專利名稱：反射體及使用該反射體的液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反射體及使用該反射體的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
通常，在液晶顯示裝置的顯示方式中，有具備背光組件的被稱作半透射型、透射型的方式，以及稱作反射型的方式。反射型液晶顯示裝置是僅僅利用太陽光、照明光等外界光而不用背光來進(jìn)行顯示的液晶顯示裝置，比如，其多用在要求薄型、輕量化、低耗電的便攜式信息終端等。此外，半透射型液晶顯示裝置在不能充分得到外界光的環(huán)境下點亮背光，在透射模式下工作，在充分得到外界光的情況下，不點亮背光組件，而以反射模式工作，其多用在手機或者筆記本型個人電腦(筆記本型PC)等便攜式電子設(shè)備中。
半透射型或反射型液晶顯示裝置的顯示性能，被要求具有在反射模式下明亮的顯示性能。
圖21是表示在液晶面板內(nèi)部設(shè)置了反射板的、現(xiàn)有的反射型液晶顯示裝置的一例的側(cè)面剖面圖(比如，參照專利文件1)。
該反射型液晶顯示裝置，從光的入射方向來看，依次具備具有透光性對置基板101，液晶層110，以及具有反光性的元件基板102；在元件基板102上設(shè)有反射型散射帶，該散射帶反射并散射透過對置基板101的光Q。散射帶由反射板130構(gòu)成，該反射板130由表面上具有凹凸122a的高反射率金屬膜122和在其下層的絕緣層128構(gòu)成，在該反射板130的顯示區(qū)域，形成有2個區(qū)域，分別是對與每個象素對應(yīng)的部分(各象素對應(yīng)部)具有指向性強的反射特性的區(qū)域B、和具有擴散性強的反射特性的區(qū)域A，在各區(qū)域中形成有平均傾角相互不同的凹凸面。
該反射板130是這樣制作的在玻璃或者硅氧化膜上用噴砂法等形成初期凹凸，之后用氫氟酸水溶液進(jìn)行蝕刻，在其上部形成Al膜。如圖22所示，高反射率金屬膜122的凸部122c和凸部122c的連接部(邊界部)122e具有曲面，凹部122b和凹部122b的連接部(邊界部)122d也具有曲面。因此，該高反射率金屬膜122的縱剖面的剖面曲線的傾角連續(xù)，即，縱剖面的剖面曲線的一次微分系數(shù)連續(xù)。
專利文件1專利第3019058號公報。
在現(xiàn)有的具備反射板的液晶顯示裝置中，由于在反射板130的顯示區(qū)域的各象素對應(yīng)部均形成有具有相同形狀的上述區(qū)域B和區(qū)域C，所以具有與將上述區(qū)域A的反射特性(圖23的曲線(B)表示的特性)和區(qū)域B(圖23的曲線(A)表示的特性)的反射特性(圖23的曲線(C)表示的特性)的合成相同的反射特性，因此，顯示區(qū)域內(nèi)的反射特性大致相同。而且，上述反射特性(A)、(B)，相對于各入射光的正反射角度顯示出高斯分布型反射特性，此外，上述反射特性(C)相對于入射光的正反射方向顯示出高斯分布型反射特性，其結(jié)果，顯示區(qū)域內(nèi)的反射特性也顯示出高斯分布型反射特性。
筆記本型PC等便攜式信息終端那樣的電子設(shè)備的顯示部上組裝有液晶顯示裝置的情況下，如圖24所示，通常從接近顯示面的法線方向h的方向觀察的情況較多。圖24是使用在主體205上備有由圖21所示的液晶顯示裝置構(gòu)成的顯示部200的便攜式電子設(shè)備的狀態(tài)的說明圖。
然而，具有上述的高斯分布型反射特性的現(xiàn)有液晶顯示裝置，當(dāng)顯示區(qū)域的尺寸變大時，在反射板面內(nèi)，反射率差就變大，導(dǎo)致產(chǎn)生亮度不均的問題。
比如，a)顯示區(qū)域的縱向尺寸H1(上下方向的尺寸)為5cm左右的便攜式規(guī)格的液晶顯示裝置的情況下，在觀察者的視點ob和顯示區(qū)域中心之間的距離L1為30cm時，預(yù)定角θ為4.8度左右，b)顯示區(qū)域的縱向尺寸H1為15cm左右(對角線相當(dāng)于10英寸)的液晶顯示裝置的情況下，在觀察者的視點ob和顯示區(qū)域的中心之間的距離L1為30cm時，預(yù)定角θ為14度左右，是上述a)場合的大約3倍。
且b)場合，比如，30度的平行光線入射到反射板時的反射角如下入射到反射板的顯示區(qū)域上部的光a的反射角為14度，入射到中央的光b的反射角為0度，入射到下部的光c的發(fā)射角為-14度，根據(jù)反射板的面內(nèi)位置的不同產(chǎn)生反射率差(如圖25所示，根據(jù)受光角的不同反射率差別很大)，導(dǎo)致產(chǎn)生亮度不均的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述主題的發(fā)明，目的之一在于，提供一種反射體，即使顯示面變成大面積，該反射體也能夠得到均勻、充分的亮度。
