JP3990141B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射板を使用した液晶表示装置及びその反射板に関し、特に、外部からの入射光を観察者側に反射して表示用の光源とする反射型または半透過型液晶表示装置及び同液晶表示装置に使用される反射板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、その光源の種類に応じて、反射型液晶表示装置、透過型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置に分類される。
【０００３】
透過型液晶表示装置は、バックライト用の光源を備えており、このバックライトにより表示を行う。
【０００４】
反射型液晶表示装置は、内部に反射板を有し、この反射版により外部からの入射光を反射させて表示光源としている。このため、透過型液晶表示装置とは異なり、光源としてのバックライトを備える必要がない。
【０００５】
半透過型液晶表示装置は、上述の透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置とを組み合わせたものである。
【０００６】
反射型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置よりも低消費電力化、薄型化、軽量化を達成することができるため、主に携帯端末用の表示装置として利用されている。その理由は、外部から入射した光を反射板で反射させることにより表示光源として利用することができるので、透過型液晶表示装置とは異なり、バックライト用の光源が不要になるからである。
【０００７】
現在の反射型液晶表示装置の基本構造は、ＴＮ（ツイステッドネマテック）方式、一枚偏光板方式、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマテック）方式、ＧＨ（ゲストホスト）方式、ＰＤＬＣ（高分子分散）方式、コレステリック方式等を用いた液晶と、液晶を駆動するためのスイッチング素子と、液晶セル内部又は外部に設けた反射板と、から構成されている。これらの一般的な反射型液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）又は金属／絶縁膜／金属構造ダイオード（ＭＩＭ）をスイッチング素子として用い、高精細及び高画質を実現できるアクティブマトリクス駆動方式が採用され、これに反射板が付随した構造となっている。
【０００８】
このような従来の反射型液晶表示装置の一例として、特許２８２５７１３号公報及び特許３０１２５９６号公報に記載されたものがある。この反射型液晶表示装置においては、フォトリソグラフィ工程により有機絶縁膜を残して反射板の表面に孤立の凸部を形成し、この凸部の上に層間膜を設けて、凸部からなる山の部分とそれ以外の谷の部分とからなる滑らかな凹凸形状とすることにより、反射版の表面に凹凸パターンを形成している。
【０００９】
図６は、従来の反射板に形成された凹凸パターンの例を示す平面図である。図６に示すように、凹凸パターンは、反射板１の表面に、平面形状が円形状の複数個の凸部２を凸パターンとして各々孤立状態に配置して形成されている。
【００１０】
しかしながら、従来の反射板１は入射光をある程度拡散させて反射させることを目的としていたため、光の散乱性が強く、入射光は反射方向が円錐形状となるようにほぼ均等に反射していた。
【００１１】
図７は、図６の反射板による入射光と反射光の関係を示す説明図である。図７に示すように、反射型液晶表示装置の表示面を見ている観察者の正面方向から入射する入射光Ｌｉ（蛍光灯または太陽光）は、反射板１で反射し、ほぼ均等に四方八方に拡散する反射光Ｌｒとなる。
【００１２】
すなわち、円形の凸部２からなる凹凸パターンが形成されている反射板１では、室内の蛍光灯のように、特定方向からの強い光（直接光）が支配的であり、壁に反射することによりパネルに入射する光（間接光）が弱いような環境においては、特定方向からの光を観察者側に効率良く反射させることができないため、パネルに入射する光を有効に利用することができなかった。従って、観察者側に反射される光は弱くなり、観察者が暗いと感じる表示となってしまった。
【００１３】
また、反射板１に形成された凹凸パターンの形状によっては、凹凸パターンのどの位置で反射されたかという光の経路差に起因する干渉により、観察者とパネルと入射光との角度に依存して色調の変化が顕著なものとなってしまい、カラー液晶表示装置の表示特性を悪化させる原因となってしまっていた。
【００１４】
このような問題を解決するため、本願出願人は、先に、観察者側に効率的に光を反射させることができる反射板及びその反射板を用いた反射型液晶表示装置を提供した（特願２００１−０５５２２９）。
【００１５】
図８は、その反射型液晶表示装置１０の部分断面図である。反射型液晶表示装置１０は、下部側基板１１と、下部側基板１１に対向して配置された対向側基板１２と、下部側基板１１と対向側基板１２との間に挟み込まれた液晶層１３と、を有している。
【００１６】
この反射型液晶表示装置１０は、アクティブマトリクス方式を採用しており、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がスイッチング素子として各画素毎に設けられている。
【００１７】
下部側基板１１は、絶縁性基板１４、絶縁保護膜１５、ＴＦＴ１６、第１絶縁層１７、凸パターン１８、第２絶縁層１９及び反射電極２０を有している。
【００１８】
