JP2004151406A - Method for manufacturing optical film and liquid crystal display device - Google Patents

Method for manufacturing optical film and liquid crystal display device Download PDF

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Toshihiko Ariyoshi
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清司 梅本
Yuuki Nakano
勇樹 中野
Riyouji Kinoshita
亮児 木下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a method for manufacturing an optical film formed by dispersing and distributing fine structured recesses with light reflecting slopes whose specular reflection factors are superior. <P>SOLUTION: In the method for manufacturing the optical film, the plurality of triangularly sectioned recesses with optical path converting slopes are discontinuously distributed on one surface of a high polymer film (5) through laser etching carried out through a projection mask (2) comprising one or more masks forming a laser light transmission part (21) which continuously varies an etching quantity per unit area along the depth of the formed recesses by continuously varying an integral value of laser light transmission along the short sides of the formed recesses (51) and an auxiliary laser light transmission part which controls surface roughness of the formed optical path converting slopes. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の技術分野】
本発明は、液晶表示パネルの側面より入射させた光を効率よく視認方向に光路変換して薄型軽量で明るく、見易い表示の液晶表示装置を形成しうる光学フィルムの製造方法に関する。
【0002】
【発明の背景】
従来、ストライプ状のプリズム構造からなる光出射手段を有するサイドライト型導光板を液晶表示パネルの視認側表面に配置してなるフロントライト式の反射型液晶表示装置が知られていた(特開平11−250715号公報)。斯かる光出射手段の形成は、型板の表面をダイヤモンドバイト等で切削する機械加工方式や、三角形の投影マスクを走査させるドライエッチング方式にて行われる。
【0003】
しかし、ストライプ状のプリズム構造では液晶パネルの画素と干渉してモアレが発生し、表示品位が低下しやすいこと、導光板が液晶表示パネルの前面に位置するフロントライト式では、外光の表面反射で液晶表示のコントラストが低下しやすく、また導光板の傷等の欠陥が目立ちやすいこと、さらに導光板の使用で嵩高・高重量化することなどの難点があった。
【0004】
【発明の技術的課題】
前記に鑑みて本発明者等は、微小サイズの凹部(溝)の多数を分散分布させてなる光出射手段による方式に想到した。これによれば、前記したモアレ問題や表面反射問題、欠陥による視認阻害問題や嵩高・高重量化問題などを容易に克服しうる。
【0005】
しかしながら、斯かる微小サイズの凹部を分散分布させてなる光出射手段を従来の方法で製造することが困難であった。ちなみに機械加工では微小サイズの凹部を所定位置に精度よく分散分布させる断続構造を形成することは著しく困難であり、ダイヤモンド砥石を用いる方法でも断面形状が一定な凹部の断続構造を形成することは著しく困難である。また三角形の投影マスクを走査させるドライエッチング方法にても、光の反射面となる斜面の表面粗さが大きくて鏡面反射率に乏しく鏡面状に形成することが困難である。
【0006】
前記に鑑みて本発明は、液晶表示パネルの側面ないし角部より入射させた光を効率よく視認方向に光路変換して薄型軽量で明るく、見易い表示の液晶表示装置を形成しうる、両端部分が鋭角に掘り込まれ、光反射用斜面が鏡面反射率に優れる微細構造の凹部を位置精度よく分散分布させてなる光出射手段を有する薄型軽量の光学フィルムを得ることができる製造方法の開発を課題とする。
【0007】
【課題の解決手段】
本発明は、投影マスクを介してレーザー光を照射し、その投影マスクより透過したレーザー光を、投影像を作り出す光学機器を介しその大きさを制御して、かつレーザー光の照射量に変化をもたせて高分子膜に照射しつつ、前記の投影マスク又は高分子膜の少なくとも一方を移動させて、当該高分子膜の形成材をレーザーエッチングにて部分的に除去することにより、当該高分子膜平面に対する傾斜角が35〜48度の光路変換斜面と、50〜90度の立面とを具備し、横断面形状が三角形で、当該高分子膜面での開口が矩形状の凹部の複数を当該高分子膜の片面に、不連続に分布させてなる光出射手段を形成するものであり、前記の投影マスクが、形成される凹部の短辺方向におけるレーザー光透過量の積分値を連続的に変化させて、形成される凹部の深さ方向における単位面積当たりのエッチング量を連続的に変化させるレーザー光透過部と、そのレーザー光透過部を介して形成される光路変換斜面の表面粗さRaを5〜500nmに制御する補助レーザー光透過部とを形成する1枚又は2枚以上のマスクからなることを特徴とする光学フィルムの製造方法を提供するものである。
【0008】
また本発明は、前記の方法で製造した光学フィルムの光出射手段を形成した面上に、電気鋳造により金属層を形成した後、その金属層と光学フィルムを分離して金型を得ることを特徴とする光学フィルム形成用金型の製造方法、及びその光学フィルム形成用金型における光出射手段を形成しうる凸部を有する面に、放射線硬化型樹脂を密着させて、その光出射手段の形状を写した成形層を形成し、その成形層に放射線を照射して硬化させたのち金型より分離することを特徴とする光学フィルムの製造方法、並びに前記の方法により製造した光学フィルムを液晶セルの少なくとも片側に配置してなることを特徴とする液晶表示装置を提供するものである。
【0009】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の投影マスクを介してエッチングの平面サイズと深さを規制するレーザーエッチング方式に基づくことにより、両端部分が鋭角に掘り込まれた微細構造の凹部を位置精度よく分散分布させてなる光出射手段を有する光学フィルムを得ることができ、それを用いて液晶表示パネルの側面より入射させた光を効率よく視認方向に光路変換して薄型軽量で明るく、見易い表示の液晶表示装置を形成することができる。特に電鋳方式で形成した金型を介し放射線硬化型樹脂を所定形状に成形して硬化処理する方法では、所定の光出射手段を有する光学フィルムを効率よく得ることができる。
【0010】
【発明の実施形態】
本発明による製造方法は、投影マスクを介してレーザー光を照射し、その投影マスクより透過したレーザー光を、投影像を作り出す光学機器を介しその大きさを制御して、かつレーザー光の照射量に変化をもたせて高分子膜に照射しつつ、前記の投影マスク又は高分子膜の少なくとも一方を移動させて、当該高分子膜の形成材をレーザーエッチングにて部分的に除去することにより、当該高分子膜平面に対する傾斜角が35〜48度の光路変換斜面と、50〜90度の立面とを具備し、横断面形状が三角形で、当該高分子膜面での開口が矩形状の凹部の複数を当該高分子膜の片面に、不連続に分布させてなる光出射手段を形成して光学フィルムを得るものであり、前記の投影マスクが、形成される凹部の短辺方向におけるレーザー光透過量の積分値を連続的に変化させて、形成される凹部の深さ方向における単位面積当たりのエッチング量を連続的に変化させるレーザー光透過部と、そのレーザー光透過部を介して形成される光路変換斜面の表面粗さRaを5〜500nmに制御する補助レーザー光透過部とを形成する1枚又は2枚以上のマスクからなるものである。
【0011】
前記した製造方法の工程例を図1、図2に例示した。1がレーザー発振器、2が所定形状のレーザー光透過部21、22を形成した投影マスク、4がレーザー光の投影像41、42を作り出す光学機器としてのレンズ、5がレーザー光の照射を受ける高分子膜で、51が高分子膜5が形成する平面に対する傾斜角が35〜48度の光路変換斜面と、50〜90度の立面とを具備し、横断面形状が三角形で、当該高分子膜面での開口が矩形状の凹部である。
【0012】
なお3は所定形状のレーザー光透過部31を形成した予備マスク、2A、3Aは投影マスク2又は予備マスク3を固定保持するマスクステージ、6は高分子膜5を固定保持するワークステージである。図例のマスクステージ2A及びワークステージ6は、図外の駆動源を介し独立して、三次元直交座標に基づくX軸、Y軸及びZ軸の各軸方向に移動でき、かつX軸、Y軸及びZ軸の各軸において軸回転可能である。
【0013】
従ってマスクステージ2Aの前記各軸方向における移動又は/及び軸回転を介して、投影マスク2の位置と配置角度を高分子膜5とは独立に制御することができる。またワークステージ6の前記各軸方向における移動又は/及び軸回転を介して、高分子膜5の位置と配置角度を投影マスク2とは独立に制御することができる。
【0014】
さらにレーザー発振器1と光学機器4は、独立して前記各軸方向における移動と軸回転が可能となっており、マスクステージ2A(投影マスク2)に対する位置と配置角度を制御できるようになっている。またマスクステージ3Aも、独立して前記各軸方向における移動と軸回転が可能となっており、マスクステージ2A(投影マスク2)に対する位置と配置角度を制御できるようになっている。
【0015】
また図例では、レーザー発振器1とマスクステージ3Aと光学機器4は、前記した投影マスク2に対する位置と配置角度を制御したのちは、凹部の形成に際してその状態が固定系として維持される。ただしそれらは、必要に応じマスクステージ2Aと連動して、一体的に移動又は/及び軸回転可能に形成することもできる。
【0016】
前記により、レーザー発振器1に基づくレーザー光が、必要に応じ予備マスク3を介して投影マスク2に投影され、その投影されたレーザー光は、投影マスク2におけるレーザー光透過部21、22と補助レーザー光透過部より透過し、それら光透過部以外の部分が他のレーザー光を不必要な光としてその透過を遮蔽して、その透過光に基づくレーザー光線像の大きさがレンズ4を介し制御されて、高分子膜5に照射され、その高分子膜の形成材がレーザー光によりエッチングされて消失し、除去される。
【0017】
前記において必要に応じて配置される予備マスク3は、図2に例示した如く、レーザー発振器1に基づくレーザー光を矩形状に成形して投影マスク2に投影することを目的とする。すなわちレーザー発振器1に基づくレーザー光が予備マスク3におけるレーザー光透過部31より透過し、その光透過部以外の部分が他のレーザー光を不必要な光としてその透過を遮蔽してレーザー光を矩形状に成形し、その矩形状のレーザー光線像を投影マスク2に投影する。なお図例で予備マスク3は、1枚のマスクにて形成されているが、2枚以上のマスクにて目的とするレーザー光透過部を形成する方式も採ることができる。
【0018】
予備マスク3のレーザー光透過部は、レーザー光を矩形状に成形するものである点より通例、矩形状の透過部として形成される。その矩形状のレーザー光透過部は、対向する少なくとも一対の辺が平行関係にある長方形のレーザー光線像を形成するものであればよく、そのレーザー光線像を光学機器4を介し高分子膜5に投影した場合に、その投影像の長辺方向の長さが、高分子膜に形成する凹部の長辺方向の長さと同等以上、就中、同等となるものが好ましい。なお前記の長方形やその平行関係は、厳密なものでなくてもよく、製造精度等に基づく変形が許容されるものである。
【0019】
従って予備マスク3を配置した場合、投影マスク2は、予備マスク3を介したレーザー光線像の制御マスクとして機能し、予備マスク3を介して成形した矩形状のレーザー光線像の短辺方向、従って形成する凹部(矩形状)の短辺方向におけるレーザー光透過量の積分値を連続的に変化させて、形成される凹部の深さ方向における単位面積当たりのエッチング量を連続的に変化させる役割をする。なお図例では投影マスク2も、1枚のマスクにて形成されているが、2枚以上のマスクにて目的とするレーザー光透過部を形成する方式も採ることができる。
【0020】
前記において図1の例では、レーザー光を高分子膜に照射しつつ、投影マスク2をそのマスクステージ2Aを介し矢印の如く形成目的の凹部の長辺方向に走査させることにより、その移動距離に応じて高分子膜の形成材を連続的に除去でき、またレーザー光透過量の積分値が多い位置ほど深くエッチングされて、図例の如き目的とする横断面形状が三角形の凹部(溝)51を形成することができる。その場合に図2の例の如く予備マスク3を配置した場合には、その予備マスク3にて成形した矩形状のレーザー光線像の長辺方向に走査させることにより、その移動距離又は当該成形矩形の長辺方向の長さに応じ、凹部が形成される。
【0021】
一方、図2の例ではレーザー光を高分子膜に照射しつつ、投影マスク2をそのマスクステージ2Aを介し矢印の如く予備マスク3にて成形した矩形状のレーザー光線像の短辺方向、従って形成目的の凹部の短辺方向に走査させることにより、その移動距離又は当該成形矩形の短辺方向の長さに応じて高分子膜の形成材を連続的に除去でき、またレーザー光透過量の積分値が多い位置ほど深くエッチングされて、図例の如き目的とする横断面形状が三角形の凹部(溝)51を形成することができる。なお前記の三角形も、厳密なものでなくてもよく、製造精度等に基づく変形が許容されるものである。
【0022】
そしてワークステージ6を介した高分子膜5の移動と、レーザー照射の断続による前記したエッチング操作の繰り返しで、高分子膜の所定位置における形成材を部分的に除去して、凹部が分散分布してなる光出射手段を形成することができる。従ってワークスステージを介した高分子膜5の移動をランダムとし、またその移動距離に長短差をもたせることで、凹部がランダムに配置され、また分布密度が変化する状態の光出射手段を容易に形成することができる。
【0023】
上記のように、少なくともエッチング除去の深さを規制する投影マスク2を用い、必要に応じてレーザー照射の平面サイズ、特にその長辺方向の長さを規制する予備マスク3を用いて横断面三角形の凹部を形成する方式とすることにより、長辺方向の両端が鋭角に切り込まれた微小サイズの凹部を形成でき、その凹部が不連続に分散分布してなる光出射手段を有する光学フィルムを製造することができる。
【0024】
前記において横断面三角形の凹部を形成するために、投影マスク2に設けるレーザー光透過部の形状、すなわち形成する凹部の短辺方向、従って予備マスク3を用いた場合にはそれを介して成形した矩形状のレーザー光線像の短辺方向におけるレーザー光透過量の積分値を連続的に変化させて、形成される凹部の深さ方向における単位面積当たりのエッチング量を連続的に変化させるための、投影マスク2におけるレーザー光透過部の形状については、適宜に決定することができる。
【0025】
ちなみに図1の例では投影マスク2におけるレーザー光透過部21の形状に基づいて、レーザー光透過量の積分値を連続的に変化させうるようになっている。すなわち図3の如くレーザー光透過部21の形状を三角形とすることで、その頂点から底辺にかけてレーザー光透過量の積分値を連続的に増大させることができる。
【0026】