此外，本發(fā)明的目的之一在于，提供一種即使顯示區(qū)域的面積增大，在面內(nèi)仍然能夠得到均勻的亮度、可提高可視性的液晶顯示裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的反射體，具有反射面，設(shè)置到液晶顯示裝置中，其特征在于，上述反射體的反射特性根據(jù)自反射面表面的顯示區(qū)域中央部起的距離而改變，入射到上述反射體的入射光在反射面表面反射的反射光強度在±預(yù)定角的范圍內(nèi)均勻，上述預(yù)定角滿足下述公式(I)的關(guān)系，θ(度)＝tan-1(H/2L) 公式(I)該公式中，θ是預(yù)定角，H是上述顯示區(qū)域的上下方向尺寸，大于等于2cm且小于等于30cm，L是從上述顯示區(qū)域的中心到視點的距離，大于等于10cm且小于等于300cm。
而且，本發(fā)明的反射體中，反射面表面的顯示區(qū)域是指與反射體所具備的液晶顯示裝置的顯示區(qū)域?qū)?yīng)的范圍。
此外，上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的反射體，其特征在于，位于顯示區(qū)域中央部上側(cè)的上部的反射特性與中央部的反射特性相比，前者的上升角更偏向大角度，位于顯示區(qū)域中央部下側(cè)的下部的反射特性與中央部的反射特性相比，前者的上升角更偏向小角度，或者，也可以將顯示區(qū)域的中心作為基準(zhǔn)位置，將上述反射面表面的任意位置x用自上述顯示區(qū)域中心起的距離表示，且將上述顯示區(qū)域的中心上側(cè)的位置設(shè)為(+)，下側(cè)的位置設(shè)為(-)時，上述反射面表面的任意位置x的反射特性為將上述基準(zhǔn)位置的反射特性作為基準(zhǔn)偏轉(zhuǎn)θ(度)＝tan-1(x/L)的反射特性，該公式中，L表示從顯示區(qū)域的中心到視點的距離，θ是預(yù)定角。
本發(fā)明中，反射特性的上升角是指入射到反射體的入射光在反射面表面反射的反射光強度(或者反射率)和受光角之間的關(guān)系的圖中，小角度側(cè)的反射強度增加時的最小的受光角。
此外，上述的任何結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的反射體，在基材上形成的金屬膜或基材的表面上，以不規(guī)則的間距形成具有反光性的多個凹部，上述凹部內(nèi)表面具有作為球面或者非球面的一部分的曲面，在鄰接的上述凹部邊界或鄰接的凹部之間，縱剖面的剖面曲線的傾角不連續(xù)，上述金屬膜或基材的表面成為反射面，上述多個凹部，根據(jù)從反射面表面的顯示區(qū)域中央部起的距離，改變其深度、寬度(或者直徑)、上述曲面的曲面半徑和上述曲面的傾角之中的任何一個或一個以上。
或者，上述反射體中，在基材上形成的金屬膜或基材的表面上，以不規(guī)則的間距形成具有反光性的多個凸部，上述凸部內(nèi)表面具有作為球面或者非球面的一部分的曲面，在鄰接的上述凸部邊界或鄰接的凸部之間，縱剖面的剖面曲線的傾角不連續(xù)，上述金屬膜或基材的表面成為反射面，上述多個凸部，根據(jù)從反射面表面的顯示區(qū)域中央部起的距離，改變其高度、寬度(或者直徑)、上述曲面的曲面半徑和上述曲面的傾角之中的任何一個或一個以上。
本發(fā)明中，上述凹部或凸部曲面的傾角是指曲面上的任意點的切面和基材表面之間構(gòu)成的角度的絕對值，或者是取凹部內(nèi)表面或凸部外表面的任意處的微小區(qū)間，比如0.5微米寬度的微小范圍時，該微小范圍內(nèi)的斜面的相對水平面(金屬反射膜表面)的角度。
此外，本發(fā)明的液晶顯示裝置特征在于，，具有液晶單元，該液晶單元如下形成在夾著液晶層而對置的一對基板中作為觀察側(cè)的一個基板的內(nèi)表面?zhèn)仍O(shè)置了電極和取向膜，在遠(yuǎn)離觀察側(cè)的另一個基板的內(nèi)表面?zhèn)纫苍O(shè)置了電極以及取向膜，該液晶顯示裝置在上述另一個基板和在其內(nèi)表面?zhèn)壬显O(shè)置的取向膜之間或者上述另一個基板的外表面?zhèn)?，設(shè)置了如權(quán)利要求1到3中任一項所述的反射體。
技術(shù)效果上面，根據(jù)詳細(xì)說明的本發(fā)明的反射體，即使是大面積，也能夠在面內(nèi)得到均勻、充分大的亮度。
此外，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置，通過將本發(fā)明的反射體內(nèi)置于液晶單元中或者設(shè)置在液晶單元的外側(cè)，即使顯示區(qū)域的面積增大，也可在面內(nèi)得到均勻的亮度、提高可視性。


圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式的反射型液晶顯示裝置的部分剖面結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示圖1的液晶顯示裝置處于直立狀態(tài)的時候的反射體的斜視圖。
圖3是表示圖1的液晶顯示裝置中配備的反射體的反射特性的俯視圖。
圖4是表示圖1的液晶顯示裝置處于直立狀態(tài)時的反射體，和從各線的基準(zhǔn)位置起的距離以及預(yù)定角的斜視圖。
圖5是表示圖4的反射體的顯示區(qū)域的(i)～(iv)線的位置上以-30度入射角入射的入射光的反射特性的圖。
圖6是表示圖4的反射體的顯示區(qū)域的(iv)～(vii)線的位置上以-30度入射角入射的入射光的反射特性的圖。
圖7是表示圖1的液晶顯示裝置配備的反射體的一部分的斜視圖。