絶縁性基板１４の上には絶縁保護膜１５が積層され、ＴＦＴ１６は絶縁保護膜１５の上に形成されている。ＴＦＴ１６は、絶縁性基板１４上に形成されたゲート電極１６ａと、ゲート電極１６ａを覆うように絶縁保護膜１５上に形成されている半導体層１６ｃと、半導体装置１６ｃに接続して形成されているドレイン電極１６ｂ及びソース電極１６ｄと、を有している。
【００１９】
絶縁保護膜１５及びＴＦＴ１６の上には、第１絶縁層１７またはＴＦＴ１６のソース電極１６ｄを介して、凸パターン１８が形成されている。さらに、凸パターン１８、第１絶縁層１７及びソース電極１６ｄを覆って第２絶縁層１９が積層され、第２絶縁層１９には、ソース電極１６ｄに達するコンタクトホール２１が開けられている。
【００２０】
さらに、コンタクトホール２１及び第２絶縁層１９を覆って、反射電極２０が積層されている。反射電極２０は、ＴＦＴ１６のソース電極１６ｄに接続され、反射板及び画素電極としての機能を有する。
【００２１】
下部側基板１１の周縁部に設けられた端子領域には、絶縁性基板１４上のゲート端子部２２とともに、ゲート端子部２２を覆う絶縁保護膜１５上のドレイン端子部２３が形成されている。
【００２２】
対向側基板１２は、絶縁性基板２６と、液晶層１３に向かって絶縁性基板２６上にこの順番に積層されたカラーフィルタ２５及び透明電極２４と、を有している。
【００２３】
絶縁性基板２６から入射した入射光Ｌｉは、対向側基板１２から液晶層１３を経て下部側基板１１に達し、反射電極２０に反射されて反射光Ｌｒとなり、再び液晶層１３を経て透明電極２４から対向側基板１２の外に出射される。
【００２４】
図９（ａ）は、反射板１に入射する光Ｌｉと、反射板１に反射して観察者が視認する光Ｌｒとを模式的に示したものである。入射光Ｌｉ及び反射光Ｌｒが反射板１の法線方向となす角をそれぞれ入射角Ｔｉおよび反射角Ｔｒとする。入射光Ｌｉは、凸パターン１８及び第２絶縁層１９により凹凸状に形成されている反射電極２０で反射されるので、入射角Ｔｉと反射角Ｔｒは異なる値となる。
【００２５】
図９（ｂ）は、凹凸状の反射電極２０の一点Ａに入射した光の反射について模式的に示した図である。ここでは簡便のために反射電極２０の表面形状と反射板１のみを図示している。
【００２６】
入射光Ｌｉが凹凸状の反射電極２０のＡ点に入射すると、入射光ＬｉはＡ点における反射電極２０の接平面での反射となるため、反射光ＬｒはＡ点における法線方向を対称軸とした方向に反射する。
【００２７】
ここで、Ａ点における反射電極２０の接平面と反射板１とのなす角をＡ点における傾斜角θと定義すると、反射光Ｌｉの反射方向の分布は反射電極２０の凹凸の傾斜角θの分布に依存することになる。このため、観察者Ｐが反射板１の輝度に関して主観評価を行い、明るい反射であると認識するように傾斜角θの分布を設計することが重要となる。
【００２８】
反射型液晶表示装置を使用する状況を検討すると、図１０（ａ）に示すように、反射板1の法線方向と０乃至―６０度の角度にある光源Ｓからの入射光Ｌｉが、―１０乃至＋２０度の角度に反射される反射光Ｌｒを観察者Ｐが視認する状況と、図１０（ｂ）に示すように、反射板１のＡ点への左右２０度以内の方向からの入射光Ｌｉを左右２０度以内の方向で観察者Ｐが反射光Ｌｒを視認する状況と、が支配的であると考えられる。
【００２９】
反射板１に形成される凹凸パターンに、観察者Ｐから見て水平方向に伸びた形状の凹凸を多く含めることにより、図１０（ａ）に示したように、光源Ｓからの入射光Ｌｉを効率的に観察者Ｐへの反射光Ｌｒとするような指向性を伴った反射板１を設計することができる。
【００３０】
図１１は反射板１に形成された凹凸パターンの平面図である。図中の斜線部分が凸パターン１８の形成されている領域であり、白抜きの三角形で示されている領域が凹部が形成されている領域である。図１１においては、凹部を示す三角形は規則的に配列されているが、実際には、ある程度の乱雑さをもって三角形が配列されている。
【００３１】
ここでは複数の三角形の３辺を凸パターン１８が画定している例を示したが、凹凸パターンとしては複数の線状凸パターンにより四角形や楕円形などの閉じた図形（閉図形）が形成されるものであればよい。
【００３２】
図１２は図１１の２点間の模式的な断面図である。凸パターン１８の中心間距離をＬ、凸パターン１８の幅をＷ、凸パターン１８の高さをＤ、第２絶縁膜層１９の高さが極小となる高さをｄ、第２絶縁膜層１９の高さが最大となる点と最小となる点の高さ差を△Ｄとする。第２絶縁膜層１９の上面に塗布されたアルミニウム膜（反射電極２０）は非常に薄いため、その厚さは無視し、図示しない。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の図１１は１画素に対応する凸パターン１８の形成状態を示したものである。従来の反射型液晶表示装置１０においては、１画素に対応する凸パターン１８は一律に決まっており、複数の画素を並べる際には、一律に決まっている凸パターン１８を繰り返し整列させていた。
【００３４】
例えば、図１３に示すように、３つの画素３０ａ、３０ｂ、３０ｃを連続して配列する場合には、図１１に示したような凸パターン１８を各画素３０ａ、３０ｂ、３０ｃ毎に繰り返し用いていた。
【００３５】
近年の液晶表示装置は高精細であることが要求されている。高精細にするためには、凸パターン１８の繰り返しのピッチすなわち一つの画素の幅は小さくしなければならない。一つの画素の幅を小さくすれば、一画素に含まれる三角形（凹部）の数は必然的に少なくなる。
【００３６】
