JP4987311B2

JP4987311B2 - 光反射体及びそれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JP4987311B2
Application number: JP2006024215A
Authority: JP
Inventors: 尚樹住
Original assignee: TPO Hong Kong Holding Ltd
Current assignee: TPO Hong Kong Holding Ltd
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-02-01
Also published as: CN101013171A; TWI348572B; TW200730931A; JP2007206305A

Description

本発明は、凹凸パターンを備えた反射面を有する光反射体及び前記光反射体を用いた液晶表示装置に関する。

半透過型又は反射型液晶表示装置には、周囲環境からの入射光を有効に利用するために、斯かる入射光を拡散反射させる光反射体が設けられる。このような光反射体は、一般的に、表面に凹凸パターンを有する凹凸構造体上に反射膜を設けることにより形成される。この場合、上記凹凸パターンが規則性を持っていると、反射光の干渉により着色が生じ、その結果、画像の品質が低下する。したがって、このような凹凸パターンは、干渉を起こさないような規則性を持たないパターンであることが好ましい。しかしながら、充分に不規則な凹凸パターンを、例えばコンピュータを用いてパネル全体について計算するには膨大な時間を要し、またこうして作成されたパターンを記憶するには莫大なデータ記憶容量を要する。このように、パネル全体に対して１つの不規則なパターンを算出し、形成することは現実的ではない。

不規則性が充分でない凹凸パターンの光反射体を使用するために、拡散フィルムを併用して干渉を防ぐ方法があるが、拡散フィルムの使用は、表示装置のコントラスト比を低下させ、また半透過型液晶表示装置における場合は、透過モードでの輝度も低下させる。

特許文献１には、基材と、反射層とを含む光反射膜付き基板であって、複数の凸部又は凹部を、横一列方向又は縦一列方向に配列して帯状のランダムパターンを形成し、この帯状のランダムパターンを複数列において繰り返す光反射膜付き基板が開示されている。
特開２００３−３０２７４２号公報

しかしながら、特許文献１により形成された光反射膜付き基板は、同じパターンの規則的な繰り返しであるために、繰り返し方向に縞状のむらが表れ、特に、同じパターン間の距離が短い場合は、強い干渉を生じる。この結果、画像の品質は低下する。

本発明は、凹凸パターンの計算量及びデータ記憶容量を増加させることなく、反射光の干渉を低減することにより画像の品質を向上させることができるような光反射体及びそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、拡散フィルムを使用しなくても、反射光の干渉を低減することにより画像の品質を向上させることができるような光反射体及びそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の光反射体は、所定領域にわたり凹凸パターンを持つ反射面を有し、前記凹凸パターンは、前記所定領域内に複数の帯状パターンが幅方向に隣接して配列されることにより形成されたものであり、この場合において、前記複数の帯状パターンは、少なくとも１種類の帯状の単位凹凸パターンを含んでなる対応する数の単位凹凸パターンを長さ方向にランダムにシフトしながら幅方向に隣接して配列し、前記所定領域からはみ出す各単位凹凸パターンに関しては、当該単位凹凸パターンの前記所定領域からはみ出した部分を、該単位凹凸パターンの互いに異なる端縁が接するようにして前記所定領域内に再配置したものであることを特徴とする。

本発明の凹凸パターンは、特許文献１と同様に帯状の単位パターンを使用するが、単なる繰り返しではないパターンを形成する。これは、凹凸パターンの計算時間及びデータ容量を増加することなく、光反射体による反射光の干渉を低減することを可能にする。また、本発明の凹凸パターンには、特許文献１の光反射膜付き基板のように縞状のむらは表れない。

また本発明によると、前記帯状の単位凹凸パターンの両端は、シームレスに接続されることができ、前記帯状の単位凹凸パターンから形成される前記帯状パターンには継ぎ目が存在せず、継ぎ目における拡散反射効率の低減及び予期せぬ拡散の指向性を生じない。

更に、本発明によると、前記シフトは、互いに異なる帯状パターンに対して、前記単位凹凸パターンの同一の部分が少なくとも３００μｍ以上、好ましくは１０００μｍ以上離れるように行われる。これにより前記同一の部分による干渉を低減することができる。