圖8是表示圖7的反射體的金屬反射膜上形成的凹部的第1例的斜視圖。
圖9是表示圖8的凹部的Y軸方向剖面圖的圖。
圖10是表示圖7的反射體的金屬反射膜上形成的凹部的第2例的斜視圖。
圖11是圖10的凹部的Y軸方向剖面圖。
圖12是圖10的凹部的X軸方向剖面圖。
圖13是表示圖7的反射體的金屬反射膜上形成的凹部的第3例的剖面圖。
圖14是表示圖7的反射體的金屬反射膜上形成的凹部的第4例的剖面圖。
圖15是表示圖7的反射體的剖面形狀的圖。
圖16是實施例中制作的反射體的直立狀態(tài)的側(cè)面圖。
圖17是表示實施例的從反射體的顯示區(qū)域的基準(zhǔn)位置起的距離和上升角的關(guān)系的圖。
圖18是表示實施例的反射體的顯示區(qū)域的(c)點附近形成的凹部的剖面圖。
圖19是表示實施例的反射體的反射特性的圖。
圖20是表示比較例的反射體的反射特性的圖。
圖21是表示現(xiàn)有的反射型液晶顯示裝置的例子的側(cè)面剖面圖。
圖22是表示圖21的反射液晶顯示裝置中配備的反射體的反射層的剖面圖。
圖23是表示圖21的反射液晶顯示裝置中配備的反射板的反射特性的圖。
圖24是具備現(xiàn)有的液晶顯示裝備的便攜式電子設(shè)備的使用狀態(tài)的說明圖。
圖25是表示現(xiàn)有的反射板的面內(nèi)各部分的反射率的圖。
圖26是模式地表示實施例的反射體的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)點附近分別形成的凹部形狀的縱剖面圖。
具體實施例方式
下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。為了易于觀察附圖，在下面的所有附圖中，對其進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，各構(gòu)成要件的膜厚度和尺寸的比率等有所不同。
第1實施方式圖1是模式地表示作為本發(fā)明的第1實施方式的簡單矩陣式反射型液晶顯示裝置的部分剖面結(jié)構(gòu)的圖。
在圖1中，該反射型液晶顯示裝置1的結(jié)構(gòu)是將由夾持液晶層30而對置的透明玻璃等構(gòu)成的第1基板(遠(yuǎn)離觀察側(cè)的另一個基板)10和第2基板(在觀察側(cè)的基板)20，利用在這些2片基板10、20的周緣部設(shè)置成環(huán)狀的封裝材料(未圖示)粘接成一體。
在第1基板10的內(nèi)表面?zhèn)?液晶層30側(cè))，依次層疊形成有本發(fā)明實施方式的反射體47、依期望形成的透明夾層53、用于進(jìn)行顏色顯示的濾色片13、用于將濾色片13導(dǎo)致的凹凸平坦化的覆層膜(透明平坦化層)14、用于驅(qū)動液晶層30的透明電極層(電極)15、用于控制構(gòu)成液晶層30的液晶分子的取向的取向膜16。此外，在第2基板20的內(nèi)表面?zhèn)?液晶層30側(cè))依次層疊形成有透明電極層(電極)25、覆層膜24、取向膜26。
此外，夾持液晶層30的透明電極層15和透明電極層25形成為相互正交的長條狀，其交點區(qū)域構(gòu)成象素，從而構(gòu)成了簡單矩陣式液晶顯示裝置。
由上述的第1基板10、第2基板20以及設(shè)在這些基板之間的各構(gòu)成部件構(gòu)成液晶單元35b。
在第2基板20的相對于液晶層30側(cè)相反的一側(cè)(第2基板20的外表面?zhèn)?，依次層疊形成了相位差板27和偏光板28。
將這樣的液晶顯示裝置1組裝到筆記本型PC等便攜式信息終端那樣的電子設(shè)備的顯示部上來使用，在使用該電子設(shè)備時，較多情況下是在使由液晶顯示裝置1構(gòu)成的顯示部傾斜或者立起來的狀態(tài)下，觀察其顯示。液晶顯示裝置1的顯示區(qū)域是在液晶單元面內(nèi)的大致整個面，但是實際的液晶顯示裝置上，在上述顯示區(qū)域的周圍存在不顯示的非顯示區(qū)域。
在上述液晶單元35b內(nèi)設(shè)置的反射體47，比如由有機膜11、形成在該有機膜11上的金屬反射膜(金屬膜)12構(gòu)成。有機膜11的設(shè)置目的是使在其上形成的金屬反射膜12具有凹凸形狀，從而高效散射反射光。該金屬反射膜12的表面12b是反射面表面。
圖2是表示在直立的狀態(tài)下使用液晶顯示裝置1時的反射體的斜視圖。圖2中，符號47a是反射面表面的顯示區(qū)域，是與液晶顯示裝置1的顯示區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域。此外，圖2中，符號(2)是反射體表面的顯示區(qū)域47a的中央部，該中央部(2)是包含顯示區(qū)域47a的中心O的水平帶狀部分；符號(1)是顯示區(qū)域47a的上部，是位于中央部(2)上側(cè)(裝置1處于傾斜或水平狀態(tài)時的里側(cè))的水平帶狀部分，符號(3)是顯示區(qū)域47a的下部，是位于中央部(2)下側(cè)(裝置1處于斜或水平狀態(tài)時的近側(cè))的水平帶狀部分。
該反射體47的反射特性根據(jù)從反射面表面12b的顯示區(qū)域47a的中央部(2)起的距離而發(fā)生變化，入射到反射體47的入射光在反射面表面12b上反射的反射光強度在±預(yù)定角的范圍內(nèi)均勻。