一方、携帯電話等の携帯機器の用途としては、モノクロにおいては、反射型が主流であったが、カラー液晶になると反射型では明るさが不足するという問題があり、明るさを補うために一画素の中に反射領域と透過領域とを有する半透過型が主流になってきた。透過領域はバックライトを具備するため、暗い環境の中でも明るい表示を得ることができる。
【００３７】
図１４に、半透過型液晶表示装置の平面図を示す。図１３に示した反射型液晶表示装置と同様に、３つの画素３００ａ、３００ｂ、３００ｃが配列され、これらの画素の約３分の１は図１３と同様に反射板が形成された反射領域３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃとして形成され、残りの３分の２は透過領域３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃとして形成されている。一画素における反射領域と透過領域との割合は、使用される機器に応じて、様々であるが、いずれにしても、半透過型液晶表示装置における一画素の中で反射板が占める面積は反射型液晶表示装置における一画素の中で反射板が占める面積よりも小さい。従って、半透過型液晶表示装置における一画素中に含まれる三角形（凹部）の数は反射型液晶表示装置の場合よりも少ない。
【００３８】
一方、１個の三角形（凹部）の大きさは露光精度等の製造上の能力に応じて決まるため、あまり小さくすることはできない。このように、高精細化、半透過型化によって、一画素に含まれる三角形（凹部）の数が少なくなると、反射光Ｌｒ（図７参照）同士の干渉が発生するという問題が生じる。一画素に含まれる三角形（凹部）の数が少なくなると、一画素の中で干渉をキャンセルすることが難しくなるからである。
【００３９】
一方、通常、反射板は一画素単位の繰り返しパターンになっているため、一画素の中で干渉をキャンセルできないと、複数画素においても反射光同士の干渉をキャンセルすることはできない。反射光Ｌｒ同士の干渉が発生すると、液晶表示装置の表示特性を悪化させる結果となる。
【００４０】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、一画素の反射板の面積を小さくしても、反射板で反射する反射光同士の干渉を防止することができる反射板及びその反射板を用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、外部からの入射光を観察者側に反射させ、表示用光源とする複数の画素を有する液晶表示装置の前記複数の画素のそれぞれに形成された反射板において、第１の方向にＮ（Ｎは２以上の整数）個の前記画素を一単位としてＮ種類の色の前記画素が周期的に繰り返して形成され、前記第１の方向にＭ（Ｍは２以上の整数）個の前記画素を一単位としてＭ種類の凹凸パターンが形成された反射板を有する画素が周期的に繰り返して配列され、前記Ｎと前記Ｍとの最小公倍数の数の前記画素を前記第１の方向に配列した長さが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする反射板を提供する。
【００４８】
上記の反射板を用いることにより、外部からの入射光を前記反射板において観察者側に反射させ、表示用の光源とする液晶表示装置を形成することができる。この場合の液晶表示装置は、いわゆる反射型及び半透過型液晶表示装置の双方を含む。
【００４９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半透過型液晶表示装置４００Ａ及びその反射板４０Ａの模式的な平面図である。
【００５０】
図１に示した半透過型液晶表示装置４００Ａは縦に２列、横に４列の画素（幅Ｈ、高さＶ）、すなわち、計８個の画素を有しているものとする。これら８個の画素のうち、上段の画素をＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とし、下段の画素をＰ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８とし、画素Ｐ１乃至Ｐ８はそれぞれ反射領域Ｒ１乃至Ｒ８及び透過領域Ｑ１乃至Ｑ８を有しており、反射領域Ｒ１乃至Ｒ８には反射板４０Ａが形成されている。
【００５１】
図１に示した反射板４０Ａには、図１１に示した反射板１と同様に、表面に凹凸パターンが形成されている。具体的には、ランダムな方向に延びる線状の凸パターン１８ａと、凸パターン１８ａにより囲まれ、三角形形状をなしている凹パターン１８ｂとが反射板４０Ａの表面に形成されている。
【００５２】
本実施形態に係る半透過型液晶表示装置４００Ａにおける反射板４０Ａにおいては、上段の画素Ｐ１には第一の凹凸パターンＡが形成されており、画素Ｐ１に隣接する画素Ｐ２には第二の凹凸パターンＢが形成され、かつ、第一の凹凸パターンＡと第二の凹凸パターンＢとは連続的に形成されている。さらに、画素Ｐ２に隣接する画素Ｐ３には第一の凹凸パターンＡが形成されており、画素Ｐ３に隣接する画素Ｐ４には第二の凹凸パターンＢが形成され、かつ、第一の凹凸パターンＡと第二の凹凸パターンＢとは連続的に形成されている。
【００５３】
同様に、下段の画素Ｐ５には第一の凹凸パターンＡが形成されており、画素Ｐ５に隣接する画素Ｐ６には第二の凹凸パターンＢが形成され、かつ、第一の凹凸パターンＡと第二の凹凸パターンＢとは連続的に形成されている。さらに、画素Ｐ６に隣接する画素Ｐ７には第一の凹凸パターンＡが形成されており、画素Ｐ７に隣接する画素Ｐ８には第二の凹凸パターンＢが形成され、かつ、第一の凹凸パターンＡと第二の凹凸パターンＢとは連続的に形成されている。
【００５４】