更に、本発明は、このような光反射体を有する液晶表示装置をも提供する。このような液晶表示装置は、光反射体による反射光の干渉が少なく、したがって干渉による着色を低減し、画像の品質を向上する。この場合、前記所定領域は前記液晶表示装置のパネル領域に対応し、前記単位凹凸パターンの幅は画素ピッチに等しいか、又は画素ピッチの整数倍、若しくは整数分の１である。また、前記単位凹凸パターンの長さは、基本的には前記パネル領域の垂直方向又は水平方向の長さである。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下の実施例により説明される。

図１は、本発明による光反射体の反射面における凹凸パターンの基本単位となる帯状の単位凹凸パターンの一例１０を表す図である。該帯状の単位凹凸パターン１０は、コンピュータ等を用いて反射光の干渉を低減させるように計算しながら、作成されるものである。前記帯状の単位凹凸パターン１０は、実際には、図示したものより更に細く長い形状を有している。例えば１．９インチＱＶＧＡの高精細の半透過型液晶表示装置において、画素ピッチが１１４μｍ×１１４μｍであり、画素数が２４０ＲＧＢ×３２０である場合、表示パネル領域における上記単位凹凸パターン１０に対応する水平方向一列分の帯状領域のサイズは、長さが１１４×２４０＝２７３６０μｍ、幅が１１４μｍである。この例のような一列分の単位凹凸パターン１０は、コンピュータにより数時間〜数日で計算することができ、該パターン１０を表すのに要するＣＡＤデータ容量も数ＭＢ程度である。この例では、上記帯の幅は１画素分であるが、画素ピッチの整数倍、又は画素ピッチの整数分の１であってもよい。このように選定される幅により、モアレの発生を充分に防ぐ事ができる。またこの例では、帯の長さは前記パネル領域の水平方向長さに等しいものとしたが、前記パネル領域の垂直方向長さに等しくてもよく、また、垂直方向又は水平方向長さより長いか、又は短くてもよい。例えば、前記パネル領域が大きい場合には、前記帯の長さは前記パネル領域の水平方向長さの整数分の１でもよい。しかしながら、前記帯の長さが短くなるほど干渉を防ぐ効果は小さくなる。

更に図１の前記帯状の単位凹凸パターン１０は、両端縁１１及び１２においてシームレスに接続することができるようなパターンに形成されている。即ち、例えばパターン１０における右側端縁１１を含む一部を切り取り、この切り取った一部を当該パターン１０の左側端縁１２に、上記端縁１１が該端縁１２に接するようにして接続した場合に、これら両部分はシームレスに（連続したパターンとして）つながる。

次に、本発明による例えば表示装置に適用された場合の光反射体の全体的凹凸パターンを形成する方法を説明する。図２は、パネル領域２０に対して、複数の単位凹凸パターン１０を配列する方法の一例を示し、該方法において、複数の単位凹凸パターン１０は、パネル領域２０の垂直方向長さと同じ長さを持ち、長さ方向がパネル領域２０の垂直方向に向けられた状態で配列されている。更に、これら複数の単位凹凸パターン１０は、概ね該パネル領域２０上において、長さ方向にランダムにシフトされた状態で幅方向に隣接して配置されている。このシフトは、或る帯状の単位凹凸パターン１０が他の何れかの単位凹凸パターン１０に対して、これら単位凹凸パターンの同一の部分が少なくとも３００μｍ以上、好ましくは１０００μｍ以上離れるような態様で行われる。

図２において、前記帯状の単位凹凸パターンは上記のようにシフトされているので、パネル領域２０内には、これら帯状の単位凹凸パターン１０により覆われていない部分が存在する。これらの覆われていない部分の夫々においては、当該帯状の単位凹凸パターン１０は、互いに異なる端縁１１及び１２が接するように再配置される。例えば、図２における単位凹凸パターン１０ｉは上側の部分１３ｉが領域２０からはみ出しているから、この部分１３ｉを領域２０内に再配置する。即ち、部分１３ｉを切り取り、切り取られた該部分１３ｉは、領域２０内における当該凹凸パターン１０ｉの下側に位置する部分１４ｉに、端縁１１ｉと端縁１２ｉとが接するようにして嵌め込まれる。領域２０からはみ出した他の単位凹凸パターン１０についても同様に再配置が行われる。