従って三角形のレーザー光透過部を有する投影マスク2を用いた場合には、それを透過したレーザー光線像の大きさを光学機器を介して制御し、所定の寸法、特に三角形の光線像の高さを、形成する凹部の短辺方向の長さと同一としたレーザー光線像として高分子膜に照射しつつ、図1の例における矢印の如く、投影マスク2又は/及び高分子膜5を当該三角形の底辺と平行な方向に所定距離移動させることで、横断面形状が三角形で、高分子膜面での開口が矩形状の凹部を形成することができる。
【0027】
また前記の操作を高分子膜の所定位置に対して繰り返すことで、図5、6に例示した如く、当該凹部51の複数が高分子膜5の片面に、不連続に分布してなる光出射手段を有する光学フィルムを得ることができる。なおレーザー光透過部を形成する三角形の頂角を制御することにより、形成される凹部における光路変換斜面等の角度を調節することができる。また三角形は、図例の如く二等辺三角形であってもよいし、直角三角形の如く二等辺でなくてもよい。
【0028】
三角形のレーザー光透過部を有する投影マスク2を用いた場合の、光学フィルムの好ましい製造方法は、必要に応じての予備マスクを用いる方式である。すなわち予備マスク3を介して形成(成形)する矩形状のレーザー光線像の長辺方向の長さが、その光学機器を介した高分子膜5上での投影像に基づいて、形成目的の凹部の長辺方向の長さと同じとなり、かつレーザー光線像の短辺方向の長さが形成目的の凹部の短辺方向の長さと同一以上となるように、予備マスク3を介してレーザー光を矩形状に成形し、その矩形状のレーザー光線像の照射下に、三角形のレーザー光透過部を有する投影マスク2を、予備マスク3による矩形状のレーザー光線像の長辺方向に一端から他端まで走査する方式である。
【0029】
前記によれば投影マスク2を介して、予備マスク3による矩形状のレーザー光線像の短辺方向にエッチング量を連続的に変化させることができ、予備マスク3による矩形状のレーザー光線像の長辺方向の長さに規定されて、形成する凹部の長辺長を一定化でき、また投影マスク2のレーザー光透過部を形成する三角形の高さに規定されて、形成する凹部の短辺長を一定化することができる。
【0030】
一方、図2の例では、長方形のレーザー光透過部22を有する投影マスク2を用いて、レーザー光透過量の積分値を連続的に変化させて、形成される凹部の深さ方向における単位面積当たりのエッチング量を連続的に変化させる。この方式では、図2の例の如く予備マスク3が用いられる。すなわち予備マスク3を介して成形した矩形状のレーザー光線像の照射下に、投影マスク2のレーザー光透過部22をその矩形状のレーザー光線像の短辺方向に移動させて、その予備マスク3による矩形状のレーザー光線像と投影マスク2のレーザー光透過部22との重畳時間の長短に基づいて、レーザー光透過量の積分値を連続的に変化させるものである。
【0031】
前記した長方形のレーザー光透過部を有する投影マスク2を用いた場合の、光学フィルムの好ましい製造方法は、次のものである。すなわち先ず予備マスク3を介して形成(成形)する矩形状のレーザー光線像の長辺方向及び短辺方向の長さが、その光学機器を介した高分子膜5上での投影像に基づいて、形成目的の凹部の長辺方向及び短辺方向の長さと同一以上、就中、同一となるように、予備マスク3を介してレーザー光を矩形状に成形する。
【0032】
次に、当該予備マスク3による矩形状のレーザー光線像のサイズが、形成目的の凹部のサイズよりも大きい場合には、その凹部のサイズと同一サイズの長方形のレーザー光透過部を有する投影マスク2を、一方、当該予備マスク3による矩形状のレーザー光線像のサイズが、形成目的の凹部のサイズと同一である場合には、その凹部のサイズよりも大きい任意サイズの長方形のレーザー光透過部を有する投影マスク2をそのレーザー光透過部22が、予備マスク3による矩形状のレーザー光線像の照射内を通過するように、図例の如くその矩形状の短辺方向に走査させ、形成目的の凹部の短辺長を走査した時点でレーザー光の照射を停止する方式である。
【0033】
前記した投影マスク2の矩形状の短辺方向における走査は、単位面積あたりの総エッチング量が増加する方向又は減少する方向のいずれであってもよい。ただし前者の増加する方向に走査させる場合には、予備マスク3による矩形状のレーザー光線像の照射内に投影マスク2のレーザー光透過部22を位置させた状態でレーザー照射を開始し、かつ投影マスク2の走査を開始する。一方、後者の単位面積あたりの総エッチング量が減少する方向に走査させる場合には、予備マスク3による矩形状のレーザー光線像の照射外に投影マスク2のレーザー光透過部22を位置させた状態で投影マスク2の走査を開始する。この場合、レーザー照射は、投影マスク2の走査開始以前に開始することができる。
【0034】
前記によれば、投影マスク2の走査を介して、予備マスク3による矩形状のレーザー光線像と投影マスク2のレーザー光透過部22との重畳時間を調節でき、その重畳時間の長短に基づいて、予備マスク3による矩形状のレーザー光線像の短辺方向におけるレーザー光透過量の積分値を連続的に変化させてエッチング量を連続的に変化させることができ、予備マスク3による矩形状のレーザー光線像のサイズ、又は投影マスク2のレーザー光透過部のサイズに規定されて、横断面が三角形で一定サイズの凹部を形成することができる。
【0035】
本発明は上記した方法により、図7Aに例示した如く、高分子膜5が形成する平面に対する傾斜角θ1が35〜48度の光路変換斜面aと、当該傾斜角θ2が50〜90度の立面bとを具備し、横断面形状が三角形で、当該高分子膜面での開口が矩形状の凹部51の複数を当該高分子膜の片面に、不連続に分布させてなる光出射手段を形成して光学フィルムを得るものである。
【0036】
前記において投影マスクのレーザー光透過部を介して形成する光路変換斜面は、光学フィルムを液晶表示パネルに配置して液晶セルの側面又は角部より光源を介して光を入射させた場合などに、その入射光ないしその伝送光を反射させて液晶表示パネルの視認方向に光路変換して出射させることなどを目的とする。
【0037】
前記の場合に液晶表示パネルの視認方向、特に正面方向に指向性よく光路変換して出射させる点より光路変換斜面は、鏡面反射率に優れることが好ましい。従って光路変換斜面は、平滑であるほど好ましいが、エッチング処理後に凹部を研磨することは困難である。そのため表面が平滑な光路変換斜面の形成は、上記したエッチング処理の際に達成する必要がある。
【0038】
前記の達成を目的に、具体的には表面粗さRaが5〜500nm、就中10〜400nm、特に20〜300nmの光路変換斜面をエッチング処理の際に形成することを目的に、本発明においては投影マスクに上記したレーザー光透過部と共に、斜面の表面粗さを制御するための補助レーザー光透過部が設けられる。その例を図3、図4に示した。21a〜21d、22a〜22dが補助レーザー光透過部である。
【0039】
補助レーザー光透過部は、図例の如くレーザー光透過部21、22における投影マスク又は高分子膜の凹部を形成する際の移動方向と交差する辺に対して配置される。従って投影マスクにおけるレーザー光透過部が図1の例の如く三角形である場合には、矢印の如くその三角形21の底辺と平行に投影マスク又は高分子膜を移動させることより、その移動方向と交差する辺である底辺以外の2辺の一方又は両方に対して補助レーザー光透過部21a〜21dが設けられる。
【0040】
一方、投影マスクにおけるレーザー光透過部が図2の例の如く長方形である場合には、矢印の如くその長方形22の短辺方向に投影マスク又は高分子膜を移動させることより、その移動方向と交差する辺である長辺の2辺の一方又は両方に対して補助レーザー光透過部22a〜22dが設けられる。
【0041】
補助レーザー光透過部は、レーザー光の照射量を微調整できる適宜な形態としうるが、一般には図例の如くスリット状の開口とされる。その開口の長辺長は、レーザー光透過部における配置辺の長さの60〜120%、就中80〜110%、特に90〜100%とされる。
【0042】
また前記開口の短辺長は、光学機器を介した高分子膜上での投影像の大きさに基づいて、形成する凹部の短辺長の1/500〜1/5、就中1/300〜1/10、1/200〜1/15とされる。従ってレーザー光透過部による場合、三角形ではその高さ、長方形ではその短辺長に基づいて前記割合の短辺長を有する開口からなる補助レーザー光透過部とされる。
【0043】
補助レーザー光透過部の配置数については適宜に決定することができる。一般には三角形のレーザー光透過部では4本以下、就中、各辺に基づいて2本以下の配置数とすることが好ましく、配置辺の外側の近い位置に配置辺と平行ないし30度以内の交差角で配置することが好ましい。一方、長方形のレーザー光透過部の場合にもその配置数や配置位置について前記三角形の場合に準じうる。補助レーザー光透過部を形成する開口の短辺長や配置数などを制御することにより形成される斜面の表面粗さを調節することができる。
【0044】
上記において、レーザー発振器としては、例えばエキシマレーザーやYAGレーザー、COレーザーやフェムト秒レーザーなどの適宜なものを1種又は2種以上用いうる。就中、微細加工精度等の点より波長400nm以下の紫外領域のレーザー光が得られる発振器によるアブレーション加工が好ましい。
【0045】
形成される凹部の形状やサイズ、その分散分布の配置状態は、光学機器等を付加したレーザー加工機の解像力と位置決め精度に依存し、形成斜面の精度もレーザー加工機の発振周波数、及びステージ等を介した移動の速度と精度に依存するので、高精度の加工機を用いることが好ましい。
【0046】
投影マスクや予備マスクとしては、金属などの紫外線遮蔽性材料からなる適宜なものを用いうる。石英等からなるガラス板上に金属や誘電体等の適宜な紫外線遮蔽性材料を蒸着し、その蒸着層をパターニングしてレーザー光透過部を形成してなるガラスマスクなども用いうる。この場合には、フィルター式のレーザー光透過部の形成も容易である。
【0047】
前記のガラスマスクにおける蒸着材料としては、限定するものではないが、レーザー光に対する耐久性や解像力の点より、クロムやアルミニウム、モリブデンや誘電体多層膜などが好ましい。なお投影マスクや予備マスクは、上記したように2枚又は3枚以上の複数を重ねてレーザー光の照射に供することもできる。その重畳方式にてレーザー光透過部におけるレーザー光透過率を部分的に変化させてフィルター効果をもたせることもできる。
【0048】
上記のように各凹部の形成、さらにはその凹部の複数を分布させてなる光出射手段の形成に際しては、投影マスク又は高分子膜の少なくとも一方が移動させられるが、その場合、投影マスクと高分子膜の両方を同期させて移動させる方式も採ることができる。
【0049】
高分子膜としては、電気絶縁性を示してレーザー光でエッチングできる適宜な材質からなるものを用いることができ、特に限定がない。一般には高分子フィルムが用いられる。就中、紫外域のレーザー光による加工性の点よりは、アクリル系やメタクリル系やウレタン系等の紫外線硬化樹脂などからなる紫外線吸収性のものが好ましい。また可視光域の透過率に優れるものが好ましい。膜厚は、任意であるが加工時のハンドリング性や、形成される凹部におけるエッジ部分のシャープさ、加工表面のフラット性などの点より500μm以下、就中10〜200μmが好ましい。
【0050】
ちなみに前記高分子膜の例としては、ポリエステル系樹脂やエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂やポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂やポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂やABS樹脂、ポリカーボネート系樹脂やシリコーン系樹脂、アクリル系樹脂やセルロース系樹脂、ノルボルネン系樹脂からなる塗工膜やフィルムなどがあげられる。
【0051】
また特開2001−343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマー、例えば(A)側鎖に置換又は/及び非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、(B)側鎖に置換又は/及び非置換のフェニル基並びにニトリル基を有する熱可塑性樹脂との前記A、Bを含有する樹脂組成物、その具体例としてはイソブテンとN−メチルマレイミドからなる交互共重合体とアクリロニトリル・スチレン共重合体とを含有する樹脂組成物からなる塗工膜やフィルムなどもあげられる。フィルムは樹脂組成物の混合押出品などからなるフイルムを用いることができる。
【0052】
耐熱性や耐薬品性、レーザー加工性の点より好ましい高分子膜は、熱硬化性樹脂、特にポリイミド系樹脂からなる塗工膜やフィルムである。なお高分子膜は、必要に応じガラス基板上や金属板上に保持して、ワークステージ上に配置することもできる。
【0053】
光学フィルムは、上記した方法で一体ずつ製造することができる。量産性等の点より光学フィルムの好ましい製造方法は、上記の方法で得た光学フィルムを母型に用いて、光学フィルム形成用の金型を製造し、その金型を用いて光学フィルムを量産する方法である。
【0054】
前記の方法は例えば、母型となる光学フィルムの光出射手段を形成した面上に電気鋳造により金属層を形成した後、その金属層と光学フィルムを分離して光学フィルム形成用の金型を製造し、その金型における光出射手段を形成しうる凸部を有する面に、放射線硬化型樹脂を密着させて、その光出射手段の形状を写した成形層を形成し、その成形層に放射線を照射して硬化させたのち、製造された光学フィルムを金型より分離する方法などにより実施することができる。
【0055】
前記方法の工程例を図7に示した。図例は、金型の形成(A〜C)から、光学フィルムの形成(D、E)までを示している。図例の如く光学フィルム8は、所定の凸部71を有する金型7を介して、フィルム面に対する傾斜角θ1が35〜48度の光路変換斜面aを具備する凹部の複数からなる光出射手段を成形することにより形成される。
【0056】
金型7の形成は、図7Aの如く所定の凹部51の複数からなる光出射手段を設けた高分子膜(光学フィルム)5に、電気鋳造法を適用することにより行われる。これにより図7Cの如く高分子膜5に設けた凹部51に高精度に対応した凸部71を有する金型7を形成することができる。
【0057】
前記の電気鋳造法としては、高分子膜の凹部を設けた側に金属を充填して、高分子膜の当該凹部を設けた側の面形状を写したレプリカを有する金属層からなる金型を形成する、従来に準じた方法を適用することができる。従って金属層の形成に際しては高分子膜の凹部を設けた側に導電膜が設けられるが、その導電膜の形成についても従来に準じた方法を適用することができる。
【0058】
金型を形成する金属の種類については特に限定はなく、一般には例えば金や銀、銅や鉄、ニッケルやコバルト、あるいはそれらの合金類などが用いられ、窒化物やリン等を添加したものなどであってもよい。用いる金属種は、1種でもよし、2種以上であってもよく、また異種金属を積層してなる金型を形成することもできる。
【0059】
金型として形成する金属層の厚さは、適宜に決定してよい。高分子膜と分離する際の破損防止や、光学フィルム形成時のハンドリング性などの点より、凸部を有しない部分の厚さが0.02〜3mm程度の金属層からなる金属箔ないし金属板による金型としたものが好ましい。
【0060】
光学フィルム8の形成は、例えば図7Dの例の如く、放射線硬化型樹脂を必要に応じ透明フィルム等に塗布して支持した状態で、金型7の凸部71を形成した面に密着させて、放射線硬化型樹脂層に金型の凸部形成側の表面形状を写し、それにより当該表面形状を写した成形層を形成し、それに放射線を照射して成形層を硬化させ、その成形硬化層8を金型7から分離することにより行われる。
【0061】
前記により、図7Eの如く、金型の凸部形成側の表面形状に高精度に対応した凹部81と表面形状を有する、従って母型の高分子膜5における光出射手段を高精度に再現してなる、フィルム面に対する傾斜角θ1が35〜48度で表面粗さRaが5〜500nmの光路変換斜面aと、当該傾斜角θ2が50〜90度の立面bとを具備し、横断面形状が三角形で、フィルム面での開口が矩形状の凹部81の複数が片面に、不連続に分布してなる光出射手段を有する光学フィルム8が得られる。
【0062】
