JP2000338311A - Light scattering sheet, its production and liquid crystal display device - Google Patents
Light scattering sheet, its production and liquid crystal display deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明に属する技術分野】本発明は、光の入射角度に応
じて散乱性が異なる（あるいは、入射角度選択性を持
つ）と共に、光散乱特性に異方性を持つ光散乱フィルム
と、それを適用して表示画像の視認性（明るさやコント
ラストなど）を向上したり、表示装置の消費電力の軽減
が実現される液晶表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light-scattering film having a scattering property (or having an incident-angle selectivity) depending on the incident angle of light and an anisotropic light-scattering property. The present invention relates to a liquid crystal display device which is applied to improve visibility (brightness, contrast, and the like) of a display image and reduce power consumption of the display device.
【０００２】上記の液晶表示装置としては、バックライ
トやエッジライトなどの特殊光源を必要とせず、周辺光
（日光や室内照明光など）からの反射光を表示光とする
タイプの「反射型液晶表示装置」や、前記の特殊光源を
擁するタイプの「透過型液晶表示装置」が含まれる。The above-mentioned liquid crystal display device does not require a special light source such as a backlight or an edge light, and uses a reflection type liquid crystal of a type in which reflected light from ambient light (sunlight, indoor illumination light, etc.) is used as display light. Display device "and a" transmission type liquid crystal display device "of the type having the above-mentioned special light source.
【０００３】なお、本発明において、「散乱」という用
語と「拡散」という用語を光に関して使用する場合、こ
れらは同義である。また、「フィルム」という用語と
「シート」という用語も、本発明では同義語として使用
される。In the present invention, when the terms "scatter" and "diffusion" are used for light, they are synonymous. Also, the terms “film” and “sheet” are used as synonyms in the present invention.
【０００４】[0004]
【従来の技術】液晶表示装置では、観察の際の視野角を
確保する（すなわち、表示装置の前面には、明るく表示
画像を見せる）ことや、表示画面の全面に渡って均一な
明るさで表示画像を見えるようにする目的で、装置の前
面に光散乱フィルムを配置することが行なわれている。
従来の光散乱フィルムとしては、表面をマット状に加工
した樹脂フィルムや、内部に拡散材を包含した樹脂フィ
ルムなどが用いられている。2. Description of the Related Art In a liquid crystal display device, a viewing angle at the time of observation is secured (that is, a display image is brightly displayed on the front surface of the display device), and uniform brightness is provided over the entire display screen. In order to make a display image visible, a light scattering film is arranged on the front of the device.
As a conventional light scattering film, a resin film whose surface is processed into a mat shape, a resin film containing a diffusing material inside, and the like are used.
【０００５】しかし、上記のフィルムの場合、入射光の
入射角度に依存した散乱性の変化といった機能（以後、
散乱異方性と呼ぶ）を持たせることは原理上困難で、現
実的にそのような機能は持ちあわせていないため、表示
装置に使用した際に不必要な散乱光が生じ、表示の明る
さやコントラストの低下、あるいは表示画像のぼけを招
くという問題点がある。However, in the case of the above-mentioned film, a function of changing the scattering property depending on the incident angle of the incident light (hereinafter referred to as a function).
It is difficult in principle to have such an anisotropy), and since it does not have such a function in practice, unnecessary scattered light occurs when used in a display device, and the brightness of the display and the There is a problem that the contrast is reduced or a displayed image is blurred.
【０００６】表面をマット状に加工した光散乱フィルム
の場合、フィルム表面をサンドブラスター処理のように
物理的に加工してマット面を形成したり、あるいは、酸
性またはアルカリ性の溶液による溶解処理により化学的
にマット面を形成する。マット面（凹凸の形状など）の
制御により散乱異方性を制御することは、原理的に困難
である。In the case of a light-scattering film whose surface is processed into a mat shape, the film surface is physically processed like a sand blaster treatment to form a matte surface, or the film surface is chemically treated by dissolution treatment with an acidic or alkaline solution. A mat surface is formed. It is in principle difficult to control the scattering anisotropy by controlling the matt surface (shape of irregularities, etc.).
【０００７】また、内部に拡散材を包含した光散乱フィ
ルムにおいても、散乱性を制御するために、拡散材の屈
折率，大きさ，形状などを制御する試みも為されている
が、技術的に難易度が高く、実用上十分であるとは言え
ないのが現状である。[0007] In a light-scattering film containing a diffusing material therein, attempts have been made to control the refractive index, size, shape, etc. of the diffusing material in order to control the scattering properties. At present, the difficulty is high and it cannot be said that it is practically sufficient.
【０００８】従って、上記の光散乱フィルムでは、光散
乱の入射角度選択性がなく、光散乱の異方性も無いかも
しくは少ないため、表示装置に使用した際に、不必要な
散乱光が生じ、結果として表示の明るさやコントラスト
の低下或いは表示画像のぼけを招くという問題点があ
る。Accordingly, the above-mentioned light-scattering film has no selectivity of incident angle of light-scattering and has little or no anisotropy of light-scattering, so that unnecessary scattered light is generated when used in a display device. As a result, there is a problem that the brightness and contrast of the display are reduced or the displayed image is blurred.