このように、本実施形態に係る半透過型液晶表示装置４００Ａに用いられる反射板４０Ａにおいては、隣接する２つの画素を一単位として、同一の凹凸パターンが繰り返されている。すなわち、２画素毎に凹凸パターンＡ＋Ｂが繰り返し形成され、かつ、第一の凹凸パターンＡと第二の凹凸パターンＢとは連続性を有している。
【００５５】
凹凸パターンＡ＋Ｂを繰り返し形成するだけであっても、２画素の中で干渉をキャンセルできるので、例えば、凹凸パターンＡまたはＢのみを繰り返し形成する場合と比べて、干渉をよりキャンセルしやすくなるが、さらに、凹凸パターンＡと凹凸パターンＢとを連続的に形成することにより、さらに一層、干渉をキャンセルしやすくなる。
【００５６】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る反射型液晶表示装置４００Ｂ及びその反射板４０Ｂの模式的な平面図である。
【００５７】
図２に示した反射型液晶表示装置４００Ｂは、第１の実施形態に係る半透過型液晶表示装置４００Ａと同様に、縦に２列、横に４列の画素（幅Ｈ、高さＶ）、すなわち、計８個の画素を有しているものとし、これら８個の画素のうち、上段の画素をＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とし、下段の画素をＰ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８とする。ただし、反射型液晶表示装置４００Ｂは反射板４０Ｂを形成した反射領域のみを有している。
【００５８】
図２に示した反射板４０Ｂには、第１の実施形態に係る反射板４０Ａと同様に、ランダムな方向に延びる線状の凸パターン１８ａと、凸パターン１８ａにより囲まれ、三角形形状をなしている凹パターン１８ｂとが反射板４０Ｂの表面に形成されている。
【００５９】
本実施形態に係る反射型液晶表示装置４００Ｂに用いられる反射板４０Ｂにおいては、上段の画素Ｐ１には第一の凹凸パターンＡが形成されており、画素Ｐ１に隣接する画素Ｐ２には第二の凹凸パターンＢが形成され、かつ、第一の凹凸パターンＡと第二の凹凸パターンＢとは連続的に形成されている。さらに、画素Ｐ２に隣接する画素Ｐ３には第一の凹凸パターンＡが形成されており、画素Ｐ３に隣接する画素Ｐ４には第二の凹凸パターンＢが形成され、かつ、第一の凹凸パターンＡと第二の凹凸パターンＢとは連続的に形成されている。
【００６０】
下段の画素Ｐ５には第二の凹凸パターンＢが形成されており、画素Ｐ５に隣接する画素Ｐ６には第一の凹凸パターンＡが形成され、かつ、第二の凹凸パターンＢと第一の凹凸パターンＡとは連続的に形成されている。さらに、画素Ｐ６に隣接する画素Ｐ７には第二の凹凸パターンＢが形成されており、画素Ｐ７に隣接する画素Ｐ８には第一の凹凸パターンＡが形成され、かつ、第二の凹凸パターンＢと第一の凹凸パターンＡとは連続的に形成されている。
【００６１】
さらに、画素Ｐ１に形成されている第一の凹凸パターンＡと画素Ｐ５に形成されている第二の凹凸パターンＢとは連続的に形成されている。以下、同様に、画素Ｐ２に形成されている第二の凹凸パターンＢと画素Ｐ６に形成されている第一の凹凸パターンＡとは連続的に形成されており、画素Ｐ３に形成されている第一の凹凸パターンＡと画素Ｐ７に形成されている第二の凹凸パターンＢとは連続的に形成されており、画素Ｐ４に形成されている第二の凹凸パターンＢと画素Ｐ８に形成されている第一の凹凸パターンＡとは連続的に形成されている。
【００６２】
上述の第１の実施形態に係る半透過型液晶表示装置４００Ａに用いられる反射板４０Ａにおいては、横方向においてのみ、隣接する２つの画素を一単位として、同一の凹凸パターンが繰り返されていた。これに対して、本実施形態に係る反射板４０Ｂにおいては、横方向及び縦方向の双方において、隣接する２つの画素を一単位として、同一の凹凸パターンＡ＋ＢまたはＢ＋Ａが繰り返されている。
【００６３】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る反射型液晶表示装置４００Ｃ及びその反射板４０Ｃの模式的な平面図である。
【００６４】
図３に示した反射板４０Ｃは縦に２列、横に８列の画素（幅Ｈ、高さＶ）、すなわち、計１６個の画素を有しているものとする。これら１６個の画素のうち、上段の画素をＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８とし、下段の画素をＰ９、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５、Ｐ１６とする。本実施形態に係る反射型液晶表示装置４００Ｃは反射板４０Ｃを形成した反射領域のみを有している。
【００６５】
図３に示した反射板４０Ｃには、第１の実施形態における反射板４０Ａと同様に、ランダムな方向に延びる線状の凸パターン１８ａと、凸パターン１８ａにより囲まれ、三角形形状をなしている凹パターン１８ｂとが反射板４０Ｃの表面に形成されている。
【００６６】
本実施形態に係る反射型液晶表示装置４００Ｃに用いられる反射板４０Ｃにおいては、上段の画素Ｐ１には第一の凹凸パターンＡ１が形成されており、画素Ｐ１に隣接する画素Ｐ２には第二の凹凸パターンＢ１が形成されている。画素Ｐ２に隣接する画素Ｐ３には第三の凹凸パターンＣ１が形成されており、画素Ｐ３に隣接する画素Ｐ４には第四の凹凸パターンＤ１が形成されている。さらに、これらの第一乃至第四の凹凸パターンＡ１乃至Ｄ１は連続的に形成されている。
【００６７】