前記において光学フィルムの好ましい製造方法は、変形性の金型を円柱状ないし円筒状の円形回転体の外周に捲着し、その回転体を介し金型を回転させながらその回転下の金型に、長尺の透明フィルムに設けた放射線硬化型樹脂の塗布層を順次圧着して金型の表面形状を写した成形層を連続的に形成しつつ、その成形層に透明フィルムを介し放射線を照射して、光学フィルムを連続的に製造する方法である。
【0063】
上記のように本発明方法は、図5、6の例の如く高分子膜5又はフィルム(8)が形成する平面に対する傾斜角が35〜48度で表面粗さRaが5〜500nmの光路変換斜面と、50〜90度の立面とを具備し、横断面形状が三角形で、高分子膜面又はフィルム面での開口が矩形状の凹部51(81)の複数が片面に、不連続に分布してなる光出射手段を有する光学フィルム5(8)を得るものである。
【0064】
前記の光学フィルムは、液晶セルの側面又は角部より光源を介し入射させた光ないしその伝送光を、光路変換斜面を介し反射させて裏面側(光出射手段を有しない側)に、従って液晶表示パネルの視認方向に光路変換して出射させ、その出射光を液晶表示パネル等の照明光(表示光)として利用できることを可能とするものである。従って光学フィルムは通例、液晶セルの平面に沿う方向にその光出射手段の形成面が外側となるように配置される。
【0065】
上記において、必要に応じ放射線硬化型樹脂の支持に用いて、光学フィルムを形成することのある透明フィルムは、光源等を介して入射させる光の波長域に応じそれに透明性を示す適宜な材料の1種又は2種以上を用いて形成しうる。ちなみに可視光域では例えば上記の高分子膜で例示したもので代表される透明樹脂、熱や紫外線、電子線等の紫外線で重合処理しうる硬化型樹脂などがあげられる。
【0066】
光路変換斜面への入射効率を高めて、明るくてその均一性に優れる表示の液晶表示装置を得る点より、透明フィルムの好ましい屈折率は、液晶セル、特にそのセル基板と同等以上、就中1.49以上、特に1.52以上である。またフロントライト方式とする場合の表面反射を抑制する点よりは1.6以下、就中1.56以下、特に1.54以下の屈折率であることが好ましい。なお斯かる屈折率は、可視光域の場合、D線に基づくことが一般的であるが、入射光の波長域に特異性等のある場合には前記に限定されず、その波長域に応じることもできる(以下同じ)。
【0067】
輝度ムラや色ムラを抑制して、表示ムラの少ない液晶表示装置を得る点より好ましい透明フィルムは、複屈折を示さないか、複屈折の小さいもの、就中、面内の平均位相差が50nm以下のものである。位相差の小さい透明フィルムとすることにより、光学フィルム等を介した直線偏光が入射した場合に、その偏光状態を良好に維持できて表示品位の低下防止に有利である。
【0068】
表示ムラ防止の点より、透明フィルムにおける面内の好ましい平均位相差は、30nm以下、就中20nm以下、特に10nm以下であり、その位相差の場所毎のバラツキが可及的に小さいものがより好ましい。さらに透明フィルムに発生する内部応力を抑制して、その内部応力による位相差の発生を防止する点よりは、光弾性係数の小さい材料からなる透明フィルムが好ましい。加えて透明フィルムの厚さ方向の平均位相差も50nm以下、就中30nm以下、特に20nm以下であることが表示ムラ防止等の点より好ましい。
【0069】
斯かる低位相差の透明フィルムの形成は、例えば既成のフィルムを焼鈍処理する方式等にて、内部の光学歪みを除去する方式などの適宜な方式にて行いうる。好ましい形成方式は、キャスティング方式にて位相差の小さい透明フィルムを形成する方式である。透明フィルムにおける前記の位相差は、可視域の光、特に波長550nmの光に基づくものであることが好ましい。
【0070】
なお上記した面内の平均位相差は、(nx−ny)×dにて定義され、厚さ方向の平均位相差は、{(nx+ny)/2−nz}×dにて定義される。ただしnxは、フィルム面内において最大の屈折率を示す方向の平均屈折率、nyは、フィルム面内においてnx方向に直交する方向の平均屈折率、nzは、フィルムの厚さ方向の平均屈折率、dはフィルムの平均厚さを意味する。
【0071】
透明フィルムは通例、単層物として形成されるが、同種又は異種の材料からなる積層体などとして形成されていてもよい。透明フィルムの厚さは、適宜に決定できて特に限定はないが、薄型軽量化等の点よりは5〜500μm、就中10〜300μm、特に20〜100μmが好ましい。斯かる厚さとすることで打ち抜き処理等によるサイズ加工も容易に行うことができる。
【0072】
光学フィルムに設ける光出射手段は、モアレの防止等の点より図5、6の例の如く、高分子膜5又はフィルム8が形成する平面に対する傾斜角が35〜48度で表面粗さRaが5〜500nmの光路変換斜面と、50〜90度の立面とを具備し、横断面形状が三角形で、高分子膜面又はフィルム面での開口が矩形状の凹部51、81の複数が片面に、不連続に分布したものとして形成される。
【0073】
横断面三角形の凹部は、サイズの小型化による視覚性の低減や製造効率などの点より有利である。凹部は、高分子膜内又は光学フィルム内に凹んでいること(溝)を意味する。また横断面は、凹部における光路変換斜面に対する横断面を意味する。なお横断面に基づく三角形は、上記したように厳密な意味ではなく、面の角度変化や面の交点からなる角における丸み等は許容される。
【0074】
前記により、液晶セルの側面等に配置した光源による側面方向からの入射光ないしその伝送光を、光路変換斜面aを介し光学フィルムの光出射手段を有しない裏面側に光路変換して、液晶セル等に対し法線方向の指向性に優れる光を、光源光の利用効率よく出射させることができる。
【0075】
光路変換斜面の当該傾斜角が35度未満では、液晶表示パネルより出射する表示光の角度が30度を越えることとなり、視認に不利となる。一方、光路変換斜面の当該傾斜角が48度を超えると、全反射されずに斜面から光洩れが生じやすくなり、光利用効率が低下する。また光路変換斜面の表面粗さRaが500nmを超えると鏡面反射率に乏しくなり反射光の指向性が低下する。
【0076】
前記において光路変換斜面による反射方式に代えて、表面を粗面化した光出射手段による散乱反射方式とした場合には、垂直な方向に反射しにくく液晶表示パネルから正面方向より大きく傾いた方向に出射されて液晶表示が暗く、コントラストに乏しくなる。
【0077】
光路変換斜面を介し効率よく全反射させて、光出射手段を有しない側より、高分子膜面又はフィルム面の法線方向に指向性よく出射させ、液晶セルを効率よく照明して明るくて見やすい液晶表示を達成する点より、光路変換斜面の好ましい当該傾斜角θ1は、38〜45度、就中40〜43度である。
【0078】
光出射手段は、図5、6の例の如く、不連続に断続する凹部の複数を分散分布させたものとして形成される。凹部は、その光路変換斜面に基づいて図5の例の如く平行に分布していてもよいし、不規則に分布していてもよい。さらに図6の例の如く仮想中心に対してピット状(同心円状)に配置された分布状態にあってもよい。
【0079】
ちなみに前記したピット状配置の分布は、レーザー光を照射する際に、高分子膜の端面又はその外側に仮想中心を想定し、その仮想中心より派生する仮想の放射線に対して直交する方向に投影マスク又は/及び高分子膜を移動させることにより形成することができる。なお二箇所以上の仮想中心を想定して、その各仮想中心に対してピット状に分布配置した複数の凹部からなる光出射手段とすることもできる。
【0080】
複数の凹部の分散分布による配置状態は、その凹部の形態などに応じて適宜に決定することができる。上記したように光路変換斜面aは、照明モードにおいて光源による側面方向からの入射光を裏面方向に反射して光路変換するものであることより、斯かる光路変換斜面を具備する凹部を全光線透過率が75〜92%で、ヘイズが4〜20%となるように光学フィルムの片面に、不連続に分散分布させることが、光源を介した側面方向からの光を光路変換して液晶セルを効率よく照明する面光源を得て、明るくてコントラストに優れる液晶表示を達成する点より好ましい。
【0081】
斯かる全光線透過率とヘイズの特性は、凹部のサイズや分布密度等の制御にて達成でき、例えば光学フィルムにおける光出射手段の形成面に占める光出射手段の投影面積に基づく占有面積を1/100〜1/8、就中1/50〜1/10、特に1/30〜1/15とすることにより達成することができる。
【0082】
より具体的には凹部、ないしその光路変換斜面のサイズが大きいと、観察者にその斜面の存在が認識されやすくなって表示品位を大きく低下させやすくなり、液晶セルに対する照明の均一性も低下しやすくなることなども考慮して、高分子膜面での開口が矩形状の凹部において、その開口の長辺長が短辺長の3倍以上、就中5以上、特に8以上の凹部であることが好ましい。
【0083】
また光路変換斜面の長さを、凹部の深さの5倍以上、就中8以上、特に10以上の凹部とすることが好ましい。さらに光路変換斜面の長さは、500μm以下、就中200μm以下、特に10〜150μm、凹部の深さ及び幅は2μm〜100μm、就中5〜80μm、特に10〜50μmとすることが好ましい。なお前記の長さは、光路変換斜面の長辺方向の長さに基づき、深さは光学フィルムの光出射手段形成面を基準とする。また幅は、光路変換斜面の長辺方向と深さ方向とに直交する方向の長さに基づく。
【0084】
なお凹部を形成する面であって所定傾斜角の光路変換斜面aを満足しない面、すなわち光路変換斜面aに対向する立面bは、セル側面方向からの入射光を裏面より出射することに寄与するものではなく、表示品位や光伝送ないし光出射に可及的に影響しないことが好ましい。ちなみに立面の傾斜角θ2が小さいとフィルム面に対する投影面積が大きくなり、光学フィルムを視認側に配置するフロントライト方式による外光モードでは、その立面による表面反射光が観察方向に戻って表示品位を阻害しやすくなる。
【0085】
従って立面の傾斜角θ2は大きいほど有利であり、それによりフィルム面に対する投影面積を小さくできて全光線透過率の低下等を抑制でき、また光路変換斜面と立面による頂角も小さくできて表面反射光を低減でき、その反射光をフィルム面方向に傾けることができて液晶表示への影響を抑制することができる。斯かる点より立面の好ましい傾斜角θ2は、60度以上、就中70度以上、特に75〜90度である。
【0086】
凹部51(81)を形成する斜面は、直線面や屈折面や湾曲面等の適宜な面形態に形成されていてよい。また凹部の断面形状は、その傾斜角等がシートの全面で一定な形状であってもよいし、吸収ロスや先の光路変換による伝送光の減衰に対処して光学フィルム上での発光の均一化を図ることを目的に、光が入射する側の側面から遠離るほど凹部を大きくしてもよい。
【0087】
また凹部を一定ピッチで分散分布させた光出射手段とすることもできるし、光が入射する側の側面から遠離るほど徐々にピッチを狭くして、凹部の分布密度を高くした光出射手段とすることもできる。さらに凹部の分布密度や配置位置等が不規則なランダムピッチによる光出射手段にて、光学フィルム上での発光の均一化を図ることもできる。ランダムピッチは、画素との干渉によるモアレの防止に特に有利である。よって光出射手段は、ピッチに加えて、形状等も異なる凹部の組合せからなっていてもよい。
【0088】
凹部における光路変換斜面は、液晶セルの側面方向より入射させる光の方向に対面していることが出射効率の向上の点より好ましい。従って線状光源を用いる場合の光路変換斜面は、一定の方向を向いていることが好ましい。また発光ダイオード等の点状光源を用いる場合の光路変換斜面は、その点状光源の発光中心の方向を向いていることが好ましい。
【0089】
凹部の断続端の形状等については特に限定はないが、その部分への入射光の低減化等による影響の抑制の点より、鋭角に掘り込まれたものであることが好ましく、従って上記の立面に準じて60〜90度の角度にあることが好ましい。
【0090】
また光学フィルムは、光出射手段を形成する凹部部分を除き、その表裏面が可及的に平滑な平坦面であること、就中±2度以下の角度変化、特に0度の平坦面であることが好ましい。またその角度変化が長さ5mmあたり1度以内であることが好ましい。斯かる平坦面とすることにより、フィルム面の大部分を角度変化が2度以下の平滑面とすることでき、液晶セルの内部を伝送する光を効率よく利用できて、画像を乱さない均一な光出射を達成することができる。
【0091】
上記したように凹部のピット状配置は、点状光源を液晶表示パネルの側面等に配置し、その点状光源による側面方向からの放射状の入射光ないしその伝送光を光路変換斜面aを介し光路変換して、光学フィルムを可及的に均一に発光させ、液晶セル等に対し法線方向の指向性に優れる光を光源光の利用効率よく光学フィルムから出射させることを目的とする。
【0092】
従って凹部のピット状配置は、点状光源の配置が容易となるように、光学フィルムの端面又はその外側に仮想中心が形成されるように行うことが好ましい。仮想中心は、同じ又は異なる光学フィルム端面に対して一箇所又は二箇所以上形成することができる。
【0093】
上記において、放射線硬化型樹脂の成形硬化層の形成に際し、支持用の透明フィルムを用いた場合、光学フィルムは、透明フィルムと当該成形硬化層とが固着一体化したものとして得ることもできるし、透明フィルムとは分離された状態の当該成形硬化層からなるものとして得ることもできる。透明フィルムと当該成形硬化層の分離は、例えば透明フィルムを剥離剤で表面処理する方式などの適宜な方式にて達成することができる。
【0094】
前記の成形硬化層を形成する放射線硬化型樹脂には、例えば上記した紫外線硬化型樹脂などの紫外線の照射、就中、紫外線又は/及び電子線の照射にて硬化処理できる適宜な樹脂の1種又は2種以上を用いることができ、その種類について特に限定はない。就中、光透過率に優れる成形硬化層を形成できる放射線硬化型樹脂が好ましい。
【0095】
また前記した固着一体化の場合、成形硬化層と透明フィルムの屈折率差が大きいと、界面反射等にて光の出射効率が大きく低下する場合がある。それを防止する点より、透明フィルムとの屈折率差が可及的に小さい、就中0.10以内、特に0.05以内の成形硬化層を形成できる放射線硬化型樹脂が好ましい。
【0096】
さらに前記の場合、透明フィルムよりも付加する成形硬化層の屈折率を高くすることが出射効率の点より好ましい。なお透明フィルム上に形成する放射線硬化型樹脂の塗布層の厚さは、金型における凸部の高さの1〜5倍、就中1.1〜3倍、特に1.2〜2倍が好ましいが、これに限定されない。
【0097】
本発明による光学フィルムは、その光出射手段(光路変換斜面)を介して、光源による側面方向からの入射光ないしその伝送光を視認に有利な垂直性に優れる方向(法線方向)に光路変換して、光の利用効率よく出射し、また外光に対しても良好な透過性を示すものとすることができて、例えば明るくて見やすい薄型軽量の反射型や透過型の外光・照明両用式の液晶表示装置などの種々の装置を形成することができる。
【0098】
液晶表示装置の形成は、例えば光学フィルムをその光出射手段を有する側が外側となるように、液晶セルの少なくとも片側に配置する方式などにより行うことができる。その場合、照明機構は、液晶セルの1又は2以上の側面、特に光学フィルムを配置した側のセル基板の1又は2以上の側面に、1個又は2個以上の光源を配置することにより形成することができる。また光学フィルムは、接着層を介し液晶セル等に接着することが明るい表示を達成する点より好ましい。
【0099】
前記の照明機構の形成に際し、ピット状配置の光出射手段を有する光学フィルムの場合には、点状光源による放射状入射光を効率よく利用して明るい表示を達成する点より、ピット状配置の光出射手段の仮想中心を含む垂直線上における液晶セルの側面に点状光源を配置することが好ましい。仮想中心に対応した点状光源の斯かる配置に際しては、光出射手段の仮想中心が光学フィルムの端面にあるかその外側にあるかに応じてセル基板の点状光源を配置する側を突出させる方式などの適宜な対応策を採ることができる。
【0100】
液晶セルの側面に配置する光源としては、適宜なものを用いることができる。例えば前記した発光ダイオード等の点状光源のほか、(冷,熱)陰極管等の線状光源、点状光源を線状や面状等に配列したアレイ体、あるいは点状光源と線状導光板を組合せて点状光源からの入射光を線状導光板を介し線状光源に変換するようにしたものなどが好ましく用いうる。
【0101】
また光源は、光学フィルムの光路変換斜面が対面することとなるセル側面に配置することが出射効率の点より好ましい。上記したピット状配置の場合も含めて光路変換斜面が光源に対して可及的に垂直に対面するように配置することにより光源を介した側面からの入射光を効率よく面光源に変換して、高効率に発光させることができる。なおピット状配置の場合には、光学フィルムにおける光出射手段の仮想中心に対応した1個所又は2個所以上に点状光源を配置することもできる。