【０００９】一方、後方散乱特性がほとんどなく前方散
乱特性が強い（周辺光が表示装置へ入射する際にのみ光
散乱を生じ、装置から表示光が出射する際には光散乱を
生じない）という散乱異方性をもつ散乱板を用いた反射
型液晶表示装置に関する提案として、特開平８−２０１
８０２号公報が公知である。On the other hand, there is little backscattering property and strong forward scattering property (light scattering occurs only when ambient light enters the display device, and light scattering does not occur when display light is emitted from the device). As a proposal regarding a reflection type liquid crystal display device using a scattering plate having scattering anisotropy, see JP-A-8-201.
No. 802 is known.
【００１０】上記公報では、散乱板の構成は具体的に説
明されておらず、「透明微細粒子を透明な重合性高分子
で固めたもの」とだけ記載されている。このような散乱
板では、上述した「内部に拡散材を包含した光散乱フィ
ルム」と同様に、散乱異方性（前方か後方か）を制御で
きたとしても、散乱指向性までも制御するのは難しい。[0010] In the above publication, the structure of the scattering plate is not specifically described, but is merely described as "solid fine particles hardened with a transparent polymerizable polymer". In such a scattering plate, even if the scattering anisotropy (forward or backward) can be controlled, even the scattering directivity can be controlled in the same manner as the “light scattering film containing a diffusing material inside”. Is difficult.
【００１１】また、散乱板としてホログラムを用いた透
過型液晶表示装置に係る提案として、特開平９−１５２
６０２号公報が公知である。上記提案は、バックライト
を有する液晶表示装置からの出射表示光を散乱させるも
のであり、散乱板としてホログラムを採用しているた
め、散乱異方性や散乱指向性を制御することも容易では
あるが、必然的に分光（波長分散）を伴ってしまうた
め、観察する視点を移動するに応じて、表示光の色が変
化して視覚されることになる。As a proposal for a transmission type liquid crystal display device using a hologram as a scattering plate, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-152
No. 602 is known. The above proposal scatters display light emitted from a liquid crystal display device having a backlight, and employs a hologram as a scattering plate, so that it is easy to control scattering anisotropy and scattering directivity. However, since the spectrum (wavelength dispersion) is inevitably involved, the color of the display light changes and is visually perceived as the viewpoint to be observed is moved.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、散乱異方性
（前方か後方か、および入射角度の選択性）を持たせ、
散乱指向性（縦横の散乱範囲・方向）までも制御するこ
とが容易であると共に、観察位置によって表示光の色が
変化しない光散乱シート（その製造方法）とそれを用い
た液晶表示装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides scattering anisotropy (forward or backward and selectivity of incident angle),
Provided is a light scattering sheet (manufacturing method) in which it is easy to control the scattering directivity (vertical and horizontal scattering ranges and directions) and the color of display light does not change depending on the observation position, and a liquid crystal display device using the same. The purpose is to do.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の光散
乱シートは、特定範囲の角度で入射する光について散乱
を生じて透過し、前記以外の角度で入射する光について
は散乱を生じずにそのまま透過するような散乱異方性を
持つ光散乱シートであって、シート内で、楕円状の小片
である屈折率の異なる部分が、その長軸および短軸の方
向を揃えて分散され、屈折率の高低からなる濃淡として
形成された構成であることを特徴とする。That is, the light scattering sheet of the present invention scatters and transmits light incident at a specific range of angles and does not scatter light incident at angles other than the above. A light-scattering sheet having a scattering anisotropy that is transmitted as it is, and in the sheet, portions having different refractive indexes, which are elliptical small pieces, are dispersed with their long axis and short axis directions aligned and dispersed. It is characterized in that it is formed as a shade having a high or low ratio.
【００１４】また、上記の光散乱シートの製造方法は、
コヒーレント性の良い光が粗面または光拡散体で散乱反
射または透過した時に生ずる明暗の斑点模様（スペック
ルパターン）を感光材料に記録することによって、光散
乱シートを露光記録するにあたり、平面上１列に、粗面
または光拡散体，凸レンズ，開口を有するマスク，凸レ
ンズ，感光材料，の順に、それぞれ凸レンズの焦点距離
Ｆだけ離れて配置した光学系を用い、マスクの開口の形
状は、所定幅の帯状の楕円形であることを特徴とする。[0014] Further, the method for producing the light scattering sheet is as follows.
When a light-scattering sheet is exposed and recorded by recording a light and dark spot pattern (speckle pattern) generated when light having good coherence is scattered and reflected or transmitted by a rough surface or a light diffuser, the light-scattering sheet is exposed on a flat surface. In a row, an optical system is used in which a rough surface or a light diffuser, a convex lens, a mask having an opening, a convex lens, and a photosensitive material are arranged in the order of the focal length F of the convex lens, and the shape of the opening of the mask is a predetermined width. Is characterized by a belt-like ellipse.