図３は、こうして形成されたパネル領域２０にわたる全体の凹凸パターン３０を示す。このとき、前記帯状の単位凹凸パターン１０の両端縁はシームレスに接続されているので、各単位凹凸パターン１０により形成される一列分の帯状領域おいて継ぎ目は存在せず、当該光反射体の反射特性等に悪影響を与えることはない。

前記単位凹凸パターン１０の長さが前記パネル領域２０の垂直方向又は水平方向長さより短い場合には、１つ以上の同様の単位凹凸パターン１０を、該単位凹凸パターンの互いに異なる端縁１１及び１２が接するようにして長さ方向に継ぎ足すことにより、これらパターン１０により前記パネル領域２０全体を覆い、更に前記パネル領域２０からはみ出した部分を切除することにより全体の凹凸パターン３０を形成することができる。

このような凹凸パターン３０を持つ反射面を備えた光反射体を製造するためには、前記光反射体の凹凸パターンが本発明による凹凸パターン３０であることを除き、周知の光反射体の製造方法を用いる。例えば、図４のように、ガラス基板３１上にレジスト膜３２ａを形成し（Ａ）、上述の凹凸パターン３０に対応するフォトマスクを介して前記レジスト膜３２ａを露光する。前記フォトマスクの光透過部が前記凹凸パターン３０の凹部又は凸部に対応する。この後に現像を行うことにより、前記フォトマスクのパターンに応じて前記レジスト膜３２ａが選択的に除去され、複数の凹部３２ｂ及び／又は凸部３２ａからなる凹凸構造体３２が形成される（Ｂ）。ポストベークにより前記凹凸構造体３２の凹部３２ｂ及び／又は凸部３２ａの角が落とされる（Ｃ）。こうして形成された凹凸構造体３２の形状が所望の形状ではない場合には、凹凸形状の傾斜等を調整するために前記凹凸構造体３２の上に凹凸調整膜３３を形成する（Ｄ）。このような調整の必要が無い場合には、凹凸調整膜３３は必要ではない。最後に反射膜３４を、この上に形成することにより（Ｅ）、上述の凹凸パターン３０を有する反射面を備えた光反射体が形成される。

このような光反射体を有する液晶表示装置は、前記光反射体の凹凸パターンが本発明による凹凸パターン３０であることを除き、周知である。図５には、本発明の光反射体を有する液晶表示装置の一部が示されている。この液晶表示装置は、入射側基板４１及び反射側基板５１を有し、その間に液晶層６１が保持されている。前記入射側基板４１には、共通電極４２及び配向膜４３が形成されている。カラーフィルター及び偏光板等は図示を省略されている。前記反射側基板５１には、ＴＦＴのソース電極５２ａ及びドレイン電極５２ｂが設けられ、これらのソース電極５２ａ及びドレイン電極５２ｂに隣接して半導体層５３が形成されている。これらの上に開口部を有するゲート絶縁膜５４を介してゲート電極５５が形成されている。前記ゲート絶縁膜５４及びゲート電極５５の上に、本発明による凹凸パターン３０を有する凹凸構造体５６が形成され、更に前記凹凸構造体５６の上に開口部を有する凹凸調整膜５７が形成される。前記凹凸調整膜５７の上には反射膜５８が形成される。この反射膜５８は前記開口部を介して前記ドレイン電極５２ｂに電気的に接続され、画素電極としても機能することができる。反射膜５８上には配向膜５９が形成されている。

前記液晶表示装置が反射型である場合には、前記光反射体は、前記パネル領域全体に対して形成される。一方、前記液晶表示装置が半透過型である場合には、前記光反射体は、前記液晶表示装置の画素の光反射部のみを覆うように形成される。半透過型液晶表示装置の一実施例において、マトリクス状に配置された画素の各列の画素の光透過部は、前記パネル領域の列方向に並んでおり、前記光反射体は、光透過部の幅だけ隔てられた複数の帯状領域に形成される。本発明による凹凸パターン３０は、各単位凹凸パターン１０に対応する一列分の帯状領域の側縁においてシームレスに接続されないが、上記半透過型液晶表示装置の場合には、各帯状領域が互いに隔てられているので、前記帯状領域の側縁における不連続性による画像品質の低下は生じない。

