°より小さいθ2°の複数の凹部とから構成され、かつ前記平均軸角度θmの絶対値が0°<θm≦20°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項3に記載の反射体。
- 軸角度θ1が−20°<θ1≦40°の範囲に設定され、軸角度θ2が−40°≦θ2<20°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項6に記載の反射体。
- 一対の基板と、これら基板の間に配置された液晶層と、各基板の液晶層側に形成された駆動用電極と、いずれか一方の基板に装着された請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の反射体とが備えられてなり、
前記駆動用電極及び前記液晶層によって構成される画素の配列方向と、前記反射体における前記一の配列方向とが一致されていることを特徴とする液晶表示装置。
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