画素Ｐ４に隣接する画素Ｐ５には第一の凹凸パターンＡ１が形成されており、画素Ｐ５に隣接する画素Ｐ６には第二の凹凸パターンＢ１が形成されている。画素Ｐ６に隣接する画素Ｐ７には第三の凹凸パターンＣ１が形成されており、画素Ｐ７に隣接する画素Ｐ８には第四の凹凸パターンＤ１が形成されている。さらに、これらの第一乃至第四の凹凸パターンＡ１乃至Ｄ１は連続的に形成されている。
【００６８】
同様に、下段の画素Ｐ９には第五の凹凸パターンＡ２が形成されており、画素Ｐ９に隣接する画素Ｐ１０には第六の凹凸パターンＢ２が形成されている。画素Ｐ１０に隣接する画素Ｐ１１には第七の凹凸パターンＣ２が形成されており、画素Ｐ１１に隣接する画素Ｐ１２には第八の凹凸パターンＤ２が形成されている。さらに、これらの第五乃至第八の凹凸パターンＡ２乃至Ｄ２は連続的に形成されている。
【００６９】
画素Ｐ１２に隣接する画素Ｐ１３には第五の凹凸パターンＡ２が形成されており、画素Ｐ１３に隣接する画素Ｐ１４には第六の凹凸パターンＢ２が形成されている。画素Ｐ１４に隣接する画素Ｐ１５には第七の凹凸パターンＣ２が形成されており、画素Ｐ１５に隣接する画素Ｐ１６には第八の凹凸パターンＤ２が形成されている。さらに、これらの第五乃至第八の凹凸パターンＡ２乃至Ｄ２は連続的に形成されている。
【００７０】
このように、本実施形態に係る反射型液晶表示装置４００Ｃに用いられる反射板４０Ｃにおいては、上段の画素においては、連続する４つの画素を一単位として、同一の凹凸パターンが繰り返されている。すなわち、４画素毎に凹凸パターンＡ１＋Ｂ１＋Ｃ１＋Ｄ１が繰り返し形成されている。同様に、下段の画素においては、連続する４つの画素を一単位として、同一の凹凸パターンが繰り返されている。すなわち、４画素毎に凹凸パターンＡ２＋Ｂ２＋Ｃ２＋Ｄ２が繰り返し形成されている。
【００７１】
なお、下段の画素Ｐ９乃至Ｐ１６に形成される凹凸パターンとしては、上段の画素Ｐ１乃至Ｐ８に形成される凹凸パターンと同様に、第一の凹凸パターンＡ１、第二の凹凸パターンＢ１、第三の凹凸パターンＣ１及び第四の凹凸パターンＤ１を選択することも可能である。
【００７２】
図４は、本発明の第４の実施形態に係る反射型液晶表示装置４００Ｄ及びその反射板４０Ｄの模式的な平面図である。
【００７３】
図４に示した反射板４０Ｄは縦に４列、横に８列の画素（幅Ｈ、高さＶ）、すなわち、計３２個の画素を有しているものとする。これら３２個の画素のうち、最上段の画素をＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８とし、最上段の直下の第二段の画素をＰ９、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５、Ｐ１６とし、第二段の直下の第三段の画素をＰ１７、Ｐ１８、Ｐ１９、Ｐ２０、Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４とし、第三段の直下の第四段の画素をＰ２５、Ｐ２６、Ｐ２７、Ｐ２８、Ｐ２９、Ｐ３０、Ｐ３１、Ｐ３２とする。本実施形態に係る反射型液晶表示装置４００Ｄは反射板４０Ｄを形成した反射領域のみを有している。
【００７４】
図４に示した反射板４０Ｄには、第１の実施形態における反射板４０Ａと同様に、ランダムな方向に延びる線状の凸パターン１８ａと、凸パターン１８ａにより囲まれ、三角形形状をなしている凹パターン１８ｂとが反射板４０Ｄの表面に形成されている。
【００７５】
本実施形態に係る反射型液晶表示装置４００Ｄに用いられる反射板４０Ｄにおいては、最上段の画素Ｐ１には第一の凹凸パターンＡ１が形成されており、画素Ｐ１に隣接する画素Ｐ２には第二の凹凸パターンＢ１が形成されている。画素Ｐ２に隣接する画素Ｐ３には第三の凹凸パターンＣ１が形成されており、画素Ｐ３に隣接する画素Ｐ４には第四の凹凸パターンＤ１が形成されている。さらに、これらの第一乃至第四の凹凸パターンＡ１乃至Ｄ１は連続的に形成されている。
【００７６】
画素Ｐ４に隣接する画素Ｐ５には第一の凹凸パターンＡ１が形成されており、画素Ｐ５に隣接する画素Ｐ６には第二の凹凸パターンＢ１が形成されている。画素Ｐ６に隣接する画素Ｐ７には第三の凹凸パターンＣ１が形成されており、画素Ｐ７に隣接する画素Ｐ８には第四の凹凸パターンＤ１が形成されている。さらに、これらの第一乃至第四の凹凸パターンＡ１乃至Ｄ１は連続的に形成されている。
【００７７】
また、第二段の画素Ｐ９には第二の凹凸パターンＢ１が形成されており、画素Ｐ９に隣接する画素Ｐ１０には第三の凹凸パターンＣ１が形成されている。画素Ｐ１０に隣接する画素Ｐ１１には第四の凹凸パターンＤ１が形成されており、画素Ｐ１１に隣接する画素Ｐ１２には第一の凹凸パターンＡ１が形成されている。さらに、これらの第二乃至第一の凹凸パターンＢ１乃至Ａ１は連続的に形成されている。
【００７８】
画素Ｐ１２に隣接する画素Ｐ１３には第二の凹凸パターンＢ１が形成されており、画素Ｐ１３に隣接する画素Ｐ１４には第三の凹凸パターンＣ１が形成されている。画素Ｐ１４に隣接する画素Ｐ１５には第四の凹凸パターンＤ１が形成されており、画素Ｐ１５に隣接する画素Ｐ１６には第一の凹凸パターンＡ１が形成されている。さらに、これらの第二乃至第一の凹凸パターンＢ１乃至Ａ１は連続的に形成されている。
【００７９】
また、第三段の画素Ｐ１７には第三の凹凸パターンＣ１が形成されており、画素Ｐ１７に隣接する画素Ｐ１８には第四の凹凸パターンＤ１が形成されている。画素Ｐ１８に隣接する画素Ｐ１９には第一の凹凸パターンＡ１が形成されており、画素Ｐ１９に隣接する画素Ｐ２０には第二の凹凸パターンＢ１が形成されている。さらに、これらの第三乃至第二の凹凸パターンＣ１乃至Ｂ１は連続的に形成されている。