【００１５】そして、上記の光散乱シートを、液晶パネ
ルの所定箇所に配置することにより液晶表示装置に適用
される。[0015] The light scattering sheet described above is applied to a liquid crystal display device by disposing it at a predetermined location on a liquid crystal panel.
【００１６】例えば、反射型液晶表示装置への適用にあ
たっては、光散乱シートの散乱異方性が、周辺光が表示
装置に入射する際に光散乱を生じ、表示装置から表示光
が出射する際には光散乱を生じないように設計されてお
り、上記の光散乱シートを、液晶パネルの前面（観察者
側）に配置することにより、反射型液晶表示装置に適用
される。For example, in application to a reflection type liquid crystal display device, the scattering anisotropy of the light scattering sheet causes light scattering when the ambient light enters the display device and the display light is emitted from the display device. Is designed so as not to cause light scattering, and is applied to a reflection type liquid crystal display device by arranging the light scattering sheet on the front surface (viewer side) of a liquid crystal panel.
【００１７】或いは、透過型液晶表示装置への適用にあ
たっては、光散乱シートの散乱異方性が、表示装置に内
蔵されたバックライトやエッジライトなどの光源からの
光が入射する際に光散乱を生じるように設計されてお
り、上記の光散乱シートを、液晶パネルの前面（観察者
側）および／または液晶パネルと光源との間に配置する
ことにより、透過型液晶表示装置に適用される。Alternatively, when applied to a transmissive liquid crystal display device, the scattering anisotropy of the light scattering sheet may cause light scattering when light from a light source such as a backlight or an edge light built in the display device enters. The light scattering sheet is disposed on the front surface of the liquid crystal panel (on the viewer side) and / or between the liquid crystal panel and the light source, so that the light scattering sheet is applied to a transmission type liquid crystal display device. .
【００１８】本発明の光散乱シートでは、シート内で屈
折率の高低からなる濃淡を構成する要素が、楕円状の小
片であることが顕著な特徴である。体積型ホログラムで
は、シート（感光材料）の厚さ方向に、屈折率・透過率
の異なる層が積層（1000層前後／ｍｍ）された形態とし
て干渉縞が記録された構成であり、単純なスペックルパ
ターンでは、屈折率の異なる部分が不規則な形状・厚さ
で斑点模様として分布した構成である。In the light-scattering sheet of the present invention, it is a remarkable feature that an element constituting a shade having a high or low refractive index in the sheet is an elliptical small piece. In the volume hologram, interference fringes are recorded in a form in which layers having different refractive indexes and transmittances are laminated (around 1000 layers / mm) in the thickness direction of the sheet (photosensitive material). The pattern has a configuration in which portions having different refractive indices are distributed as spots with irregular shapes and thicknesses.
【００１９】スペックルパターンを利用した光散乱フィ
ルムに係る提案として、本出願人は、特願平１０−３４
６７４３号を出願している。上記出願の概要は、以下の
通りである。フィルム内で、屈折率の異なる部分が不規
則な形状・厚さで分布して、屈折率の高低からなる濃淡
模様が形成された構成であり、屈折率のほぼ等しい第１
の領域と、それとは異なる屈折率のほぼ等しい第２の領
域とから形成される。第１および第２の領域は、不規則
ではあるがおよそ帯状の形状であり、フィルム表面に露
出する形状・分布により散乱指向性が決定され、フィル
ムの断面での分布形態により散乱異方性が決定される。As a proposal for a light-scattering film utilizing a speckle pattern, the present applicant has filed Japanese Patent Application No. 10-34.
No. 6743 has been filed. The outline of the above application is as follows. In the film, portions having different refractive indices are distributed in an irregular shape and thickness to form a light and shade pattern having high and low refractive indices.
And a second region having a substantially different refractive index from the second region. The first and second regions have an irregular but roughly band-like shape, and the scattering directivity is determined by the shape and distribution exposed on the film surface, and the scattering anisotropy is determined by the distribution form in the cross section of the film. It is determined.
【００２０】すなわち、第１および第２の領域がフィル
ム表面に露出する形状はおよそ帯状であるが、入射光は
その短軸方向に散乱されることになり、また、それらの
分布が密であるほど散乱の度合いが大きくなる。フィル
ムの断面では、第１および第２の領域はおよそ層状にな
るが、入射光が層に平行に近い角度で入射すると光散乱
を生じるが、層に垂直に近い角度で入射すると光散乱を
生じず単純に透過する。That is, the shape in which the first and second regions are exposed on the film surface is approximately band-like, but the incident light is scattered in the short-axis direction and their distribution is dense. The more the degree of scattering increases. In the cross section of the film, the first and second regions are approximately layered, but when the incident light is incident on the layer at an angle close to parallel, light scattering occurs, but when the incident light is incident on the layer at an angle close to perpendicular, light scattering occurs. It simply transmits.