【0102】
光源は、その点灯による照明モードでの視認を可能とするものであり、外光・照明両用式の液晶表示装置の場合に外光による外光モードにて視認するときには点灯の必要がないので、その点灯・消灯を切り替えうるものとされる。その切り替え方式には任意な方式を採ることができ、従来方式のいずれも採ることができる。なお光源は、発光色を切り替えうる異色発光式のものであってもよく、また異種の光源を介して異色発光させうるものとすることもできる。
【0103】
光源に対しては必要に応じ、発散光を液晶セルの側面に導くためにそれを包囲するリフレクタなどの適宜な補助手段を配置した組合せ体とすることもできる。リフレクタとしては、高反射率の金属薄膜を付設した樹脂シートや、白色シートや、金属箔などの適宜な反射シートを用いうる。リフレクタは、その端部をセル基板等の端部に接着する方式などにて光源の包囲を兼ねる固定手段として利用することもできる。
【0104】
液晶表示装置は一般に、液晶シャッタとして機能する液晶セルとそれに付随の駆動装置、フロントライト又はバックライト及び必要に応じての反射層や補償用位相差板等の構成部品を適宜に組立てることなどにより形成される。本発明においては、上記した光学フィルムと光源を用いて照明機構を形成する点を除いて特に限定はなく、従来のフロントライト型やバックライト型のものに準じて形成することができる。
【0105】
従って用いる液晶セルについては、特に限定はなく、セル基板間に封止材を介し液晶を封入し、その液晶等による光制御を介して表示光を得るようにした適宜な反射型や透過型のものを用いることができる。
【0106】
ちなみに前記した液晶セルの具体例としては、TN型液晶セルやSTN型液晶セル、IPS型液晶セルやHAN型液晶セル、OCB型液晶セルやVA型液晶セルの如きツイスト系や非ツイスト系、ゲストホスト系や強誘電性液晶系の液晶セル、あるいは内部拡散式等の光拡散型の液晶セルなどがあげられる。また液晶の駆動方式も例えばアクティブマトリクス方式やパッシブマトリクス方式などの適宜なものであってよい。
【0107】
フロントライト式で反射型の液晶表示装置では反射層の配置が必須であるが、その配置位置については、液晶セルの内側に電極を兼ねるものとして設けることもできるし、液晶セルの外側に設けることもできる。
【0108】
反射層についは、例えばアルミニウムや銀、金や銅やクロム等の高反射率金属の粉末をバインダ樹脂中に含有する塗工層や、蒸着方式等による金属薄膜の付設層、その塗工層や付設層を基材で支持した反射シート、金属箔や透明導電膜、誘電体多層膜などの従来に準じた適宜な反射層として形成することができる。透過型の液晶表示装置で外光・照明両用式のものとする場合に、光学フィルムの外側に配置する反射層についても前記に準じて適宜なものとすることができる。
【0109】
一方、透過型の液晶表示装置は、液晶セルの視認背面側に光学フィルムをバックライトを構成するものとして配置することにより形成しうる。その場合、光出射手段の背面側(外側)に反射層を設けることにより、光路変換斜面等から洩れる光を反射させて液晶セルの方向に戻すことでセル照明に利用でき、輝度の向上を図ることができる。
【0110】
前記の場合、その反射層を拡散反射面とすることで、反射光を拡散させて正面方向に向けることができ、視認により有効な方向に向けることができる。また前記の反射層を設けることで、上記したように透過型で、かつ外光・照明両用式の液晶表示装置として利用することもできる。
【0111】
【実施例】
実施例1
金属箔に頂角が84度の二等辺三角形からなる開口を設けてレーザー光透過部を形成し、かつその両斜辺の外側に斜辺と同じ長さで短辺長が5μmのスリット状開口からなる補助レーザー光透過部を2本ずつ形成した投影マスク(図3)に波長248nmのエキシマレーザー光をビーム幅1.5mmで照射しつつ、投影マスクをそれを固定したマスクステージを介し当該二等辺三角形の底辺と平行に所定の距離を走査させると共に、投影マスク透過光を焦点深度が4μmのレンズを介し1/15に縮小して厚さ50μmのポリイミドフィルムに照射して凹部を形成した(図1)。
【0112】
前記の凹部は、横断面が三角形であり、その最も深くエッチングされた部分が投影マスクのレーザー光透過部を形成する二等辺三角形の底辺に該当し、光路変換斜面の始まり(エッチング量0)がマスクの頂角に該当した。また凹部は、長さ約100μm、幅約10μm、深さ約8μmで、フィルム面に対する傾斜角が約42度で表面粗さRaが50〜150nmの光路変換斜面と、それに対面して傾斜角が約75度の立面を有するものであった(図7A)。
【0113】
ついで前記のエッチング加工を、ワークステージのXYZθの各軸を走査してポリイミドフィルムに対する位置を変えながら繰り返して、ポリイミドフィルムの片面に前記凹部の複数をランダムな分布状態で、かつ分布密度がフィルムの一辺より遠離るほど大きくなる状態で有する高分子膜(母型としての光学フィルム)を形成した(図7A)。なお凹部の開口がフィルム表面で占有する面積は、1/10であった。
【0114】
次に、前記高分子膜の凹部付き面に電気鋳造法によりニッケルを充填して、厚さが約200μmの金属層を形成した後、高分子膜を剥離して所定の凸部形成面を有する金型を得た(図7B、C)。そしてその金型の凸部形成面に対して、放射線硬化型のアクリル系樹脂を75μmの厚さで塗布し、その上に透明フィルムを被せて余分な樹脂と気泡を押出し、金型の表面形状を写した成形層を形成した後、それに放射線を照射して成形層を硬化させ、形成された成形硬化層を金型より剥離して、光出射手段を有する光学フィルムを得た(図7D、E)。
【0115】
前記の光学フィルムにおける光出射手段は、フィルム面に対する傾斜角が約42度で表面粗さRaが50〜150nmの光路変換斜面と、それに対面する傾斜角が約75度の立面を有する、長さ約100μm、幅約10μm、深さ約8μmの凹部の複数からなり、これは母型のポリイミドフィルムに設けた凹部からなる光出射手段と高精度に対応するものであった。また凹部の両端部は、鋭角に掘り込まれたものであった。
【0116】
比較例
機械加工によりストライプ状の凹部からなる光出射手段を形成した導光板を用いた。
【0117】
評価試験
実施例による光学フィルム、又は比較例による導光板を組み込んだ液晶表示装置を形成した。その結果、比較例ではモアレの発生が確認された。また導光板とパネル間の空隙で界面反射が生じてコントラストが低下し、導光板の直視でその導光板における欠陥が非常に目立つものであった。さらに従来方式のレーザーエッチングであるため光路変換斜面の表面粗さRaが大きくて輝度や視認性に乏しいものであった。
【0118】
前記に対し実施例では、光出射手段が微小サイズで両端の堀込みがシャープな凹部をランダムに粗密配置したものよりなることより、モアレの発生はなく、パネルへの接着層を介した密着処理で界面反射も生じなかった。また実施例の光学フィルムは、比較例の導光板に比べて薄型軽量性に遙かに優れており、また光出射手段を形成する凹部における光路変換斜面の傾斜角や直線性、表面粗さRaの小ささに優れ、凹部の配置位置の精度も比較例の導光板に比べて遙かに優れて液晶表示装置における解像力が高く、輝度や視認性に優れていた。
【0119】
前記の実施例より、レーザー光線の走査で両端を鋭角に掘り込んだ凹部を形成できることが判る。また三角形からなるレーザー光透過部と補助レーザー光透過部を形成した投影マスクを用いることにより、光路変換斜面の表面粗さRaが小さい横断面三角形の凹部を形成できることも判る。その場合、光路変換斜面のフィルム面に対する傾斜角は、レーザー光透過部を形成する三角形の頂角にて制御することができる。さらに当該凹部の不規則配置などその分散分布状態も容易に制御できることも判る。
【図面の簡単な説明】
【図1】製造方法の説明図
【図2】他の製造方法の説明図
【図3】投影マスクの説明図
【図4】他の投影マスクの説明図
【図5】光学フィルムの斜視説明図
【図6】他の光学フィルムの平面説明図
【図7】さらに他の製造方法の説明図
【符号の説明】
1:レーザー発振器
2:投影マスク
21、22:レーザー光透過部
21a〜d、22a〜d:補助レーザー光透過部
3:予備マスク
31:レーザー光透過部
4:光学機器
41、42:投影像
5:高分子膜(光学フィルム)
51:凹部
a:光路変換斜面 b:立面
7:金型
8:光学フィルム
81:凹部
a:光路変換斜面 b:立面
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing an optical film capable of forming a thin, lightweight, bright, and easy-to-view liquid crystal display device by efficiently changing the optical path of light incident from the side surface of a liquid crystal display panel in the viewing direction.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
Conventionally, there has been known a front light type reflection type liquid crystal display device in which a side light type light guide plate having a light emitting means having a stripe prism structure is arranged on the viewing side surface of a liquid crystal display panel (Japanese Patent Laid-Open No. 11/1997). -250715). Such light emitting means is formed by a machining method in which the surface of the template is cut with a diamond tool or the like, or a dry etching method in which a triangular projection mask is scanned.
[0003]
However, the striped prism structure interferes with the pixels of the liquid crystal panel and causes moiré, which tends to degrade the display quality. In the front light type in which the light guide plate is located in front of the liquid crystal display panel, the surface reflection of external light Therefore, the contrast of the liquid crystal display tends to be lowered, defects such as scratches on the light guide plate are easily noticeable, and the use of the light guide plate makes it bulky and heavy.
[0004]
[Technical Problem of the Invention]
In view of the above, the present inventors have come up with a system using a light emitting means in which a large number of minute size recesses (grooves) are dispersed and distributed. According to this, it is possible to easily overcome the above-described moire problem, surface reflection problem, visual obstruction problem due to defects, bulkiness / heavy weight problem, and the like.
[0005]
However, it has been difficult to manufacture a light emitting means in which such minute size concave portions are distributed and distributed by a conventional method. By the way, it is extremely difficult to form an intermittent structure in which micro-sized concave portions are dispersed and distributed accurately at a predetermined position by machining, and it is extremely difficult to form an intermittent structure of concave portions having a constant cross-sectional shape even by a method using a diamond grindstone. Have difficulty. Further, even in a dry etching method in which a triangular projection mask is scanned, the surface roughness of the inclined surface serving as a light reflecting surface is large, and it is difficult to form a mirror surface with a poor specular reflectance.
[0006]
In view of the above, the present invention can form a thin, light, bright, easy-to-view liquid crystal display device by efficiently converting the light incident from the side surface or corner of the liquid crystal display panel in the viewing direction. It is an object to develop a manufacturing method capable of obtaining a thin and light optical film having a light emitting means in which a concave portion having a fine structure that is dug at an acute angle and a light reflecting slope has excellent specular reflectance is distributed with high positional accuracy. And
[0007]
[Means for solving problems]