本発明による前記液晶表示装置は、反射光の干渉が少ない光反射膜を有し、したがって拡散フィルムを使用する必要がない。これにより前記液晶表示装置は、低干渉、高コントラスト及び高輝度の表示性能を同時に実現する。

本発明は、光反射体及びそれを用いた液晶表示装置の実施例により説明されたが、本発明による凹凸パターンを形成する方法は、これらに限らず、光の拡散を制御するフィルム、マイクロレンズ及びスクリーン等において、光の干渉を防ぐことが求められるものに適用することができる。

本発明による光反射体の凹凸パターンの基本単位となる帯状の単位凹凸パターンを表す図である。単位凹凸パターンをパネル領域上にランダムにシフトして配置した図である。単位凹凸パターンのはみ出した部分をパネル領域に収めた後の図である。本発明の光反射体を製造する工程を示す。本発明の光反射体を有する液晶表示装置の一部を示す。

符号の説明

１０：帯状の単位凹凸パターン
１１，１１ｉ：単位凹凸パターンの右側端縁
１２、１２ｉ：単位凹凸パターンの左側端縁
１３ｉ：単位凹凸パターンがパネル領域からはみ出した部分
１４ｉ：パネル領域内の単位凹凸パターンにより覆われていない部分
２０：表示パネル領域
３０：全体の凹凸パターン
３１：ガラス基板
３２：凹凸構造体
３２ａ：レジスト膜、凸部
３２ｂ：凹部
３３：凹凸調整膜
３４：反射膜
４１：入射側基板
４２：共通電極
４３：配向膜
５１：反射側基板
５２ａ：ソース電極
５２ｂ：ドレイン電極
５３：半導体層
５４：ゲート絶縁膜
５５：ゲート電極
５６：凹凸構造体
５７：凹凸調整膜
５８：反射膜
５９：配向膜
６１：液晶層

Claims

所定領域にわたる全体的凹凸パターンを備えた反射面を有する光反射体において、
前記全体的凹凸パターンは、前記所定領域内に複数の帯状パターンが幅方向に隣接して配列されることにより形成されたものであり、この場合において、前記複数の帯状パターンは、少なくとも１種類の帯状の単位凹凸パターンを含んでなる対応する数の単位凹凸パターンを長さ方向にランダムにシフトしながら幅方向に隣接して配列し、前記所定領域からはみ出す各単位凹凸パターンに関しては、当該単位凹凸パターンの前記所定領域からはみ出した部分を、該単位凹凸パターンの互いに異なる端緑が接するようにして前記所定領域内に再配置したものであることを特徴とする光反射体。
前記帯状の単位凹凸パターンは、両端においてシームレスに接続されることができることを特徴とする、請求項１に記載の光反射体。
前記シフトは、互いに異なる前記帯状パターンに対して、前記単位凹凸パターンの同一の部分が３００μｍ以上離れるように行われることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光反射体。
前記シフトが、互いに異なる前記帯状パターンに対して、前記単位凹凸パターンの同一の部分が１０００μｍ以上離れるように行われることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光反射体。
前記帯状の単位凹凸パターンは、前記所定領域の垂直方向又は水平方向の長さの整数分の１の長さを持つ複数の小単位凹凸パターンを、前記小単位凹凸パターンの互いに異なる端縁が接するようにして長さ方向に配列したものであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光反射体。
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光反射体を有する液晶表示装置。
前記所定領域が実質的に前記液晶表示装置のパネル領域の大きさであり、前記帯状の単位凹凸パターンの幅が画素ピッチに等しいことを特徴とする、請求項６に記載の液晶表示装置。
前記所定領域が実質的に前記液晶表示装置のパネル領域の大きさであり、前記帯状の単位凹凸パターンの幅が画素ピッチの整数倍又は整数分の１であることを特徴とする、請求項６に記載の液晶表示装置。
前記所定領域が実質的に前記液晶表示装置のパネル領域の大きさであり、前記帯状の単位凹凸パターンの長さが前記パネル領域の垂直方向又は水平方向の長さであることを特徴とする、請求項６に記載の液晶表示装置。
前記液晶表示装置が半透過型である場合に、前記光反射体が、前記液晶表示装置の画素の光反射部のみを覆うように形成されることを特徴とする、請求項５ないし９のいずれか一項に記載の液晶表示装置。