【００２１】＜作用＞本発明は、上記出願で「およそ帯
状」である屈折率の異なる部分を、「長軸と短軸を持つ
楕円状の小片」とすることにより、散乱指向性と共に、
散乱出射光の色味をも制御できるようにした。色味の制
御にあたっては、小片のサイズを考察する必要がある。<Effect> The present invention makes it possible to form a portion having a different refractive index, which is "approximately band-shaped" in the above-mentioned application, into an "elliptical piece having a major axis and a minor axis".
The color of the scattered light can be controlled. In controlling the color, it is necessary to consider the size of the small pieces.
【００２２】散乱現象における粒子のサイズが、媒体中
を進行する際の光散乱特性あるいは光拡散特性に関係が
あることは良く知られている。火のついたタバコから立
ち上る煙の色と、人の口から吐きだされたタバコの煙の
色の相違に係る事例が、多くの文献に記載されている。It is well known that the size of particles in the scattering phenomenon is related to light scattering characteristics or light diffusion characteristics when traveling in a medium. Numerous examples have been described in the literature relating to the difference between the color of smoke rising from a lit cigarette and the color of smoke of a cigarette exhaled from a human mouth.
【００２３】それによると、タバコの先端から直接出る
煙は、暗い背景で青く見える。なぜならば、煙を構成す
る粒子は、周辺光の波長よりも十分に小さいからであ
る。対して、人の口から発するタバコの煙の色は、白く
見える。この場合は、煙を構成する粒子には、周辺光の
波長よりも十分に大きい水滴が存在し、その粒子はあら
ゆる波長（色味）について、非選択的に反射や屈折を行
なうためである。According to this, smoke coming directly from the tip of a cigarette looks blue on a dark background. This is because the particles constituting the smoke are sufficiently smaller than the wavelength of the ambient light. In contrast, the color of cigarette smoke emanating from a person's mouth appears white. In this case, water droplets that are sufficiently larger than the wavelength of the ambient light exist in the particles constituting the smoke, and the particles non-selectively reflect and refract at all wavelengths (colors).
【００２４】光散乱現象でもたらされる光の色味に関し
て、粒子のサイズは、以下の３つに分けられる。 入射光の波長よりも小さい。 入射光の波長よりも大きい。 入射光の波長に近い。Regarding the color of light caused by the light scattering phenomenon, the size of the particles can be divided into the following three. It is smaller than the wavelength of the incident light. It is larger than the wavelength of the incident light. Close to the wavelength of the incident light.
【００２５】大きさが（入射光の）波長の１／10以下の
粒子によっておこる、波長変化を伴わない光の散乱とし
て、レイリー散乱（Rayleigh scattering ）が公知であ
り、上記のケースに相当する。Rayleigh scattering is known as light scattering without wavelength change caused by particles whose size is 1/10 or less of the wavelength (of the incident light), which corresponds to the above case.
【００２６】粒子のサイズが、入射光の波長に近いの
場合には、散乱光は大変著しい色味を伴ったものとな
る。If the size of the particles is close to the wavelength of the incident light, the scattered light will have a very pronounced color.
【００２７】一方、粒子のサイズが光の波長よりも大き
い場合、または粒子のサイズが散乱シートの中で適切に
選択された場合には、反射および屈折の現象は、あらゆ
る波長（色味）に対して（非選択的に）存在する。よっ
て、全ての波長について拡散効果は同様であり、故に、
白色光が入射した場合には、白色の拡散光が観察され
る。On the other hand, if the size of the particles is larger than the wavelength of light, or if the size of the particles is properly selected in the scattering sheet, the phenomenon of reflection and refraction will occur at all wavelengths (colors). Exist (non-selectively). Therefore, the diffusion effect is the same for all wavelengths, and
When white light enters, white diffused light is observed.
【００２８】多くのアプリケーションにおいて、白色拡
散光は好ましい色であり、本発明では、上記のケース
に相当するサイズの粒子を用いることによって、色分散
のない白色の拡散光を発生させる。In many applications, white diffuse light is the preferred color, and the present invention produces white diffuse light without chromatic dispersion by using particles of a size corresponding to the above cases.
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明の光散乱シートについ
て、楕円状の小片である屈折率の異なる部分（粒子）
が、その長軸および短軸の方向を揃えて分散され、屈折
率の高低からなる濃淡として形成された状態を概念的に
示す断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows portions (particles) of the light-scattering sheet of the present invention, which are elliptical small pieces and have different refractive indices.
Is a cross-sectional view conceptually showing a state in which the directions of the major axis and the minor axis are dispersed and formed as shades of high and low refractive indexes.
【００３０】図１(a) では、屈折率の異なる楕円状の小
片は、シートの厚さ方向について、シートの主面に対し
て傾斜せずに平行に分布した構造である。図１(b) で
は、屈折率の異なる楕円状の小片は、シートの厚さ方向
について、シートの主面に対して傾斜して非平行に分布
した構造である。In FIG. 1A, the elliptical small pieces having different refractive indices are distributed in the thickness direction of the sheet in parallel to the main surface of the sheet without being inclined. In FIG. 1B, the elliptical small pieces having different refractive indexes have a structure in which the small pieces are distributed non-parallel to the main surface of the sheet in the thickness direction of the sheet.