The present invention irradiates a laser beam through a projection mask, controls the size of the laser beam transmitted from the projection mask through an optical device that creates a projection image, and changes the irradiation amount of the laser beam. While irradiating the polymer film, at least one of the projection mask or the polymer film is moved, and the polymer film forming material is partially removed by laser etching to thereby remove the polymer film. An optical path changing slope with an inclination angle of 35 to 48 degrees with respect to a plane and an elevation surface with 50 to 90 degrees, a cross section having a triangular shape, and a plurality of concave portions having rectangular openings in the polymer film surface. The light emitting means is formed on one surface of the polymer film so as to be discontinuously distributed, and the projection mask continuously calculates the integral value of the amount of laser light transmission in the short side direction of the concave portion to be formed. Change to form The surface roughness Ra of the laser beam transmitting portion that continuously changes the etching amount per unit area in the depth direction of the recessed portion and the optical path conversion slope formed through the laser beam transmitting portion is controlled to 5 to 500 nm. The present invention provides a method for producing an optical film comprising one or two or more masks forming an auxiliary laser beam transmitting portion.
[0008]
Further, the present invention is to form a metal layer by electroforming on the surface on which the light emitting means of the optical film manufactured by the above method is formed, and then obtain the mold by separating the metal layer and the optical film. A method of manufacturing a mold for forming an optical film, and a surface of the optical film forming mold having a convex portion capable of forming a light emitting means, and a radiation curable resin is adhered to the surface of the light emitting means. A method for producing an optical film, comprising forming a molded layer reflecting the shape, irradiating the molded layer with radiation and then curing the molded layer, and separating the mold from the mold, and the optical film produced by the method described above as a liquid crystal The present invention provides a liquid crystal display device which is arranged on at least one side of a cell.
[0009]
【The invention's effect】
According to the present invention, the distribution of the concave portions of the fine structure in which both end portions are dug at an acute angle is distributed with high accuracy by using a laser etching method that regulates the planar size and depth of etching through a plurality of projection masks. An optical film having a light emitting means can be obtained, and light incident from the side surface of the liquid crystal display panel is efficiently converted into a viewing direction by using the optical film to make a thin, lightweight, bright and easy-to-view liquid crystal display. A device can be formed. In particular, in a method in which a radiation curable resin is molded into a predetermined shape and cured through a die formed by electroforming, an optical film having a predetermined light emitting means can be obtained efficiently.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The manufacturing method according to the present invention irradiates a laser beam through a projection mask, controls the size of the laser beam transmitted from the projection mask through an optical device that creates a projection image, and the irradiation amount of the laser beam. By irradiating the polymer film with a change in the position, moving at least one of the projection mask or the polymer film and partially removing the polymer film forming material by laser etching, A concave portion having an optical path changing slope having an inclination angle of 35 to 48 degrees with respect to the polymer film plane and an elevation surface having a tilt angle of 50 to 90 degrees and having a triangular cross section and a rectangular opening on the polymer film surface Are formed on one surface of the polymer film to form a light emitting means which is discontinuously distributed to obtain an optical film, and the projection mask is a laser beam in the short side direction of the recess to be formed. Transmission amount A laser beam transmitting part that continuously changes the fractional value and continuously changes the etching amount per unit area in the depth direction of the recess to be formed, and an optical path conversion formed through the laser beam transmitting part. It consists of one or two or more masks that form an auxiliary laser light transmitting portion that controls the surface roughness Ra of the slope to 5 to 500 nm.
[0011]
Examples of steps of the manufacturing method described above are illustrated in FIGS. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 is a laser oscillator, 2 is the projection mask which formed the laser beam permeation | transmission part 21 and 22 of a predetermined shape, 4 is a lens as an optical apparatus which produces the projection images 41 and 42 of a laser beam, 5 is the high which receives irradiation of a laser beam The molecular film 51 includes an optical path changing slope with an inclination angle of 35 to 48 degrees with respect to a plane formed by the polymer film 5, and an elevation surface with 50 to 90 degrees. The opening on the film surface is a rectangular recess.
[0012]
Reference numeral 3 denotes a preliminary mask on which a laser beam transmitting portion 31 having a predetermined shape is formed, 2A and 3A are mask stages for fixing and holding the projection mask 2 or the preliminary mask 3, and 6 is a work stage for fixing and holding the polymer film 5. The mask stage 2A and the work stage 6 in the illustrated example can move independently in the respective X-axis, Y-axis, and Z-axis directions based on three-dimensional Cartesian coordinates via a driving source (not shown), and the X-axis, Y-axis Axial rotation is possible on each of the axis and the Z axis.
[0013]
Therefore, the position and the arrangement angle of the projection mask 2 can be controlled independently of the polymer film 5 through movement or / and axial rotation of the mask stage 2A in the respective axial directions. Further, the position and the arrangement angle of the polymer film 5 can be controlled independently of the projection mask 2 through movement or / and axial rotation of the work stage 6 in each axial direction.
[0014]
Further, the laser oscillator 1 and the optical device 4 can be independently moved and rotated in the respective axial directions, and the position and the arrangement angle with respect to the mask stage 2A (projection mask 2) can be controlled. . Also, the mask stage 3A can be independently moved and rotated in the respective axial directions, and the position and the arrangement angle with respect to the mask stage 2A (projection mask 2) can be controlled.
[0015]
In the illustrated example, after the laser oscillator 1, the mask stage 3A, and the optical device 4 control the position and the arrangement angle with respect to the projection mask 2, the state is maintained as a fixed system when the recess is formed. However, they can also be formed so as to be integrally movable or / and axially rotatable in conjunction with the mask stage 2A as necessary.