【００８０】
画素Ｐ２０に隣接する画素Ｐ２１には第三の凹凸パターンＣ１が形成されており、画素Ｐ２１に隣接する画素Ｐ２２には第四の凹凸パターンＤ１が形成されている。画素Ｐ２２に隣接する画素Ｐ２３には第一の凹凸パターンＡ１が形成されており、画素Ｐ２３に隣接する画素Ｐ２４には第二の凹凸パターンＢ１が形成されている。さらに、これらの第三乃至第二の凹凸パターンＣ１乃至Ｂ１は連続的に形成されている。
【００８１】
また、第四段の画素Ｐ２５には第四の凹凸パターンＤ１が形成されており、画素Ｐ２５に隣接する画素Ｐ２６には第一の凹凸パターンＡ１が形成されている。画素Ｐ２６に隣接する画素Ｐ２７には第二の凹凸パターンＢ１が形成されており、画素Ｐ２７に隣接する画素Ｐ２８には第三の凹凸パターンＣ１が形成されている。さらに、これらの第四乃至第三の凹凸パターンＤ１乃至Ｃ１は連続的に形成されている。
【００８２】
画素Ｐ２８に隣接する画素Ｐ２９には第四の凹凸パターンＤ１が形成されており、画素Ｐ２９に隣接する画素Ｐ３０には第一の凹凸パターンＡ１が形成されている。画素Ｐ３０に隣接する画素Ｐ３１には第二の凹凸パターンＢ１が形成されており、画素Ｐ３１に隣接する画素Ｐ３２には第三の凹凸パターンＣ１が形成されている。さらに、これらの第四乃至第三の凹凸パターンＤ１乃至Ｃ１は連続的に形成されている。
【００８３】
このように、本実施形態に係る反射板４０Ｄにおいては、最上段から第四段までの画素においては、連続する４つの画素を一単位として、同一の凹凸パターンが繰り返されている。すなわち、最上段の画素においては、４画素毎に凹凸パターンＡ１＋Ｂ１＋Ｃ１＋Ｄ１が繰り返し形成されている。同様に、第二段の画素においては、４画素毎に凹凸パターンＢ１＋Ｃ１＋Ｄ１＋Ａ１が繰り返し形成されている。同様に、第三段の画素においては、４画素毎に凹凸パターンＣ１＋Ｄ１＋Ａ１＋Ｂ１が繰り返し形成されている。同様に、第四段の画素においては、４画素毎に凹凸パターンＤ１＋Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１が繰り返し形成されている。
【００８４】
また、最も左側の縦方向の列の画素においては、上から順に、第一の凹凸パターンＡ１（画素Ｐ１）、第二の凹凸パターンＢ１（画素Ｐ９）、第三の凹凸パターンＣ１（画素Ｐ１７）、第四の凹凸パターンＤ１（画素Ｐ２５）が配列されている。
【００８５】
左から二番目の縦方向の列の画素においては、上から順に、第二の凹凸パターンＢ１（画素Ｐ２）、第三の凹凸パターンＣ１（画素Ｐ１０）、第四の凹凸パターンＤ１（画素Ｐ１８）、第一の凹凸パターンＡ１（画素Ｐ２６）が配列されている。
【００８６】
左から三番目の縦方向の列の画素においては、上から順に、第三の凹凸パターンＣ１（画素Ｐ３）、第四の凹凸パターンＤ１（画素Ｐ１１）、第一の凹凸パターンＡ１（画素Ｐ１９）、第二の凹凸パターンＢ１（画素Ｐ２７）が配列されている。
【００８７】
左から四番目の縦方向の列の画素においては、上から順に、第四の凹凸パターンＤ１（画素Ｐ４）、第一の凹凸パターンＡ１（画素Ｐ１２）、第二の凹凸パターンＢ１（画素Ｐ２０）、第三の凹凸パターンＣ１（画素Ｐ２８）が配列されている。
【００８８】
以下、同様に、左から五番目乃至八番目の縦方向の列の画素においては、それぞれ、左から一番目乃至四番目の縦方向の列の画素と同様の凹凸パターンの配列がなされている。
【００８９】
画素Ｐ１、画素Ｐ９、画素Ｐ１７及び画素Ｐ２５にそれぞれ形成されている第一乃至第四の凹凸パターンＡ１乃至Ｄ１は連続的に形成されている。以下、同様に、縦方向に配列されている４つの画素にそれぞれ形成されている第一乃至第四の凹凸パターンＡ１乃至Ｄ１（順序は必ずしもこの通りではない）は連続的に形成されている。
【００９０】
上述の第３の実施形態における反射板４０Ｃにおいては、横方向においてのみ、連続する４つの画素を一単位として、同一の凹凸パターンが繰り返されていた。これに対して、本実施形態に係る反射板４０Ｄにおいては、横方向及び縦方向の双方において、連続する４つの画素を一単位として、同一の凹凸パターンＡ１＋Ｂ１＋Ｃ１＋Ｄ１が繰り返されている。
【００９１】
以上の第１乃至第４の実施形態に係る反射板４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄによれば、複数の画素にわたって同一の凹凸パターンが繰り返されることになるため、従来のように、一画素毎に同一の凹凸パターンを繰り返す場合と異なり、凹凸パターンの繰り返しのピッチを大きく、かつ、任意に設定することが可能になり、従来の反射型液晶表示装置において問題となっていた反射光同士の干渉を防止することができる。
【００９２】
また、第４の実施形態においては、パターンＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を横に連続して形成することも可能であり、あるいは、縦に連続して形成することも可能である。パターンに連続性を持たせることにより、さらに反射板同士の干渉を防止することができる。あるいは、パターンＡ１とＢ１、パターンＣ１とＤ１のみに連続性を持たせることもできる。
【００９３】
なお、上記の第１乃至第４の実施形態における反射板４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄにおいては、２画素または４画素毎に同一の凹凸パターンを繰り返すものとしたが、３画素毎に同一の凹凸パターンを繰り返すような反射板を形成することも可能である。この場合、３画素としては、ＲＧＢの３画素を選択することができる。