【００３１】これらの断面図により、散乱異方性（入射
角度選択性）について説明する。光散乱シートの主面に
対して、屈折率の異なる部分の長軸（あるいは短軸）が
分布した方向に沿った角度（図１(a) の矢印33，図１
(b) の矢印34）で入射する光に対しては、光散乱が生じ
ることになる。フィルムの主面に対して、上記方向とは
異なる角度で入射する光に対しては、単なる透明フィル
ムとして機能し、入射光は散乱されずに出射する。The scattering anisotropy (incident angle selectivity) will be described with reference to these sectional views. The angle along the direction in which the major axis (or minor axis) of the portion having a different refractive index is distributed with respect to the main surface of the light scattering sheet (arrow 33 in FIG.
Light scattering occurs for the light incident at the arrow 34) in (b). For light incident on the main surface of the film at an angle different from the above direction, the film functions as a mere transparent film, and the incident light exits without being scattered.
【００３２】図２の斜視図により、上記のことを説明す
ると、光散乱シート２にＡの角度で入射光１が入射する
と、シート２で光散乱を生じて、拡散光５として出射す
ることになる。また、Ｂの角度で入射光３が入射する
と、シート２で光散乱を生じずに、単なる透過光４とし
て出射することになる。The above will be described with reference to the perspective view of FIG. 2. When the incident light 1 enters the light scattering sheet 2 at an angle A, light scattering occurs on the sheet 2 and the light is emitted as diffused light 5. Become. When the incident light 3 enters at an angle of B, the light is emitted as mere transmitted light 4 without causing light scattering on the sheet 2.
【００３３】また、散乱指向性については、フィルムの
表面（図示せず）で、屈折率の異なる部分の形状が縦長
（あるいは、横長）であると、その部分に入射する光が
散乱出射する場合には、それぞれの部分からの出射光の
光散乱特性が、横長（あるいは、縦長）となるような指
向性を持つ。本発明では、屈折率の異なる部分は楕円状
（spheroid＝回転楕円体）であり、上記の「縦長あるい
は横長」とは、楕円の長軸あるいは短軸に相当する。Regarding the scattering directivity, if the shape of the portion having a different refractive index on the surface (not shown) of the film is vertically long (or horizontally long), light incident on the portion is scattered and emitted. Has directivity such that the light scattering characteristic of the light emitted from each part is horizontally long (or vertically long). In the present invention, the portion having a different refractive index is elliptical (spheroid = spheroid), and the “vertical or horizontal” corresponds to the major axis or minor axis of the ellipse.
【００３４】図３は、楕円状の部分（粒子）を拡大して
示す説明図である。楕円のサイズは、短軸（ａ）および
長軸（ｂ）共に、可視領域にある入射光の波長（λi 〜
λr ）よりも十分に大きい。上記のサイズでは、可視領
域にある入射光の全ての波長について、拡散効果は同様
であり、白色の拡散光を生じることは前述した通りであ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an enlarged elliptical portion (particle). The size of the ellipse is determined by the wavelength (λi 光) of the incident light in the visible region for both the short axis (a) and the long axis (b).
λr). With the above size, the diffusion effect is the same for all wavelengths of incident light in the visible region, and white diffused light is generated as described above.
【００３５】図４は、本発明の光散乱シートの持つ散乱
異方性（入射角度選択性）の一例を示すグラフである。
グラフに示すように、ある特定入射角度範囲（＋３０°
から＋６０°）の入射光に対してはヘイズ値が高く（最
大で９０％前後）、逆に、入射角度が−６０°から０°
の入射光に対してはヘイズ値が低く、その角度範囲での
入射光については光散乱を生じず、単なる透明シートと
して機能することを意味する。FIG. 4 is a graph showing an example of the scattering anisotropy (incident angle selectivity) of the light scattering sheet of the present invention.
As shown in the graph, a specific incident angle range (+ 30 °
Haze value is high (up to around 90%) for incident light at an angle of incidence from -60 ° to 0 °.
Has a low haze value with respect to the incident light, and does not cause light scattering in the incident light within that angle range, meaning that it functions as a mere transparent sheet.
【００３６】このような光散乱シートの製造方法の一例
を以下に説明する。コヒーレント性の良い光が粗面また
は光拡散体で散乱反射または透過した時に生ずる明暗の
斑点模様（スペックルパターン）を感光材料に記録する
ことによって、スペックルパターンによる光散乱シート
が露光記録される。例えば、レーザー光のようなコヒー
レント性の良い光をすりガラス（粗面）に照射し、すり
ガラスを通過した光を感光材料に露光することで、標準
的なスペックルパターンが記録される。An example of a method for manufacturing such a light scattering sheet will be described below. By recording a light and dark spot pattern (speckle pattern) generated when light having good coherence is scattered and reflected or transmitted by a rough surface or a light diffuser on a photosensitive material, a light scattering sheet based on the speckle pattern is exposed and recorded. . For example, a standard speckle pattern is recorded by irradiating frosted glass (rough surface) with light having good coherence, such as laser light, and exposing the light passing through the frosted glass to a photosensitive material.