[0016]
As described above, the laser light based on the laser oscillator 1 is projected onto the projection mask 2 through the auxiliary mask 3 as necessary, and the projected laser light is transmitted to the laser light transmitting portions 21 and 22 and the auxiliary laser in the projection mask 2. The light is transmitted from the light transmitting portion, and the portions other than these light transmitting portions shield other laser light as unnecessary light, and the size of the laser beam image based on the transmitted light is controlled via the lens 4. The polymer film 5 is irradiated, and the polymer film forming material is etched by the laser beam to disappear and removed.
[0017]
The preliminary mask 3 arranged as necessary in the above is intended to project the laser beam based on the laser oscillator 1 into a rectangular shape and project it onto the projection mask 2 as illustrated in FIG. That is, the laser light based on the laser oscillator 1 is transmitted from the laser light transmitting portion 31 in the preliminary mask 3, and the portions other than the light transmitting portion shield other laser light from unnecessary light and block the transmission to make the laser light rectangular. The rectangular laser beam image is projected onto the projection mask 2. In the example shown in the figure, the preliminary mask 3 is formed by a single mask, but a method of forming a target laser beam transmitting portion by using two or more masks can also be adopted.
[0018]
The laser beam transmitting portion of the preliminary mask 3 is usually formed as a rectangular transmitting portion because the laser beam is formed into a rectangular shape. The rectangular laser beam transmitting portion only needs to form a rectangular laser beam image in which at least a pair of sides facing each other form a parallel relationship, and the laser beam image is projected onto the polymer film 5 via the optical device 4. In this case, it is preferable that the length in the long side direction of the projected image is equal to or longer than the length in the long side direction of the recess formed in the polymer film. Note that the rectangle and the parallel relationship thereof do not have to be exact, and deformation based on manufacturing accuracy and the like is allowed.
[0019]
Therefore, when the preliminary mask 3 is disposed, the projection mask 2 functions as a control mask for the laser beam image via the preliminary mask 3 and is formed in the short side direction of the rectangular laser beam image formed via the preliminary mask 3. The integral value of the laser beam transmission amount in the short side direction of the recess (rectangular shape) is continuously changed, and the etching amount per unit area in the depth direction of the formed recess is continuously changed. In the example shown in the figure, the projection mask 2 is also formed by a single mask, but a method of forming a target laser beam transmitting portion with two or more masks can also be adopted.
[0020]
In the example shown in FIG. 1, while the laser beam is irradiated onto the polymer film, the projection mask 2 is scanned through the mask stage 2A in the direction of the long side of the concave portion to be formed as indicated by the arrow, so that the moving distance is increased. Accordingly, the polymer film forming material can be continuously removed, and the deeper the etching is performed at the position where the integral value of the laser beam transmission amount is larger, and the target cross-sectional shape as shown in FIG. Can be formed. In this case, when the preliminary mask 3 is arranged as in the example of FIG. 2, by scanning in the long side direction of the rectangular laser beam image formed by the preliminary mask 3, the movement distance or the shape of the rectangular shape is determined. A recess is formed according to the length in the long side direction.
[0021]
On the other hand, in the example of FIG. 2, the projection mask 2 is formed on the preliminary mask 3 as shown by the arrow through the mask stage 2A while irradiating the polymer film with the laser beam, and thus is formed in the short side direction. By scanning in the short side direction of the target concave part, the polymer film forming material can be continuously removed according to the moving distance or the length of the molding rectangle in the short side direction, and the integration of laser light transmission amount The deeper the position is, the deeper the etching is performed, and the concave section (groove) 51 having a triangular target cross-sectional shape as shown in the figure can be formed. The triangle may not be strict, and deformation based on manufacturing accuracy and the like is allowed.
[0022]
Then, by moving the polymer film 5 through the work stage 6 and repeating the etching operation described above by intermittent laser irradiation, the forming material at a predetermined position of the polymer film is partially removed, and the concave portions are distributed and distributed. The light emitting means can be formed. Therefore, the movement of the polymer film 5 through the works stage is made random, and by making the moving distance different in length, it is easy to form the light emitting means in which the concave portions are randomly arranged and the distribution density changes. can do.
[0023]
As described above, at least the projection mask 2 that regulates the depth of etching removal is used, and if necessary, the plane size of laser irradiation, particularly the preliminary mask 3 that regulates the length in the long side direction, is used to make a triangular cross section. An optical film having a light emitting means that can form a micro-sized concave portion in which both ends in the long side direction are cut at acute angles, and that the concave portion is discontinuously distributed and distributed. Can be manufactured.
[0024]
In order to form the concave portion having the triangular cross section in the above, the shape of the laser light transmitting portion provided in the projection mask 2, that is, the short side direction of the concave portion to be formed, and accordingly, when the preliminary mask 3 is used, the shape is formed there Projection to continuously change the etching amount per unit area in the depth direction of the formed recess by continuously changing the integral value of the laser light transmission amount in the short side direction of the rectangular laser beam image About the shape of the laser beam transmission part in the mask 2, it can determine suitably.
[0025]
Incidentally, in the example of FIG. 1, the integrated value of the laser light transmission amount can be continuously changed based on the shape of the laser light transmission part 21 in the projection mask 2. That is, by making the shape of the laser beam transmitting portion 21 triangular as shown in FIG. 3, the integrated value of the laser beam transmission amount can be continuously increased from the apex to the base.
[0026]
Therefore, when the projection mask 2 having a triangular laser beam transmitting portion is used, the size of the laser beam image transmitted through the projection mask 2 is controlled via an optical device, and a predetermined dimension, particularly the height of the triangular beam image is adjusted. While irradiating the polymer film as a laser beam image having the same length as the short side direction of the concave portion to be formed, the projection mask 2 and / or the polymer film 5 is placed on the bottom of the triangle as indicated by the arrow in the example of FIG. By moving a predetermined distance in the parallel direction, it is possible to form a recess having a triangular cross-sectional shape and a rectangular opening on the polymer film surface.
[0027]
Further, by repeating the above operation with respect to a predetermined position of the polymer film, light emission in which a plurality of the concave portions 51 are discontinuously distributed on one surface of the polymer film 5 as illustrated in FIGS. An optical film having means can be obtained. Note that by controlling the apex angle of the triangle forming the laser beam transmitting portion, the angle of the optical path changing slope in the formed recess can be adjusted. The triangle may be an isosceles triangle as shown in the figure, or may not be an isosceles like a right triangle.
[0028]
When the projection mask 2 having a triangular laser beam transmitting portion is used, a preferable method for manufacturing an optical film is a method using a preliminary mask as necessary. That is, the length of the long side direction of the rectangular laser beam image formed (shaped) through the preliminary mask 3 is determined based on the projected image on the polymer film 5 through the optical device. The laser beam is made rectangular through the preliminary mask 3 so that the length in the short side direction of the laser beam image is equal to or longer than the length in the short side direction of the concave portion to be formed. The projection mask 2 having a triangular laser beam transmitting portion is scanned from one end to the other end in the long side direction of the rectangular laser beam image by the preliminary mask 3 under the irradiation of the rectangular laser beam image. is there.
[0029]
According to the above, the etching amount can be continuously changed in the short side direction of the rectangular laser beam image by the preliminary mask 3 via the projection mask 2, and the long side direction of the rectangular laser beam image by the preliminary mask 3 can be changed. The long side length of the concave portion to be formed can be made constant, and the short side length of the concave portion to be formed can be made constant by being regulated by the height of the triangle forming the laser light transmitting portion of the projection mask 2 Can be
[0030]
On the other hand, in the example of FIG. 2, the unit area in the depth direction of the concave portion to be formed by using the projection mask 2 having the rectangular laser light transmission portion 22 and continuously changing the integral value of the laser light transmission amount. The hit etching amount is continuously changed. In this method, a spare mask 3 is used as in the example of FIG. That is, under irradiation of a rectangular laser beam image formed through the preliminary mask 3, the laser light transmitting portion 22 of the projection mask 2 is moved in the short side direction of the rectangular laser beam image, so Based on the length of the overlapping time between the laser beam image of the shape and the laser beam transmitting portion 22 of the projection mask 2, the integrated value of the laser beam transmission amount is continuously changed.
[0031]
A preferable manufacturing method of the optical film when the projection mask 2 having the rectangular laser beam transmitting portion is used is as follows. That is, first, the length in the long side direction and the short side direction of the rectangular laser beam image formed (shaped) through the preliminary mask 3 is based on the projection image on the polymer film 5 through the optical device. The laser beam is shaped into a rectangular shape through the preliminary mask 3 so that it is equal to or longer than the lengths of the long side direction and the short side direction of the concave portion to be formed.
[0032]
Next, when the size of the rectangular laser beam image by the preliminary mask 3 is larger than the size of the concave portion to be formed, the projection mask 2 having a rectangular laser beam transmitting portion having the same size as the concave portion is provided. On the other hand, when the size of the rectangular laser beam image by the preliminary mask 3 is the same as the size of the concave portion to be formed, the projection having a rectangular laser beam transmitting portion having an arbitrary size larger than the size of the concave portion. The mask 2 is scanned in the short side direction of the rectangular shape as shown in the figure so that the laser light transmitting portion 22 passes through the irradiation of the rectangular laser beam image by the preliminary mask 3, and the short of the concave portion to be formed is shortened. This is a method in which the irradiation of the laser beam is stopped when the side length is scanned.
[0033]
The scanning in the short side direction of the rectangular shape of the projection mask 2 described above may be either in the direction in which the total etching amount per unit area increases or in the direction in which it decreases. However, in the case of scanning in the increasing direction of the former, laser irradiation is started with the laser light transmitting portion 22 of the projection mask 2 positioned within the irradiation of the rectangular laser beam image by the preliminary mask 3, and the projection mask. 2 scan is started. On the other hand, when scanning is performed in the latter direction in which the total etching amount per unit area decreases, the laser light transmitting portion 22 of the projection mask 2 is positioned outside the irradiation of the rectangular laser beam image by the preliminary mask 3. Scanning of the projection mask 2 is started. In this case, the laser irradiation can be started before the scanning of the projection mask 2 is started.
[0034]
According to the above, the superposition time between the rectangular laser beam image of the preliminary mask 3 and the laser light transmitting portion 22 of the projection mask 2 can be adjusted through the scanning of the projection mask 2, and based on the length of the superposition time, The integral value of the laser beam transmission amount in the short side direction of the rectangular laser beam image by the preliminary mask 3 can be continuously changed to change the etching amount continuously, and the rectangular laser beam image by the preliminary mask 3 can be changed. Depending on the size or the size of the laser light transmitting portion of the projection mask 2, it is possible to form a recess having a triangular cross section and a certain size.
[0035]
In the present invention, as shown in FIG. 7A, the optical path changing slope a having an inclination angle θ1 of 35 to 48 degrees with respect to the plane formed by the polymer film 5 and an inclination angle θ2 of 50 to 90 degrees are established. A light emitting means comprising a plurality of concave portions 51 each having a surface b and having a triangular cross-sectional shape and a rectangular opening in the polymer film surface on one surface of the polymer film. It is formed to obtain an optical film.
[0036]
In the above, the optical path changing slope formed through the laser light transmitting portion of the projection mask is when the optical film is disposed on the liquid crystal display panel and light is incident through the light source from the side or corner of the liquid crystal cell. An object of the present invention is to reflect the incident light or the transmitted light, change the optical path in the viewing direction of the liquid crystal display panel, and emit the light.
[0037]
In the above case, it is preferable that the light path conversion inclined surface is excellent in specular reflectance from the point of light path conversion with good directivity in the viewing direction of the liquid crystal display panel, particularly the front direction. Accordingly, the smoother the optical path conversion slope is, the better, but it is difficult to polish the recess after the etching process. Therefore, it is necessary to achieve the formation of an optical path changing slope with a smooth surface during the etching process described above.
[0038]
For the purpose of achieving the above, in the present invention, specifically, an optical path changing slope having a surface roughness Ra of 5 to 500 nm, especially 10 to 400 nm, particularly 20 to 300 nm is formed during the etching process. The projection mask is provided with an auxiliary laser light transmission part for controlling the surface roughness of the inclined surface together with the laser light transmission part described above. Examples thereof are shown in FIGS. Reference numerals 21a to 21d and 22a to 22d denote auxiliary laser light transmitting portions.
[0039]
The auxiliary laser light transmitting part is arranged with respect to the side intersecting the moving direction when forming the projection mask or the concave portion of the polymer film in the laser light transmitting parts 21 and 22 as shown in the figure. Accordingly, when the laser light transmitting portion in the projection mask is a triangle as in the example of FIG. 1, the projection mask or the polymer film is moved in parallel with the bottom of the triangle 21 as indicated by an arrow, thereby crossing the moving direction. Auxiliary laser beam transmitting portions 21a to 21d are provided for one or both of the two sides other than the bottom side.