而且，預(yù)定角滿足下述公式(I)表示的關(guān)系。
θ(度)＝tan-1(H/2L) 公式(I)該公式中，θ是預(yù)定角；H是上述顯示區(qū)域47a的上下方向的尺寸，大于等于2cm且小于等于30cm；L是從上述顯示區(qū)域47a的中心O到視點ob1的距離，大于等于10cm且小于等于300cm。)
比如，顯示區(qū)域47a的H為30cm，L為40cm的情況下，由于θ大約是20度，入射到反射體47的入射光在反射面表面12b反射的反射光的強度在±20度的范圍內(nèi)均勻。
作為使得反射光強度在±預(yù)定角的范圍內(nèi)均勻的方法，比如，在以入射角-30度入射到反射面表面12b的顯示區(qū)域47a的中央部(2)的入射光Q的反射特性，顯示出用圖3的實線表示的特性；上升角為-20度的情況下，控制上部(1)上形成的凹凸的形成條件，使得以入射角-30度入射到上部(1)的入射光Q的反射特性與中央部(2)的反射特性相比，前者的上升角更偏向大角度。最好將在上部(1)上形成的凹凸形成條件控制成使上升角比中央部(2)的反射特性的上升角大+20度而更偏向大角度，并成為0度，從而表現(xiàn)如圖3的虛線所示的特性。
此外，對形成在下部(3)上的凹凸形成條件進(jìn)行控制，使得以入射角-30度入射到下部(2)的入射光Q的反射特性與中央部(2)的反射特性相比，前者的上升角更偏向小角度。最好對形成在下部(3)上的凹凸形成條件進(jìn)行控制，使得與中央部(2)的反射特性相比，其上升角向低角側(cè)偏轉(zhuǎn)-20度，使得上升角成為-40度，呈現(xiàn)如圖3的點劃線所示的特性。
圖3所示的上部(1)、下部(3)的反射特性的分布寬度，與中央部(2)的反射特性的分布寬度具有同樣的大小。
而且，在本實施方式中，入射角和反射角的符號是將相對反射體表面的法線方向h1的光源側(cè)(入射側(cè))角度作為負(fù)，將與光源側(cè)相反的角度作為正。
此外，作為使得反射光強度在±預(yù)定角的范圍內(nèi)均勻的其他方法，如圖4所示，將處于直立狀態(tài)的反射體47的顯示區(qū)域47a的中心O作為基準(zhǔn)位置，將反射面表面47a的任意位置x用從顯示區(qū)域47a的中心O起的距離來表示，且將通過顯示區(qū)域47a的中心O的水平線M的上側(cè)位置取為(+)，下側(cè)位置取為(-)的情況下，反射面表面的任意位置x的反射特性是，通過對形成在金屬反射膜12上的凹凸形狀條件進(jìn)行控制，使得以上述基準(zhǔn)位置(x＝0cm)的反射特性為基準(zhǔn)，其具有偏轉(zhuǎn)θ(度)＝tan-1(x/L)(該公式中，L表示從顯示區(qū)域47a的中心O到視點ob1的距離，θ為預(yù)定角)的反射特性。
比如，在圖4的反射體47的顯示區(qū)域47a的尺寸為對角線10英寸，H為15cm，從中心O到視點ob1的距離L為28cm時，圖中符號(i)-(vii)的線的位置x和預(yù)定角θ在以下的情況下，各位置x(各線)的反射特性，如圖5-圖6所示，以x＝0cm時的反射特性為基準(zhǔn)，偏轉(zhuǎn)各位置x(各線)的預(yù)定角。
(i)的線 x＝+7.5cm、預(yù)定角θ＝+15度(ii)的線 x＝+5.0cm、預(yù)定角θ＝+10度(iii)的線x＝+2.5cm、預(yù)定角θ＝+5度(iv)的線 x＝0cm、 預(yù)定角θ＝0度(v)的線 x＝-2.5cm、預(yù)定角θ＝-5度(vi)的線 x＝-5.0cm、預(yù)定角θ＝-10度(vii)的線x＝-7.5cm、預(yù)定角θ＝-15度圖5～圖6是表示以入射角-30度入射到圖4的反射體47的顯示區(qū)域47a的入射光Q的反射特性。
由于入射到顯示區(qū)域47a的(iv)線的入射光Q的反射特性顯示出如圖5的實線(iv)所示的特性，對形成在金屬反射膜12上的凹凸形狀條件進(jìn)行控制，使得(iii)線的反射特性顯示出比圖5的實線(iv)所示的特性向大角度偏移+5度的反射特性；(ii)線的反射特性顯示出比圖5的實線(iv)所示的特性向大角度偏移+10度的反射特性；(i)線的反射特性顯示出比圖5的實線(iv)所示的特性向大角度偏移+15度的反射特性。
此外，對形成在金屬反射膜12上的凹凸形狀條件進(jìn)行控制，使得(v)線的反射特性顯示出比圖6的實線(iv)所示的特性向小角度偏移-5度的反射特性；(vi)線的反射特性顯示出比圖6的實線(iv)所示的特性向小角度偏移-10度的反射特性；(vii)線的反射特性顯示出比圖6的實線(iv)所示的特性向小角度偏移-15度的反射特性。
此外，在特性方面最好是，根據(jù)預(yù)定角的變化，使根據(jù)從觀察側(cè)看面板時的預(yù)定角來控制的凹部的形成(條件)參數(shù)連續(xù)變化，現(xiàn)實中，通過針對每一個不會看見莫爾條紋等的范圍內(nèi)區(qū)域(帶狀)使其所述參數(shù)變換，來進(jìn)行上述控制。
圖7是表示反射體47的一部分的斜視圖。
如圖7所示，在該反射體47的金屬反射膜12的表面上，以不規(guī)則的間距形成有具有反光性的多個凹部63。
本實施方式的反射體47的金屬反射膜12的剖面形狀如圖15所示，在凹部之間邊界處縱剖面的剖面曲線傾角不連續(xù)，換句話說，縱剖面的剖面曲線的一次微分系數(shù)不連續(xù)。