【００３７】本発明では、ランダムな斑点模様ではな
く、サイズや形状を制御して、屈折率の異なる部分を、
シート内で濃淡として形成するため、上記の標準的なス
ペックルパターンを露光記録する光学系に加えて、平面
上１列に、粗面または光拡散体，凸レンズ，開口を有す
るマスク，凸レンズ，感光材料，の順に、それぞれ凸レ
ンズの焦点距離Ｆだけ離れて配置する。In the present invention, a portion having a different refractive index is controlled by controlling the size and shape instead of a random spot pattern.
In order to form the light and shade in the sheet, in addition to the optical system for exposing and recording the standard speckle pattern, a rough surface or a light diffuser, a convex lens, a mask having an opening, a convex lens, The materials are arranged in the order of the focal length F of the convex lens.
【００３８】図５は、上記光学系の構成を概念的に示す
概略図である。レーザー光源から出たレーザー光は、コ
リメート光学系により平行光とされ、すりガラスを照射
する。すりガラスのレーザー照射側と反対の面には、距
離Ｆだけ離れて焦点距離Ｆの凸レンズ，さらに距離Ｆだ
け離れて所定形状の開口を有するマスク，またさらに距
離Ｆだけ離れて焦点距離Ｆの凸レンズ，さらに距離Ｆだ
け離れて感光材料を、この順に配置しており、すりガラ
スを通過して生じるパターンを感光材料に露光照射す
る。図５に示す光学系は、いわゆる光学的フーリエ変換
を用いた空間周波数のフィルタリング系である。FIG. 5 is a schematic diagram conceptually showing the configuration of the optical system. Laser light emitted from the laser light source is collimated by a collimating optical system, and irradiates frosted glass. On the surface of the ground glass opposite to the laser irradiation side, a convex lens having a focal length F separated by a distance F, a mask having an opening of a predetermined shape further separated by a distance F, and a convex lens having a focal length F further separated by a distance F, Further, the photosensitive materials are arranged in this order at a distance F, and the photosensitive material is exposed and irradiated with a pattern generated by passing through the ground glass. The optical system shown in FIG. 5 is a spatial frequency filtering system using a so-called optical Fourier transform.
【００３９】このとき図示のように、レーザー光（平行
光）の光軸と感光材料とは所定角度σだけ傾いて配置さ
れているため、パターン露光は感光材料中で、所定角度
傾いて為されることになる。この角度が、光散乱シート
中での屈折率の異なる部分の傾斜角度に相当する。At this time, as shown in the figure, since the optical axis of the laser beam (parallel light) and the photosensitive material are arranged at a predetermined angle σ, pattern exposure is performed at a predetermined angle in the photosensitive material. Will be. This angle corresponds to the inclination angle of the portion having a different refractive index in the light scattering sheet.
【００４０】また、ここで使用する感光材料は、レーザ
ー光の露光部と未露光部を屈折率変化という形で記録で
きる感光材料であり、記録しようとする濃淡より高い解
像力を持ち、その厚みの方向にもパターンを記録できる
ような材料である必要がある。The photosensitive material used here is a photosensitive material capable of recording an exposed portion and an unexposed portion of a laser beam in a form of a change in refractive index, has a higher resolution than the density to be recorded, and has a thickness of the same. The material must be capable of recording a pattern in any direction.
【００４１】このような記録材料としては、体積型ホロ
グラム用感光材料が利用でき、アグファ社製ホログラム
用銀塩感光材料８Ｅ５６乾板，デュポン社製ホログラム
用感光材料ＨＲＦフィルム，或いは重クロム酸ゼラチ
ン、ポラロイド製ＤＭＰ−１２８記録材料などが使用可
能である。As such a recording material, a photosensitive material for a volume type hologram can be used, and a silver salt photosensitive material 8E56 for hologram manufactured by Agfa, an HRF film for a hologram photosensitive material manufactured by DuPont, or dichromated gelatin, polaroid DMP-128 recording material can be used.
【００４２】屈折率の異なる部分のサイズや形状の制御
にあたり、本発明では、短軸および長軸共に、可視領域
にある入射光の波長よりも十分に大きい楕円状とするた
め、マスクの開口として、所定幅の帯状の楕円形を採用
する。図６は、マスクの一例を示す平面図である。In controlling the size and shape of the portions having different refractive indices, in the present invention, since both the short axis and the long axis have an elliptical shape sufficiently larger than the wavelength of the incident light in the visible region, the opening of the mask is used. , A band-shaped elliptical shape having a predetermined width is adopted. FIG. 6 is a plan view showing an example of the mask.