【００９４】
ただし、ＲＧＢの３画素を一単位として凹凸パターンを繰り返し形成する場合、ＲＧＢの色毎に反射板での反射率が異なるため、色味に差が生じるおそれがある。このため、凹凸パターンの繰り返しの周期としては、３以外の数の画素を単位とすることが好ましい。すなわち、凹凸パターンの繰り返しの周期としては、２画素または４画素もしくは５画素以上を一単位とすることが好ましい。
【００９５】
なお、上述の第１乃至第４の実施形態に係る反射板４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄにおいては、凹パターン１８ｂを三角形形状をなすものとしたが、凹パターン１８ｂの形状は三角形形状に限定されるものではなく、閉図形形状であれば、どのような形状をも選択することができる。例えば、多角形、楕円形などを選択することができる。
【００９６】
また、第１の実施形態は半透過型液晶表示装置及びその反射板について、第２乃至第４の実施形態は反射型液晶表示装置及びその反射板について記載したが、いずれの実施形態も半透過型液晶表示装置及びその反射板、反射型液晶表示装置及びその反射板に適用することができる。
【００９７】
なお、本発明者は凹凸パターンの横方向の繰り返しのピッチの最適値を求めるために、以下のような実験を行った。
【００９８】
３個の色の異なる画素を横方向にＲ、Ｇ、Ｂの順に形成する。一方、凹凸パターンの異なる反射板の横方向の配列パターンが、Ａのみ、ＡとＢの繰り返し、ＡとＢとＣの繰り返し、ＡとＢとＣとＤの繰り返しの４種類を想定し、すなわち、異なる凹凸パターンの数を１から４までの間で変化させ、上述のＲ、Ｇ、Ｂに対応して凹凸パターンを形成する。Ｒ、Ｇ、Ｂと凹凸パターンの組み合わせによって決まる繰り返し周期を基本周期の画素数とし、この基本周期の長さを凹凸パターンの全長と定義する。また、１画素の横方向の長さも８０μｍ、６０μｍの２種を形成した。このようにして形成した各組み合わせについての評価結果を表１に示す。
【００９９】
【表１】

【０１００】
表１において、ケース番号１及び５は従来例に対応する。ケース番号２では、１画素の横方向の長さを８０μｍ、異なる凹凸パターンの数を２とした。従って、凹凸パターンの全長は４８０μｍ、基本周期の画素数は６である。このとき、反射光同士の干渉は起こらなかった。この干渉の有無を表１に示した。
【０１０１】
第１の方向にＮ（Ｎは２以上の整数）個の画素を一単位としてＮ種類の色の画素が周期的に繰り返して配列され、同じ第１の方向にＭ（Ｍは２以上の整数）個の画素を一単位としてＭ種類の凹凸パターンが形成された反射板を有する画素が周期的に繰り返して配列されるとき、色及び凹凸パターンによって見え方が異なるため、ＮとＭの最小公倍数の数の画素の周期で第１の方向における見え方が異なる縞模様が発生する。すなわち、第１の方向と直交する方向の縞が発生する。
【０１０２】
しかしながら、この周期が短いと人間の目にはこの縞模様は判別できないため、縞模様として認識されることはない。本評価においては、第１の方向を横方向としたため、縞模様は縦縞となる。この縦縞の判別の可否を表１に示した。
【０１０３】
また、本評価においては、画素数ＮはＲＧＢに対応させて３とした。ただし、第１の方向は縦方向または斜め方向でもよく、また、画素数Ｎとしては２または４もしくは４以上を選択することもできる。
【０１０４】
さらに、上述のように、ＲＧＢで反射率が異なるため、異なる凹凸パターンの数がＲＧＢの数と同じ３になると色味に差が生じる。この色味に差が発生するか否かを色味の差の有無として表１に示した。
【０１０５】
７個のケースについて実験を行った結果、表１から以下のことが明らかになった。
【０１０６】
（１）反射光同士の干渉は、異なる凹凸パターンの数を２以上にすると発生しない。
【０１０７】
（２）縦縞は、凹凸パターンの全長が０．５ｍｍ以下になると、人間の目では判別できない。０．５ｍｍを超えると、縦縞は人間の目でも判別可能になる。
【０１０８】
（３）異なる凹凸パターンの数がＲＧＢの数と同じ３になると、色味に差が生じる。それ以外の場合は色味の差は生じない。
【０１０９】
すなわち、上述の第１乃至第４の実施形態における反射板４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄに関して言えば、図１乃至図４に示した同一の凹凸パターンの横方向における繰り返しピッチＬ１、あるいは、図２及び図４に示した同一の凹凸パターンの縦方向における繰り返しピッチＬ２が約０．５ｍｍ以下であることが望ましい。
【０１１０】
液晶表示装置の反射板として、上記の第１乃至第４の実施形態における反射板４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄを用いることにより、従来の反射型液晶表示装置において問題となっていた反射光同士の干渉や色味の差の発生を防止することができる。
【０１１１】
しかしながら、縦縞については、１画素の横方向の長さによって異なるため、横方向の凹凸パターンの全長を０．５ｍｍ以下に設定することが望ましい。また、ここでは、横方向に凹凸パターンを形成した場合について検討したが、縦方向に凹凸パターンを形成した場合は横縞が発生すると考えられる。このため、凹凸パターンを縦方向に配列する場合には、縦方向における凹凸パターンの全長を０．５ｍｍ以下に設定することが望ましい。
【０１１２】
以下、上記の第１乃至第４の実施形態における反射板４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄの何れかを備える反射型液晶表示装置の製造方法を説明する。