[0040]
On the other hand, when the laser light transmitting portion in the projection mask is rectangular as in the example of FIG. 2, the movement direction is determined by moving the projection mask or the polymer film in the short side direction of the rectangle 22 as indicated by an arrow. Auxiliary laser light transmitting portions 22a to 22d are provided for one or both of the two long sides that intersect.
[0041]
The auxiliary laser beam transmitting portion may have an appropriate form that can finely adjust the amount of laser beam irradiation, but is generally a slit-shaped opening as shown in the figure. The long side length of the opening is 60 to 120%, especially 80 to 110%, particularly 90 to 100% of the length of the arrangement side in the laser light transmitting portion.
[0042]
The short side length of the opening is 1/500 to 1/5, especially 1/300, of the short side length of the concave portion to be formed based on the size of the projected image on the polymer film via the optical device. ˜1 / 10, 1/200 to 1/15. Therefore, in the case of using the laser light transmitting portion, the auxiliary laser light transmitting portion is formed of an opening having the above-mentioned ratio of the short side length based on the height of the triangle and the short side length of the rectangle.
[0043]
The number of auxiliary laser light transmitting portions arranged can be determined as appropriate. In general, it is preferable that the number of the triangular laser light transmitting portions is 4 or less, and in particular, 2 or less based on each side, and it is parallel to the arranged side at a position close to the outside of the arranged side or within 30 degrees. It is preferable to arrange at an intersection angle. On the other hand, in the case of a rectangular laser beam transmitting portion, the number of arrangement and the arrangement position can be the same as in the case of the triangle. It is possible to adjust the surface roughness of the slope formed by controlling the short side length and the number of arrangement of the openings forming the auxiliary laser light transmitting portion.
[0044]
In the above, examples of the laser oscillator include an excimer laser, a YAG laser, and CO. 2 One type or two or more types of lasers and femtosecond lasers can be used. In particular, ablation processing using an oscillator that can obtain laser light in an ultraviolet region having a wavelength of 400 nm or less is preferable from the viewpoint of fine processing accuracy and the like.
[0045]
The shape and size of the recesses to be formed, and the distribution state of the dispersion distribution depend on the resolving power and positioning accuracy of the laser processing machine with the addition of optical equipment, etc. Therefore, it is preferable to use a high-precision processing machine.
[0046]
As the projection mask and the preliminary mask, an appropriate mask made of an ultraviolet shielding material such as metal can be used. A glass mask or the like formed by depositing an appropriate ultraviolet shielding material such as a metal or a dielectric on a glass plate made of quartz or the like and patterning the deposited layer to form a laser light transmitting portion can also be used. In this case, it is easy to form a filter type laser beam transmitting portion.
[0047]
The vapor deposition material for the glass mask is not limited, but chromium, aluminum, molybdenum, a dielectric multilayer film, and the like are preferable from the viewpoint of durability against laser light and resolution. Note that, as described above, two or more of the projection masks and the preliminary masks can be overlapped and used for laser light irradiation. With this superposition method, the laser light transmittance in the laser light transmitting portion can be partially changed to have a filter effect.
[0048]
When forming each concave portion as described above, and further, forming a light emitting means in which a plurality of the concave portions are distributed, at least one of the projection mask and the polymer film is moved. A method of moving both of the molecular films in synchronization can also be adopted.
[0049]
The polymer film can be made of any suitable material that exhibits electrical insulation and can be etched with laser light, and is not particularly limited. In general, a polymer film is used. In particular, from the viewpoint of workability by laser light in the ultraviolet region, an ultraviolet-absorbing material made of ultraviolet-curing resin such as acrylic, methacrylic or urethane is preferred. Moreover, the thing excellent in the transmittance | permeability of visible light region is preferable. Although the film thickness is arbitrary, it is preferably 500 μm or less, and particularly preferably 10 to 200 μm, from the viewpoints of handling properties during processing, sharpness of edge portions in formed recesses, flatness of processed surfaces, and the like.
[0050]
By the way, examples of the polymer film include polyester resin, epoxy resin, urethane resin, polystyrene resin, polyethylene resin, polyamide resin, polyimide resin, ABS resin, polycarbonate resin, silicone resin, acrylic resin. Examples thereof include a coating film and a film made of a resin, a cellulose resin, and a norbornene resin.
[0051]
Further, polymers described in JP-A No. 2001-343529 (WO01 / 37007), for example, (A) a thermoplastic resin having a substituted or / and unsubstituted imide group in the side chain, and (B) a substituted or / and substituted side chain. And a resin composition containing A and B with a thermoplastic resin having an unsubstituted phenyl group and a nitrile group, and specific examples thereof include an alternating copolymer of isobutene and N-methylmaleimide and an acrylonitrile / styrene copolymer. Examples thereof include a coating film and a film made of a resin composition containing a coalescence. The film can be a film made of a mixed extruded product of the resin composition.
[0052]
A polymer film preferable from the viewpoints of heat resistance, chemical resistance, and laser processability is a coating film or film made of a thermosetting resin, particularly a polyimide resin. The polymer film can be held on a glass substrate or a metal plate and placed on the work stage as necessary.
[0053]
The optical film can be manufactured integrally by the above-described method. From the viewpoint of mass productivity, the preferred method for producing an optical film is to produce a mold for forming an optical film using the optical film obtained by the above method as a mother mold, and mass-produce the optical film using the mold. It is a method to do.
[0054]
In the above method, for example, a metal layer is formed by electroforming on the surface on which the light emitting means of the optical film serving as a master is formed, and then the metal layer and the optical film are separated to form a mold for forming the optical film. A radiation-curable resin is brought into close contact with the surface of the mold having a convex portion that can form the light emitting means, and a molding layer that reflects the shape of the light emitting means is formed, and radiation is applied to the molding layer. Can be carried out by a method of separating the produced optical film from the mold.
[0055]
A process example of the method is shown in FIG. The illustrated example shows from the mold formation (A to C) to the optical film formation (D, E). As shown in the figure, the optical film 8 is a light emitting means comprising a plurality of concave portions having an optical path changing slope a having an inclination angle θ1 of 35 to 48 degrees with respect to the film surface through a mold 7 having a predetermined convex portion 71. It is formed by molding.
[0056]
The mold 7 is formed by applying an electroforming method to a polymer film (optical film) 5 provided with a light emitting means composed of a plurality of predetermined concave portions 51 as shown in FIG. 7A. Thereby, as shown in FIG. 7C, the mold 7 having the convex portions 71 corresponding to the high accuracy in the concave portions 51 provided in the polymer film 5 can be formed.
[0057]
As the electrocasting method, a metal mold having a replica in which a surface of the polymer film on the side provided with the concave portion is filled with metal on the side provided with the concave portion of the polymer film is used. A conventional method can be applied. Therefore, when forming the metal layer, the conductive film is provided on the side of the polymer film where the concave portion is provided, and a method according to the related art can be applied to the formation of the conductive film.
[0058]
There are no particular limitations on the type of metal that forms the mold. Generally, for example, gold, silver, copper, iron, nickel, cobalt, or alloys thereof are used, and nitrides, phosphorus, etc. are added. It may be. The metal species to be used may be one or two or more, and a mold formed by laminating different metals can also be formed.
[0059]
The thickness of the metal layer formed as a mold may be determined as appropriate. Metal foil or metal plate made of a metal layer having a thickness of about 0.02 to 3 mm in thickness of the portion not having a convex portion from the viewpoint of preventing breakage when separating from the polymer film and handling properties when forming an optical film It is preferable to use a mold according to.
[0060]
The optical film 8 is formed, for example, as shown in FIG. 7D, in a state in which a radiation curable resin is applied to and supported on a transparent film or the like as necessary, and is brought into close contact with the surface of the mold 7 where the convex portions 71 are formed. The surface shape of the convex portion forming side of the mold is copied to the radiation curable resin layer, thereby forming a molded layer that reflects the surface shape, and the molded layer is irradiated with radiation to cure the molded cured layer. This is done by separating 8 from the mold 7.
[0061]
As described above, as shown in FIG. 7E, the surface shape on the convex portion forming side of the mold has the concave portion 81 and the surface shape corresponding to the high accuracy. Therefore, the light emitting means in the matrix polymer film 5 is reproduced with high accuracy. And an optical path conversion slope a having an inclination angle θ1 of 35 to 48 degrees with respect to the film surface and a surface roughness Ra of 5 to 500 nm, and an elevation face b having an inclination angle θ2 of 50 to 90 degrees, An optical film 8 having a light emitting means in which a plurality of concave portions 81 having a triangular shape and a rectangular opening on the film surface are discontinuously distributed on one surface is obtained.
[0062]
In the above, a preferable method for producing an optical film is that a deformable mold is attached to the outer periphery of a columnar or cylindrical circular rotating body, and the mold is rotated while rotating the mold through the rotating body. Applying radiation-curable resin coating layers on a long transparent film in sequence to form a molding layer that reflects the mold surface shape, and then irradiating the molding layer with radiation through the transparent film Thus, the optical film is continuously produced.
[0063]
As described above, the method of the present invention is an optical path changer having an inclination angle of 35 to 48 degrees and a surface roughness Ra of 5 to 500 nm with respect to the plane formed by the polymer film 5 or film (8) as shown in FIGS. A plurality of concave portions 51 (81) having a slope and an elevation surface of 50 to 90 degrees, having a triangular cross-sectional shape, and having a rectangular opening in the polymer film surface or film surface on one side, are discontinuous. An optical film 5 (8) having light emitting means distributed is obtained.
[0064]
The optical film reflects light incident from the side or corner of the liquid crystal cell through a light source or its transmitted light through an optical path changing slope and reflects it on the back side (the side not having the light emitting means), and thus the liquid crystal. The light path is changed in the viewing direction of the display panel and emitted, and the emitted light can be used as illumination light (display light) for a liquid crystal display panel or the like. Therefore, the optical film is usually arranged so that the surface on which the light emitting means is formed is in the direction along the plane of the liquid crystal cell.
[0065]
In the above, the transparent film that may be used to support the radiation curable resin and form an optical film, if necessary, is made of an appropriate material that exhibits transparency according to the wavelength range of light incident through a light source or the like. It can be formed using one kind or two or more kinds. Incidentally, in the visible light region, for example, transparent resins represented by those exemplified in the above polymer film, and curable resins that can be polymerized with ultraviolet rays such as heat, ultraviolet rays, and electron beams are listed.
[0066]
From the standpoint of obtaining a liquid crystal display device that is bright and excellent in its uniformity by increasing the efficiency of incidence on the light path conversion slope, the preferable refractive index of the transparent film is equal to or higher than that of a liquid crystal cell, particularly its cell substrate. .49 or more, particularly 1.52 or more. In addition, the refractive index is preferably 1.6 or less, particularly 1.56 or less, particularly 1.54 or less, from the viewpoint of suppressing surface reflection when the front light system is used. Note that such a refractive index is generally based on D-rays in the visible light region, but is not limited to the above when there is specificity in the wavelength region of incident light, and depends on the wavelength region. (The same applies below).
[0067]
A transparent film preferable from the viewpoint of suppressing liquid crystal unevenness and color unevenness and obtaining a liquid crystal display device with less display unevenness is one that does not exhibit birefringence or has low birefringence, and in particular, an in-plane average phase difference of 50 nm. It is as follows. By using a transparent film having a small phase difference, when linearly polarized light is incident through an optical film or the like, the polarization state can be maintained well, which is advantageous for preventing deterioration in display quality.
[0068]
From the viewpoint of preventing display unevenness, the preferable in-plane average phase difference in the transparent film is 30 nm or less, especially 20 nm or less, particularly 10 nm or less, and the variation of the phase difference from place to place is as small as possible. preferable. Furthermore, the transparent film which consists of material with a small photoelastic coefficient is preferable from the point which suppresses the internal stress which generate | occur | produces in a transparent film and prevents generation | occurrence | production of the phase difference by the internal stress. In addition, the average retardation in the thickness direction of the transparent film is preferably 50 nm or less, more preferably 30 nm or less, and particularly preferably 20 nm or less from the viewpoint of preventing display unevenness.
[0069]
Such a low retardation film can be formed by an appropriate method such as a method of annealing an existing film, or a method of removing internal optical distortion. A preferable forming method is a method of forming a transparent film having a small phase difference by a casting method. The retardation in the transparent film is preferably based on visible light, particularly light having a wavelength of 550 nm.
[0070]
The in-plane average phase difference is defined by (nx−ny) × d, and the average phase difference in the thickness direction is defined by {(nx + ny) / 2−nz} × d. Where nx is the average refractive index in the direction showing the maximum refractive index in the film plane, ny is the average refractive index in the direction perpendicular to the nx direction in the film plane, and nz is the average refractive index in the thickness direction of the film. , D means the average thickness of the film.