【００４３】よって、図６のマスクでは、楕円の形状に
より、透過するスペックルパターンの平均サイズ及びサ
イズのばらつきが決定される。すなわち、マスクの中心
から開口までの距離により、屈折率の異なる部分のサイ
ズが決定され、帯の幅（｜ｒ1 −ｒ2 ｜）により、屈折
率の異なる部分のサイズのばらつき（幅が小さい程、サ
イズは均一になる）が決定される。Therefore, in the mask of FIG. 6, the average size and the variation of the size of the transmitted speckle pattern are determined by the elliptical shape. That is, the size of the portion having a different refractive index is determined by the distance from the center of the mask to the opening, and the size variation (the width is small) of the portion having a different refractive index is determined by the width (| r 1 -r 2 |) of the band. The more uniform the size becomes).
【００４４】上記の光散乱シートを液晶表示装置に適用
する場合について説明する。図７は、本発明の光散乱シ
ートを用いた反射型液晶表示装置の一例を概念的に示す
説明図である。A case where the above-mentioned light scattering sheet is applied to a liquid crystal display will be described. FIG. 7 is an explanatory view conceptually showing an example of a reflection type liquid crystal display device using the light scattering sheet of the present invention.
【００４５】光散乱シート２に、散乱異方性（入射角度
選択性）に合致する角度で入射光１が入射すると、シー
ト２で光散乱を生じて液晶パネル10に入射した後、その
背面に配置された光反射層11で反射して、観察者側に表
示光（拡散光）５として出射する構成である。出射の際
に光散乱シート２は、散乱異方性（入射角度選択性）に
基づき、出射する散乱光（表示光）５を二次的に光散乱
せずにそのまま透過させる。When the incident light 1 is incident on the light scattering sheet 2 at an angle matching the scattering anisotropy (incident angle selectivity), light scattering occurs on the sheet 2 and the liquid crystal panel 10 is incident thereon. The light is reflected by the disposed light reflection layer 11 and emitted as display light (diffused light) 5 toward the observer. At the time of emission, the light scattering sheet 2 transmits the emitted scattered light (display light) 5 as it is without secondary light scattering based on scattering anisotropy (incident angle selectivity).
【００４６】なお、一般的に、液晶パネルの前後で用い
られる偏光板についての説明は省略すると共に、液晶の
種類によっては位相差板やその他の光学フィルムが使わ
れる場合もあるが、ここでは省略する。In general, the description of the polarizing plates used before and after the liquid crystal panel is omitted, and a retardation plate or another optical film may be used depending on the type of liquid crystal, but is omitted here. I do.
【００４７】液晶パネル10は、一般的な構造のものから
なり、印加電圧の有無に応じて入射光を変調し、白／黒
（透過／非透過）の切り替え表示をするものからなる。
また、光反射層11は、液晶パネル10と別部材でなく、液
晶の駆動電極を兼ねたタイプのものであっても良い。The liquid crystal panel 10 has a general structure, and modulates incident light in accordance with the presence or absence of an applied voltage, and switches between white and black (transmission / non-transmission).
Further, the light reflection layer 11 is not a separate member from the liquid crystal panel 10, but may be a type that also serves as a liquid crystal drive electrode.
【００４８】なお、本発明の光散乱シートは、反射型の
みならず透過型の液晶表示装置についても適用が可能で
ある。The light scattering sheet of the present invention can be applied not only to a reflection type but also to a transmission type liquid crystal display device.
【００４９】この場合、光散乱シートは、表示装置に内
蔵されたバックライトやエッジライトなどの光源からの
光が入射する際に光散乱を生じるように、散乱異方性
（入射角度選択性）を設計されており、透過型液晶表示
装置は、上記の光散乱シートを、液晶パネルの前面およ
び／または液晶パネルと光源との間に配置して構成され
る。（図示せず）In this case, the light scattering sheet has a scattering anisotropy (incidence angle selectivity) so as to cause light scattering when light from a light source such as a backlight or an edge light built in the display device is incident. The transmission type liquid crystal display device is configured by disposing the light scattering sheet described above on the front surface of the liquid crystal panel and / or between the liquid crystal panel and the light source. (Not shown)
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上説明したように、本発明により、散
乱異方性（前方か後方か、および入射角度選択性）を持
ち、散乱指向性（縦横の散乱範囲・方向）までも制御す
ることが容易であると共に、観察位置によって表示光の
色が変化しない白色の散乱光を出射させることが可能な
光散乱シートが提供される。上記シートを用いた液晶表
示装置では、不必要な散乱を生じることなく表示の明る
さや細かさ，コントラストが向上し、且つ表示像のぼけ
を軽減させるなどの効果がある。As described above, according to the present invention, it is possible to have scattering anisotropy (forward or backward and incident angle selectivity) and control the scattering directivity (vertical and horizontal scattering ranges and directions). And a light scattering sheet capable of emitting white scattered light in which the color of display light does not change depending on the observation position. The liquid crystal display device using the above sheet has effects such as improvement of display brightness, fineness and contrast without unnecessary scattering, and reduction of blur of a display image.
【００５１】[0051]
【図１】本発明の光散乱シートについて、楕円状の小片
である屈折率の異なる部分（粒子）が、その長軸および
短軸の方向を揃えて分散され、屈折率の高低からなる濃
淡として形成された状態を概念的に示す断面図。FIG. 1 shows a light-scattering sheet according to the present invention, in which portions (particles) having different refractive indices, which are elliptical small pieces, are dispersed with their major and minor axes aligned in the same direction, and are represented by shading having high and low refractive indices. Sectional drawing which shows the formed state notionally.