作為在金屬反射膜12上形成的多個凹部63的例子，根據(jù)離開顯示區(qū)域47a中心的距離，適當(dāng)選擇并形成圖8～圖9所示的第1例的凹部70、圖10～圖12所示的第2例的凹部80、圖13所示的第3例的凹部90、以及圖14所示的第4例的凹部163中任何一種或者一種以上。
此外，在金屬反射膜12上形成的多個凹部63根據(jù)其從顯示區(qū)域47的中央部a起的距離，改變其深度、寬度(或者直徑)、后述曲面的曲率半徑和曲面傾角之中的任何一個或者一個以上。
圖8表示作為與顯示面的大致中央部相當(dāng)?shù)牟糠值姆瓷潴w的例子，是表示第1例的凹部70的斜視圖；圖9是表示圖8的凹部70的Y軸方向剖面圖的圖。Y軸方向是圖2或者圖4的直立狀態(tài)下的反射體的上下方向。凹部70的內(nèi)表面在本實施方式中具有作為非球面的一部分的曲面，向設(shè)置有多個這樣的凹部70的狀態(tài)的金屬反射膜，以預(yù)定角度(比如30度)入射的光的散射反射光的反射強度分布，以其正反射角度為中心形成非對稱。
具體而言，該凹部70由曲率小的第1曲面和曲率大的第2曲面構(gòu)成，第1曲面及第2曲面在圖9所示的Y軸方向剖面中，分別具有如下的形狀從凹部70的一邊的周邊部S1到最深點D的第1曲線A1，和與第1曲線A1平緩連續(xù)地從凹部70的最深點D到另一邊周邊部S2的第2曲線B 1。
該最深點D位于從凹部70的中心O1向y方向側(cè)偏離的位置，相對于基板10的水平面的第1曲線A1的傾角及第2曲線B1的傾角的絕對值的平均值，分別設(shè)定為在1度～89度、0.5度～88度的范圍內(nèi)不規(guī)則地分散，且第1曲線A1的傾角平均值比第2曲線B1大。此外，表示最大傾角的第1曲線A1的周邊部S 1的傾角δa在凹部70中大概不規(guī)則地分散在4度～35度的范圍內(nèi)。
這樣，將各凹部70的深度d設(shè)定為在大于等于0.25且小于等于3的范圍內(nèi)不規(guī)則地分散。在凹部70的深度d不滿0.25微米的情況下，難于得到充分的反射光散射效果，或者，在深度超過3微米的情況下，在后續(xù)工序中對凹部進(jìn)行了平坦化時，其頂部難以用平坦化膜埋掉，難于得到期望的平坦性。另外，在深度d超過3微米時，由于使平坦化膜過厚，在高溫、高濕的條件下，液晶顯示面板的面板外周部和端子附近的平坦化膜容易產(chǎn)生收縮、破裂。
此外，凹部70的直徑1(圖9的Y軸方向剖面中的凹部70的開口部的最大直徑)被設(shè)定為在大于等于5微米且小于等于100微米的范圍內(nèi)不規(guī)則地分散。如果凹部70的直徑1不滿5微米，則由于為形成反射體而所使用的模型的制作方面的制約，加工時間延長，如果直徑1超過100微米，則很難形成可得到期望的反射特性的形狀，此外容易發(fā)生產(chǎn)生干涉光等的問題。而且，凹部70的直徑1也被稱為凹痕直徑。
此外，鄰接的凹部70的間距還可以配置成隨機的，以防止凹部70的排列和液晶顯示裝置內(nèi)的其他規(guī)則圖形之間的干涉所引起的莫爾條紋。
這里，“凹部的深度”是指從沒有形成凹部的部分的金屬反射膜12的表面(金屬反射膜12的水平面)12a到凹部底部的距離，“鄰接的凹部間距”是指俯視時凹部中心之間的距離。
上述形狀是配置成x＝0cm的凹痕(dimple)形狀，按照x＜0或者x＞0配置的形狀則從x＝0cm時的凹痕形狀變化而來。
圖10是表示第2例的一個凹部80的斜視圖，圖11、圖12分別是凹部80的Y軸方向剖面圖、X軸方向剖面圖。
第2例的凹部80是改變第1例的凹部70的內(nèi)表面形狀之后的凹部，與上述凹部70同樣，反射光具有指向性。
具體而言，第2例的凹部80與第1例的凹部70同樣，由曲率小的第1曲面和曲率大的第2曲面構(gòu)成，在圖11的Y軸方向剖面中，第1曲面以及第2曲面分別具有用從凹部80的一邊的周邊部S1到最深點D的第1曲線A′、和與第1曲線A′平緩地連續(xù)的從凹部80的最深點D到另一邊的周邊部S2的第2曲線B′表示的形狀。該最深點D位于從凹部80的中心O1向y方向側(cè)偏離的位置，相對于金屬反射膜表面(水平面)12a的、第1曲線A′的傾角及第2曲線B′的傾角的絕對值的平均值，分別在2度～90度、1度～89度的各范圍內(nèi)不規(guī)則分散地設(shè)定，且第1曲線A′的傾角的平均值比第2曲線B′的平均值更大。此外，表示最大傾角的第1曲線A′的周邊部S1中的傾角δa，在各凹部80中大概不規(guī)則地分散在4度～35度的范圍內(nèi)。這樣，各凹部80的深度d在0.25微米～3微米的范圍內(nèi)不規(guī)則地分散。
此外，凹部80的直徑1(圖11的Y軸方向剖面中的凹部80的開口部的最大直徑)被設(shè)定為不規(guī)則的分散在5微米以上100微米以下的范圍內(nèi)。
此外，鄰接的凹部80的間距被配置成隨機的。
上述形狀是配置成x＝0cm的凹痕(dimple)形狀，配置成x＜0或者x＞0的形狀是從x＝0cm時的凹痕形狀變化而來的。
另一方面，第1曲面和第2曲面兩者的形狀是都相對于如圖12所示的X軸方向剖面的中心O1而大致左右對稱的形狀。該X軸方向剖面的形狀是在最深點D的周邊曲率較大的(即、接近于直線的平緩)曲線E，相對于該金屬反射膜表面(水平面)12a的傾角的絕對值大概小于等于10度。此外，相對于深型曲線F，G的表面(金屬反射膜的水平面)12a的傾角的絕對值，在2度～9度的范圍內(nèi)不規(guī)則地分散。