【０１１３】
図５は、反射型液晶表示装置の製造方法の各過程を示す断面図である。
【０１１４】
先ず、図５（ａ）に示すように、絶縁性基板１４上にスイッチング素子としてのＴＦＴ１６を形成する。
【０１１５】
具体的には、絶縁性基板１４の上にゲート電極１６ａを形成した後、絶縁性基板１４上に絶縁保護膜１５を積層し、さらに、絶縁保護膜１５の上に、ドレイン電極１６ｂ、半導体層１６ｃ及びソース電極１６ｄをそれぞれ形成する。
【０１１６】
次いで、ＴＦＴ１６を覆って第１絶縁層１７を積層する。
【０１１７】
次に、図５（ｂ）に示すように、第１絶縁層１７の上に有機樹脂を塗布した後、露光・現象処理を行い、、凸パターン形成マスクにより、反射電極２０の表面に凹凸パターンを形成するための複数の凸パターン１８を形成する。
【０１１８】
その後、図５（ｃ）に示すように、有機樹脂の熱焼成を行う。熱焼成により有機樹脂の角部分が丸みを帯びるものとなる。
【０１１９】
次に、凸パターン１８を覆うように、有機樹脂からなる層間膜を塗布して、滑らかな凹凸形状とした後、露光・現像処理を行ってコンタクトホール２１を開ける。
【０１２０】
その後、図５（ｄ）に示すように、層間膜の熱焼成を行い、第２絶縁層１９を形成する。
【０１２１】
次に、反射電極２０の形成位置に対応させて、コンタクトホール２１とともに第２絶縁層１９を覆うアルミニウム薄膜を形成した後、露光・現像処理を行って、反射電極２０（図８参照）を形成する。この反射電極２０は、図１乃至図４に示した第１乃至第４の実施形態に係る半透過型液晶表示装置４００Ａ及び反射型液晶表示装置４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄに用いられる反射板４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄと同一の構成を有しているものである。
【０１２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る反射板またはその反射板を用いた液晶表示装置によれば、複数の画素にわたって同一の凹凸パターンが繰り返される。このため、一画素毎に同一の凹凸パターンが繰り返し形成されている従来の液晶表示装置とは異なり、凹凸パターンの繰り返しのピッチを大きく、かつ、任意に設定することが可能になり、従来の反射型液晶表示装置において問題となっていた反射光同士の干渉、ひいては、液晶表示装置の表示面における縞模様の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半透過型液晶表示装置及びその反射板の模式的な平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る反射型液晶表示装置及びその反射板の模式的な平面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る反射型液晶表示装置及びその反射板の模式的な平面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る反射型液晶表示装置及びその反射板の模式的な平面図である。
【図５】本発明の第１乃至第４の実施形態における反射板の何れかを用いた液晶表示装置の製造方法の各過程における断面図である。
【図６】従来の反射板に形成された凹凸パターンの一例を示す平面図である。
【図７】図６に示した反射板における入射光と反射光との関係を示す模式的な斜視図である。
【図８】従来の反射型液晶表示装置の部分的な断面図である。
【図９】入射光と反射光との関係を示す模式図である。
【図１０】光源、反射板及び観察者相互間の位置関係を示す模式図である。
【図１１】従来の反射板の凹凸パターンの平面図である。
【図１２】図１１に示した凹凸パターンの断面図である。
【図１３】反射型液晶表示装置における複数の反射板の配列状態を示す模式的な平面図である。
【図１４】半透過型液晶表示装置における複数の反射板の配列状態を示す模式的な平面図である。
【符号の説明】
４００Ａ 第１の実施形態に係る半透過型液晶表示装置
４００Ｂ 第２の実施形態に係る反射型液晶表示装置
４００Ｃ 第３の実施形態に係る反射型液晶表示装置
４００Ｄ 第４の実施形態に係る反射型液晶表示装置
４０Ａ 第１の実施形態における反射板
４０Ｂ 第２の実施形態における反射板
４０Ｃ 第３の実施形態における反射板
４０Ｄ 第４の実施形態における反射板
Ｐ１−Ｐ３２ 画素
１８ａ 凸パターン
１８ｂ 凹パターン

Claims (2)

1. 外部からの入射光を観察者側に反射させ、表示用光源とする複数の画素を有する液晶表示装置の前記複数の画素のそれぞれに形成された反射板において、
   第１の方向にＮ（Ｎは２以上の整数）個の前記画素を一単位としてＮ種類の色の前記画素が周期的に繰り返して形成され、
   前記第１の方向にＭ（Ｍは２以上の整数）個の前記画素を一単位としてＭ種類の凹凸パターンが形成された反射板を有する画素が周期的に繰り返して配列され、
   前記Ｎと前記Ｍとの最小公倍数の数の前記画素を前記第１の方向に配列した長さが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする反射板。
2. 請求項１に記載の反射板を備え、外部からの入射光を前記反射板において観察者側に反射させ、表示用の光源とする液晶表示装置。

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