【図２】本発明の光散乱シートの光学特性を概念的に示
す説明図。FIG. 2 is an explanatory view conceptually showing the optical characteristics of the light scattering sheet of the present invention.
【図３】本発明の光散乱シート内部の、屈折率の異なる
楕円状の部分（粒子）を拡大して示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an enlarged elliptical portion (particle) having a different refractive index inside the light scattering sheet of the present invention.
【図４】本発明の光散乱シートの持つ散乱異方性（入射
角度選択性）の一例を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing an example of scattering anisotropy (incident angle selectivity) of the light scattering sheet of the present invention.
【図５】本発明の光散乱シートを作製する光学系の一例
を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory view showing an example of an optical system for producing the light scattering sheet of the present invention.
【図６】本発明の光散乱シートを作製する際に用いるマ
スク（開口）の一例を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a mask (opening) used when producing the light scattering sheet of the present invention.
【図７】本発明の光散乱シートを反射型液晶表示装置に
用いた一例を概念的に示す説明図。FIG. 7 is an explanatory view conceptually showing an example in which the light scattering sheet of the present invention is used in a reflection type liquid crystal display device.
１…入射光 ２…光散乱シート ３…入射光 ４…透過光 10…液晶パネル 11…光反射層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Incident light 2 ... Light scattering sheet 3 ... Incident light 4 ... Transmitted light 10 ... Liquid crystal panel 11 ... Light reflection layer
Claims (6)
を生じて透過し、前記以外の角度で入射する光について
は散乱を生じずにそのまま透過するような散乱異方性を
持つ光散乱シートであって、 シート内で、楕円状の小片である屈折率の異なる部分
が、その長軸および短軸の方向を揃えて前記シート内部
に分散され、屈折率の高低からなる濃淡として形成され
た構成であることを特徴とする光散乱シート。1. A light scattering sheet having scattering anisotropy so that light incident at a specific range of angles is scattered and transmitted, and light incident at angles other than the above is transmitted as it is without scattering. In the sheet, the portions having different refractive indices, which are elliptical small pieces, are dispersed in the sheet by aligning the directions of the major axis and the minor axis, and are formed as shades of high and low refractive indexes. A light-scattering sheet having a configuration.
いことを特徴とする請求項１記載の光散乱シート。2. The light scattering sheet according to claim 1, wherein the size of the small pieces is larger than the wavelength of the incident light.
散体で散乱反射または透過した時に生ずる明暗の斑点模
様（スペックルパターン）を感光材料に記録することに
よって、光散乱シートを露光記録するにあたり、 平面上１列に、粗面または光拡散体，凸レンズ，開口を
有するマスク，凸レンズ，感光材料，の順に、それぞれ
凸レンズの焦点距離Ｆだけ離れて配置した光学系を用
い、 マスクの開口の形状が、所定幅の帯状の楕円形であるこ
とを特徴とする光散乱シートの製造方法。3. A light scattering sheet is exposed and recorded by recording a light and dark spot pattern (speckle pattern) generated when light having good coherence is scattered and reflected or transmitted by a rough surface or a light diffuser on a photosensitive material. In one row on a plane, an optical system which is arranged in the order of a rough surface or a light diffuser, a convex lens, a mask having an aperture, a convex lens, and a photosensitive material in the order of the focal length F of the convex lens is used. A method for producing a light-scattering sheet, wherein the shape is a band-shaped elliptical shape having a predetermined width.
を、液晶パネルの前面（観察者側）に配置したことを特
徴とする液晶表示装置。4. A liquid crystal display device, wherein the light scattering sheet according to claim 1 or 2 is arranged on the front surface of a liquid crystal panel (viewer side).
散乱異方性が、 周辺光が表示装置に入射する際に光散乱を生じ、表示装
置から表示光が出射する際には光散乱を生じないように
設計されており、 上記の光散乱シートを、液晶パネルの前面（観察者側）
に配置したことを特徴とする反射型液晶表示装置。5. The light scattering sheet according to claim 1, wherein the scattering anisotropy causes light scattering when ambient light is incident on the display device and light is emitted when display light is emitted from the display device. The light scattering sheet is designed so as not to cause scattering.
A reflective liquid crystal display device, wherein:
散乱異方性が、 表示装置に内蔵されたバックライトやエッジライトなど
の光源からの光が入射する際に光散乱を生じるように設
計されており、 上記の光散乱シートを、液晶パネルの前面（観察者側）
および／または液晶パネルと光源との間に配置したこと
を特徴とする透過型液晶表示装置。6. The light scattering sheet according to claim 1, wherein the light scattering sheet has light scattering anisotropy when light from a light source such as a backlight or an edge light incorporated in the display device is incident. The light scattering sheet is placed on the front of the liquid crystal panel (observer side).
And / or a transmission type liquid crystal display device disposed between a liquid crystal panel and a light source.
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