圖13是表示第3例的一個凹部90的剖面圖。
第3例的凹部90是改變第1例的凹部70的內(nèi)表面形狀的凹部。第3例的凹部90的內(nèi)表面具有作為球面的一部分的曲面，以預(yù)定角度(比如30度)入射到設(shè)置有多個這樣的凹部90的狀態(tài)的金屬反射膜的光的散射反射光的反射強度分布，以其正反射角度為中心在寬范圍內(nèi)大致對稱。具體而言，凹部90的內(nèi)表面的傾角θg比如設(shè)定在大于等于-30度且小于等于+30度的范圍。
此外，鄰接的凹部90的間距配置成隨機，可以防止由凹部90的排列引起的莫爾條紋的產(chǎn)生。
此外，凹部90的直徑1(圖13中的凹部90的開口部的最大直徑)在大于等于5微米且小于等于100微米的范圍內(nèi)被設(shè)定成不規(guī)則地分散。
而且，凹部90的深度形成為在大于等于0.1微米且小于等于3微米的范圍內(nèi)不規(guī)則地分散。這是因為，在凹部90的深度不滿0.1微米的情況下，不能充分地得到反射光的散射效果，而在深度超過3微米的情況下，為了滿足上述內(nèi)表面傾角的條件，不得不擴大凹部90的間距，由此有可能導(dǎo)致產(chǎn)生莫爾條紋。
這里，“凹部90的深度”是指從沒有形成凹部90的部分的金屬反射膜12的表面(金屬反射膜12的水平面)12a到凹部90的底部的距離，“鄰接的凹部90的間距”是指從俯視時具有圓形形狀的凹部90的中心之間的距離。且，“凹部90的內(nèi)表面的傾角”是指如圖13所示，在凹部90的內(nèi)表面的任意處，比如取0.5微米寬度的微小范圍時，相對于在該微小范圍內(nèi)的斜面水平面(金屬反射膜12的水平面12a)的角度θg。該角度θg的正負(fù)定義為相對于在沒有形成凹部90的部分的金屬反射膜12的表面的法線，比如圖13的右側(cè)的斜面為正，左側(cè)的斜面為負(fù)。
上述形狀是配置成x＝0cm的凹痕(dimple)形狀，改變配置成x＜0或x＞0的是從x＝0cm時的凹痕形狀而得到的。
圖14是表示第4例的凹部163的一個的剖面圖。
第4例的凹部163是改變第1例的凹部70的內(nèi)表面形狀而得到的。
該凹部163的特定縱剖面Y的內(nèi)表面形狀是由以下部分構(gòu)成從凹部的一個周邊部S1到最深點D的第1曲線J，與該第1曲線J連續(xù)且從凹部的最深點D到第3曲線或直線N的第2曲線K，以及與該第2曲線K連續(xù)且到另一個周邊部S2的第3曲線或直線N。該第1和第2曲線在最深點D處共同相對于表面(水平面)12a的傾角為0，且相互連接。
凹部163相對于第1曲線J的表面(水平面)12a的傾角比相對于第2曲線K的傾角或相對于第3曲線或直線N更大，且最深點D位于從凹部3的中心O向Y方向偏轉(zhuǎn)的位置。即，第1曲線J相對于基材表面12a的傾角絕對值的平均值(下面，稱為第1曲線J的傾角平均值)，比第2曲線K的相對于基材表面(水平面)12a的傾角絕對值的平均值、以及第3曲線或直線N的相對于基材表面(水平面)12a的傾角絕對值的平均值大。此外，第2曲線K相對于基材表面(水平面)12a的傾角絕對值的平均值(下面，稱為第2曲線K的傾角的平均值)與第3曲線或直線N相對于表面(水平面)12a的傾角絕對值的平均值(下面，稱為第3曲線或直線N的傾角平均值)不同，在本實施方式中，第3曲線或者直線N的傾角平均值比第2曲線K的傾角平均值大。
換句話說，第1曲線J的曲率半徑R1的大小比第2曲線K的曲率半徑R2和第3曲線或者直線L的曲率半徑R3小，第3曲線或直線L的曲率半徑R3的大小比第2曲線K的曲率半徑R2小。而且，上述第3曲線或直線L在曲率半徑R3為∞的情況下，成為直線。
多個凹部163的第1曲線J相對于表面(水平面)12a的傾角平均值不規(guī)則地分散在1度～89度的范圍內(nèi)。此外，多個凹部163a相對于第2曲線K的表面(水平面)12a的傾角平均值不規(guī)則地分散在0.5度～88度的范圍內(nèi)。且，多個凹部163的第3曲線或者直線N的相對于表面(水平面)12a的傾角平均值不規(guī)則地分散在0.5度～88度的范圍內(nèi)。
第1曲線和第2曲線以及第3曲線或直線的傾角都平緩地變化，所以第1曲線J的最大傾角δmax(絕對值)比第2曲線K的最大傾角(絕對值)δb以及第3曲線或直線N的最大傾角(絕對值)δc大。此外，第1曲線J和第2曲線K連續(xù)的最深點D相對于基材表面的傾角為0，傾角為負(fù)值的第1曲線J和傾角為正值的第2曲線K平緩地連續(xù)，傾角為正值的第2曲線K和第3曲線或者直線N也平緩地連接。
本實施方式的反射體中，凹部163的各最大傾角δmax不規(guī)則地分散在2度～90度的范圍內(nèi)。但是，多個凹部的最大傾角δmax不規(guī)則地分散在4度～35度的范圍內(nèi)。
此外，該凹部163的凹面具有單獨的極小點(傾角為0的曲面上的點)D。且該極小點D和基材的基材表面(水平面)12a之間的距離形成凹部163的深度d，該深度d在多個凹部163中分別不規(guī)則地分散在0.1微米～3微米的范圍內(nèi)。并且，鄰接的凹部之間的間距不規(guī)則地設(shè)置在5微米～50微米的范圍內(nèi)。
本實施方式中，多個凹部163的各特定縱剖面Y均形成在同一方向上。此外，各第1曲線J形成為從觀察者的視點Ob1向遠(yuǎn)方的方向Y方向?qū)R。此外，各第2曲線K、第3曲線或者直線N形成為與從觀察者的視點Ob1到遠(yuǎn)方的Y方向相反的方向?qū)R。
上述的形成多個凹部163的部分中，各第1曲線J形成為沿單一方向取向，且第1曲線J的傾角的平均值比第2曲線K的相對基材表面(水平面)12a的傾角的平均值或者第3曲線或直線L的相對于基材表面12a的傾角的平均值大，所以其反射特性從相對于基材表面12a的正反射方向偏轉(zhuǎn)。即，其反射特性是明亮的顯示范圍偏向來自Y方向的斜上方向的入射光的反射光比正反射方向更朝向表面的法線方向偏移的方向的反射特性。
此外，在形成有多個凹部163的部分中，各第2曲線K、第3曲線或者直線N形成為向與第1曲線J相反方向取向，而且由于第3曲線或者直線N的傾角的平均值比第2曲線K的傾角的平均值大，作為在特定縱剖面Y上的綜合反射特性，表現(xiàn)為由第2曲線K周邊的面反射的方向的反射率增加，且與該反射率的大小相比，由第3曲線或者直線L周邊的面反射的方向的反射率更大。因此，可以實現(xiàn)反射光適度地集中在特定方向上的反射特性。
而且，對于上述實施方式的反射型液晶顯示裝置，說明了將反射從外部入射的光的反射體內(nèi)置于基板10和基板20之間的反射體內(nèi)置型的情況，但是也可以是將反射體設(shè)置在基板10外側(cè)的反射體外置型的裝置。
且，上述實施方式中，說明了在第2基板20和偏光板28之間設(shè)置1片相位差板的情況，但是也可以設(shè)置多個相位差板。
此外，上述實施方式中，對將本發(fā)明液晶顯示裝置適用于反射型液晶顯示裝置的情況進(jìn)行了說明，但是也可以適用于半透射反射型液晶顯示裝置，此時，可以在反射體47的金屬反射膜上設(shè)置微小開口部，或者，將金屬反射膜形成為薄膜并構(gòu)成半透射型薄膜，并在第1基板10的外表面?zhèn)扰渲帽彻饨M件。
此外，上述實施方式中，說明了反射體由有機膜和金屬反射膜(金屬膜)構(gòu)成的情況，但是也可以用由鋁板等具有反光性的金屬膜構(gòu)成的基材形成，用沖壓工具(punch)(沖壓工具)的前端沖壓該基材的表面來形成個凹部。
此外，本實施方式中，作為形成在反射體的金屬反射膜上的多個凹部，可以采用第1～第4例的凹部中一種或者一種以上，但是也可以將第1～第4例的凹部的一種或者一種以上形成為使其凹部側(cè)朝向基板10側(cè)(下側(cè))(換句話說，凸部側(cè)(與凹部相反側(cè))朝向基板20側(cè)(上側(cè))的)，那么可將其用作在本發(fā)明反射體的金屬反射膜上形成的凸部。
此外，上述實施方式中，對將本發(fā)明適用于簡單矩陣式反射型液晶顯示裝置的情況進(jìn)行了說明，但是其也同樣可以適用于使用薄膜晶體管或者薄膜二極管的有源矩陣式，或者片段(segment)式液晶顯示裝置等。這樣的液晶顯示裝置也都被包含在本發(fā)明中。
實施例根據(jù)離反射面表面的顯示區(qū)域的中央部的距離，來將金屬反射膜上形成的凹部的尺寸控制成如表1所示，由此制作入射到反射體的入射光在反射面表面上反射的反射光強度在±預(yù)定角范圍內(nèi)均勻的反射體。而且，圖16是這里制作的處于直立狀態(tài)的反射體47的側(cè)面圖。
該反射體47的顯示區(qū)域47a的H為30cm、L為40cm，θ大約為20度。
此外，將反射體47的顯示區(qū)域47a的中心O作為基準(zhǔn)位置(x＝0)，將反射面表面47a的任意位置x用從顯示區(qū)域47a的中心O起的距離來表示，且將通過顯示區(qū)域47a的中心O的水平線上側(cè)的位置作為(+)，下側(cè)位置作為(-)。
圖16中符號(a)～(e)點的位置x和預(yù)定角θ在以下的情況下，各位置x(各區(qū)域)的反射特性以x＝0cm((c)點)時的反射特性為基準(zhǔn)，使上升角從x＝0時的上升角偏轉(zhuǎn)各位置x(各區(qū)域)的預(yù)定角(但是，反射特性的分布幅度不變)。圖17表示從實施例中反射體的顯示區(qū)域的基準(zhǔn)位置起的距離x(cm)和入射角30度的上升角(度)的關(guān)系。
(a)點x＝+15cm 上升角θ＝+0度(b)點x＝+7cm 上升角θ＝-10度(c)點x＝0cm 上升角θ＝-20度(d)點x＝-7cm 上升角θ＝-30度(e)點x＝-15cm 上升角θ＝-40度圖18是表示制作的反射體47的顯示區(qū)域47a的(c)點附近形成的凹部263(和圖14的凹部163大致相同)的剖面圖。由于(c)點附近形成的凹部263的曲率半徑R1是15微米，第3直線N的傾角是90度，所以凹部內(nèi)形成垂直的平坦面。
在顯示區(qū)域47a的(a)、(b)、(d)、(e)點附近分別形成的凹部中，將(c)點附近形成的凹部263的特定縱剖面的第1曲線J的傾角θ1、寬度r1、水平面12a起的深度d1、第2曲面K的傾角θ2，寬度小第3曲面或者直線N起的深度d2變更為表1所示的值。
表1

此外，為了進(jìn)行比較，除了將在顯示區(qū)域中形成的多個凹部與所有形成在(c)點上的凹部263具有相同條件之外，制造與實施例相同尺寸的反射體，作為比較例。
圖19～圖20表示分別以入射角-30度入射到所制作的實施例和比較例的反射體上時的反射特性。圖26模式化地表示分別形成在實施例中反射體的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)點附近的凹部。實施例中分別形成在反射板的顯示區(qū)域47a的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)點附近的凹部，越靠近上側(cè)形成，深度越淺。此外，實施例中分別形成在(b)～(e)點附近的凹部，形成有平面的一側(cè)靠近上側(cè)設(shè)置，形成在(a)點附近的凹部的形成有平面的一側(cè)成為下側(cè)。
根據(jù)如圖19～圖20所示的結(jié)果可知，本實施例的反射體與比較例相比，在更廣的受光角范圍內(nèi)反射強度更大，且反射強度偏差較小。因此，根據(jù)本實施例的反射體，即使在大面積的面內(nèi)能夠得到均勻且足夠程度的亮度。
權(quán)利要求
1.一種反射體，具有反射面，設(shè)置到液晶顯示裝置中，其特征在于，上述反射體的反射特性根據(jù)自反射面表面的顯示區(qū)域中央部起的距離而改變，入射到上述反射體的入射光在反射面表面反射的反射光強度在±預(yù)定角的范圍內(nèi)均勻，上述預(yù)定角滿足下述公式I的關(guān)系，θ(度)＝tan-1(H/2L) 公式I該公式中，θ是預(yù)定角，H是上述顯示區(qū)域的上下方向尺寸，大于等于2cm且小于等于30cm，L是從上述顯示區(qū)域的中心到視點的距離，大于等于10cm且小于等于300cm。
2.如權(quán)利要求1所述的反射體，其特征在于，位于顯示區(qū)域中央部上側(cè)的上部的反射特性與中央部的反射特性相比，前者的上升角更偏向大角度，位于顯示區(qū)域中央部下側(cè)的下部的反射特性與中央部的反射特性相比，前者的上升角更偏向小角度。
3.如權(quán)利要求1所述的反射體，其特征在于，將顯示區(qū)域的中心作為基準(zhǔn)位置，將上述反射面表面的任意位置x用自上述顯示區(qū)域中心起的距離表示，且將上述顯示區(qū)域的中心的上側(cè)位置設(shè)為+，下側(cè)的位置設(shè)為一時，上述反射面表面的任意位置x的反射特性為將上述基準(zhǔn)位置的反射特性作為基準(zhǔn)偏轉(zhuǎn)θ(度)＝tan-1(x/L)的反射特性，該公式中，L表示從顯示區(qū)域的中心到視點的距離，θ是預(yù)定角。
4.如權(quán)利要求1到3中任一項所述的反射體，其特征在于，上述反射體中，在基材上形成的金屬膜或基材的表面上，以不規(guī)則的間距形成具有反光性的多個凹部，上述凹部內(nèi)表面具有作為球面或者非球面的一部分的曲面，在鄰接的上述凹部邊界或鄰接的凹部之間，縱剖面的剖面曲線的傾角不連續(xù)，上述金屬膜或基材的表面成為反射面，上述多個凹部，根據(jù)從反射面表面的顯示區(qū)域中央部起的距離，改變其深度、寬度、上述曲面的曲面半徑和上述曲面的傾角之中的任何一個或一個以上。
5.如權(quán)利要求1到3中任一項所述的反射體，其特征在于，上述反射體中，在基材上形成的金屬膜或基材的表面上，以不規(guī)則的間距形成具有反光性的多個凸部，上述凸部內(nèi)表面具有作為球面或者非球面的一部分的曲面，在鄰接的上述凸部邊界或鄰接的凸部之間，縱剖面的剖面曲線的傾角不連續(xù)，上述金屬膜或基材的表面成為反射面，上述多個凸部，根據(jù)從反射面表面的顯示區(qū)域中央部起的距離，改變其高度、寬度、上述曲面的曲面半徑和上述曲面的傾角之中的任何一個或一個以上。
6.一種液晶顯示裝置，其特征在于，具有液晶單元，該液晶單元如下形成在夾著液晶層而對置的一對基板中作為觀察側(cè)的一個基板的內(nèi)表面?zhèn)仍O(shè)置了電極和取向膜，在遠(yuǎn)離觀察側(cè)的另一個基板的內(nèi)表面?zhèn)纫苍O(shè)置了電極以及取向膜，該液晶顯示裝置在上述另一個基板和在其內(nèi)表面?zhèn)仍O(shè)置的取向膜之間或者上述另一個基板的外表面?zhèn)?，設(shè)置了如權(quán)利要求1到3中任一項所述的反射體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使顯示區(qū)域的面積增大，在面內(nèi)仍然能夠得到均勻的亮度、可提高可視性的液晶顯示裝置。本發(fā)明的反射體(47)，具有反射面，設(shè)置到液晶顯示裝置中，其特征在于，上述反射體的反射特性根據(jù)自反射面表面(12b)的顯示區(qū)域(47a)中央部起的距離而改變，入射到上述反射體的入射光在反射面表面(12b)反射的反射光強度在±預(yù)定角的范圍內(nèi)均勻，上述預(yù)定角滿足下述公式(I)的關(guān)系，θ(度)＝tan
文檔編號G02F1/1335GK1683975SQ20051006730
公開日2005年10月19日 申請日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
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