[0071]
The transparent film is usually formed as a single layer, but may be formed as a laminate made of the same or different materials. The thickness of the transparent film can be appropriately determined and is not particularly limited, but is preferably 5 to 500 μm, more preferably 10 to 300 μm, and particularly preferably 20 to 100 μm from the viewpoints of reduction in thickness and weight. With such a thickness, size processing by punching or the like can be easily performed.
[0072]
The light emitting means provided on the optical film has an inclination angle of 35 to 48 degrees with respect to the plane formed by the polymer film 5 or the film 8 and a surface roughness Ra as shown in the examples of FIGS. A plurality of concave portions 51 and 81 each having an optical path changing slope of 5 to 500 nm and an elevation surface of 50 to 90 degrees and having a triangular cross-sectional shape and a rectangular opening on the polymer film surface or film surface are on one side. In addition, it is formed as a discontinuous distribution.
[0073]
The concave portion having a triangular cross section is advantageous in terms of reduction in visibility due to size reduction and manufacturing efficiency. A recessed part means that it is recessed in the polymer film or the optical film (groove). Moreover, a cross section means the cross section with respect to the optical path conversion inclined surface in a recessed part. Note that the triangle based on the cross section is not strictly defined as described above, and a change in the angle of the surface, roundness at the corner formed by the intersection of the surfaces, or the like is allowed.
[0074]
As described above, the incident light from the side surface by the light source arranged on the side surface or the like of the liquid crystal cell or the transmitted light thereof is optically path-converted to the back surface side of the optical film having no light exit means through the optical path conversion inclined surface a. It is possible to emit light having excellent directivity in the normal direction with respect to the light source light with high utilization efficiency.
[0075]
If the inclination angle of the optical path conversion slope is less than 35 degrees, the angle of the display light emitted from the liquid crystal display panel exceeds 30 degrees, which is disadvantageous for visual recognition. On the other hand, if the inclination angle of the optical path conversion slope exceeds 48 degrees, light leakage is likely to occur from the slope without being totally reflected, and the light utilization efficiency is lowered. On the other hand, when the surface roughness Ra of the optical path conversion slope exceeds 500 nm, the specular reflectivity becomes poor and the directivity of the reflected light decreases.
[0076]
In the above case, instead of the reflection method by the light path changing slope, when the scattering reflection method by the light emitting means having a roughened surface is used, it is difficult to reflect in the vertical direction, and the liquid crystal display panel is inclined in a direction inclined more than the front direction. As a result, the liquid crystal display becomes dark and the contrast becomes poor.
[0077]
Efficiently totally reflects through the light path changing slope, emits with good directivity in the normal direction of the polymer film surface or film surface from the side without the light emitting means, and efficiently illuminates the liquid crystal cell to make it bright and easy to see From the viewpoint of achieving liquid crystal display, the preferred inclination angle θ1 of the optical path changing slope is 38 to 45 degrees, and in particular 40 to 43 degrees.
[0078]
As shown in the examples of FIGS. 5 and 6, the light emitting means is formed by dispersively distributing a plurality of discontinuous intermittent recesses. The recesses may be distributed in parallel as shown in the example of FIG. 5 based on the optical path changing slope, or may be distributed irregularly. Further, as in the example of FIG. 6, it may be in a distributed state in which pits (concentric circles) are arranged with respect to the virtual center.
[0079]
By the way, the distribution of the pit-like arrangement described above assumes a virtual center on the end face of the polymer film or outside thereof when irradiating laser light, and projects in a direction perpendicular to the virtual radiation derived from the virtual center. It can be formed by moving the mask or / and the polymer film. In addition, assuming two or more virtual centers, the light emitting means may be composed of a plurality of concave portions distributed in a pit shape with respect to each virtual center.
[0080]
The arrangement state by the dispersion distribution of the plurality of recesses can be appropriately determined according to the form of the recesses. As described above, the light path conversion inclined surface a reflects the incident light from the side surface direction by the light source in the illumination mode and changes the light path, so that the concave portion having the light path conversion inclined surface transmits the entire light. It is possible to disperse and distribute discontinuously on one side of the optical film so that the rate is 75 to 92% and the haze is 4 to 20%. It is preferable from the viewpoint of obtaining a surface light source that efficiently illuminates and achieving a bright and excellent liquid crystal display.
[0081]
Such characteristics of total light transmittance and haze can be achieved by controlling the size and distribution density of the recesses. For example, the occupied area based on the projected area of the light emitting means on the surface of the optical film on which the light emitting means is formed is 1 / 100 to 1/8, especially 1/50 to 1/10, especially 1/30 to 1/15.
[0082]
More specifically, if the size of the concave portion or the optical path changing slope is large, the presence of the slope is easily recognized by the observer, and the display quality is easily lowered, and the uniformity of illumination for the liquid crystal cell is also lowered. Considering the fact that the opening on the polymer film surface is a rectangular concave portion, the long side length of the opening is not less than three times the short side length, in particular, not less than 5, particularly not less than 8. It is preferable.
[0083]
Further, it is preferable that the length of the optical path changing slope is 5 times or more, especially 8 or more, especially 10 or more of the depth of the recess. Further, it is preferable that the length of the optical path changing slope is 500 μm or less, especially 200 μm or less, especially 10 to 150 μm, and the depth and width of the recess is 2 μm to 100 μm, especially 5 to 80 μm, especially 10 to 50 μm. The length is based on the length of the optical path conversion slope in the long side direction, and the depth is based on the light emitting means forming surface of the optical film. The width is based on the length in the direction orthogonal to the long side direction and the depth direction of the optical path conversion slope.
[0084]
Note that the surface that forms the recess and does not satisfy the optical path conversion inclined surface a having a predetermined inclination angle, that is, the vertical surface b that faces the optical path conversion inclined surface a contributes to emitting incident light from the cell side surface from the back surface. It is preferable that the display quality, light transmission, and light emission are not affected as much as possible. By the way, if the angle of inclination θ2 of the vertical surface is small, the projected area on the film surface increases, and in the external light mode with the front light system in which the optical film is placed on the viewing side, the surface reflected light from the vertical surface returns to the viewing direction and is displayed It becomes easy to disturb the quality.
[0085]
Therefore, the larger the inclination angle θ2 of the vertical surface is, the more advantageous it is, so that the projected area on the film surface can be reduced and the decrease in the total light transmittance can be suppressed, and the apex angle due to the optical path conversion inclined surface and the vertical surface can also be reduced. The surface reflected light can be reduced, and the reflected light can be tilted in the film surface direction, thereby suppressing the influence on the liquid crystal display. From this point, the preferred inclination angle θ2 of the elevation is 60 degrees or more, especially 70 degrees or more, particularly 75 to 90 degrees.
[0086]
The slope forming the recess 51 (81) may be formed in an appropriate surface form such as a straight surface, a refractive surface, or a curved surface. Further, the cross-sectional shape of the recess may be a shape whose inclination angle is constant over the entire surface of the sheet, or uniform emission of light on the optical film in response to absorption loss and attenuation of transmitted light due to the previous optical path conversion. For the purpose of reducing the size, the concave portion may be enlarged as the distance from the side surface on the light incident side increases.
[0087]
In addition, the light emitting means can be a light emitting means in which the concave portions are distributed and distributed at a constant pitch. You can also Furthermore, it is possible to make the light emission uniform on the optical film by light emitting means with a random pitch with irregular distribution density and arrangement position of the recesses. The random pitch is particularly advantageous for preventing moire due to interference with pixels. Therefore, the light emitting means may be composed of a combination of recesses having different shapes and the like in addition to the pitch.
[0088]
It is preferable from the viewpoint of improving the emission efficiency that the light path changing inclined surface in the recess faces the direction of the incident light from the side surface direction of the liquid crystal cell. Therefore, it is preferable that the optical path changing slope in the case of using a linear light source is directed in a certain direction. Moreover, it is preferable that the optical path changing slope in the case where a point light source such as a light emitting diode is used is directed toward the light emission center of the point light source.
[0089]
The shape of the intermittent end of the recess is not particularly limited, but it is preferable that it is dug at an acute angle from the viewpoint of suppressing the influence by reducing the incident light to that portion. The angle is preferably 60 to 90 degrees according to the surface.
[0090]
The optical film has a flat surface that is as smooth as possible on the front and back surfaces, except for the concave portions that form the light emitting means, and is an angle change of ± 2 degrees or less, particularly a flat surface of 0 degrees. It is preferable. The angle change is preferably within 1 degree per 5 mm length. By adopting such a flat surface, most of the film surface can be made a smooth surface with an angle change of 2 degrees or less, light transmitted through the liquid crystal cell can be used efficiently, and the image is not disturbed uniformly. Light emission can be achieved.
[0091]
As described above, the pit-like arrangement of the recesses is such that the point light source is arranged on the side surface of the liquid crystal display panel, and the radial incident light from the side direction by the point light source or the transmitted light passes through the optical path changing slope a. The purpose is to cause the optical film to emit light as uniformly as possible, and to emit light having excellent directivity in the normal direction with respect to the liquid crystal cell or the like from the optical film with high utilization efficiency of light source light.
[0092]
Therefore, the pit-like arrangement of the recesses is preferably performed so that a virtual center is formed on the end face of the optical film or on the outside thereof so that the arrangement of the point light source is facilitated. The virtual center can be formed at one place or two or more places on the same or different optical film end faces.
[0093]
In the above, in the case of using a transparent film for support when forming a molded cured layer of radiation curable resin, the optical film can be obtained as a transparent film and the molded cured layer fixed and integrated, It can also be obtained as comprising the molded and hardened layer in a state separated from the transparent film. Separation of the transparent film and the molded and hardened layer can be achieved by an appropriate method such as a method of surface-treating the transparent film with a release agent.
[0094]
The radiation curable resin for forming the molded cured layer is, for example, one type of suitable resin that can be cured by irradiation with ultraviolet rays such as the above-described ultraviolet curable resin, especially ultraviolet rays or / and electron beams. Or 2 or more types can be used and there is no limitation in particular about the kind. In particular, a radiation curable resin capable of forming a molded cured layer having excellent light transmittance is preferable.
[0095]
Further, in the case of the above-described fixing and integration, if the refractive index difference between the molded and hardened layer and the transparent film is large, the light emission efficiency may be greatly reduced due to interface reflection or the like. From the viewpoint of preventing this, a radiation curable resin capable of forming a molded and cured layer having a refractive index difference as small as possible with a transparent film, preferably within 0.10, particularly within 0.05 is preferable.
[0096]
Further, in the above case, it is preferable from the viewpoint of the emission efficiency that the refractive index of the molded and hardened layer to be added is higher than that of the transparent film. The thickness of the radiation curable resin coating layer formed on the transparent film is 1 to 5 times the height of the convex portion in the mold, 1.1 to 3 times, especially 1.2 to 2 times. Although preferable, it is not limited to this.
[0097]
The optical film according to the present invention changes its optical path through the light emitting means (optical path changing slope) in a direction (normal direction) excellent in perpendicularity that is advantageous for visual recognition of incident light from the side surface by the light source or its transmitted light. In addition, it can emit light efficiently, and can also exhibit good transparency to external light. For example, it is a bright and easy-to-see thin and light reflective and transmissive external light / illuminator. Various devices such as a liquid crystal display device can be formed.
[0098]
The liquid crystal display device can be formed by, for example, a method in which the optical film is disposed on at least one side of the liquid crystal cell so that the side having the light emitting means is on the outside. In that case, the illumination mechanism is formed by arranging one or two or more light sources on one or more side surfaces of the liquid crystal cell, particularly one or more side surfaces of the cell substrate on the side where the optical film is arranged. can do. Further, it is preferable that the optical film is bonded to a liquid crystal cell or the like through an adhesive layer from the viewpoint of achieving bright display.
[0099]
In the case of an optical film having a light emitting means with a pit arrangement in the formation of the illumination mechanism, the light with the pit arrangement is used in order to achieve a bright display by efficiently using the radial incident light from the point light source. It is preferable to arrange a point light source on the side surface of the liquid crystal cell on the vertical line including the virtual center of the emitting means. In such arrangement of the point light source corresponding to the virtual center, the side of the cell substrate where the point light source is arranged is protruded depending on whether the virtual center of the light emitting means is at the end face of the optical film or outside thereof. Appropriate countermeasures such as methods can be taken.
[0100]
As the light source disposed on the side surface of the liquid crystal cell, an appropriate light source can be used. For example, in addition to the above-described point light sources such as light-emitting diodes, linear light sources such as (cold, hot) cathode tubes, array bodies in which point light sources are arranged in a line or surface, or point light sources and linear light sources. A combination of light plates and converting incident light from a point light source into a linear light source via a linear light guide plate can be preferably used.
[0101]
Moreover, it is preferable from the point of radiation | emission efficiency to arrange | position a light source on the cell side surface from which the optical path conversion slope of an optical film will face. Incident light from the side surface through the light source can be efficiently converted into a surface light source by arranging the light path conversion slope so as to face the light source as perpendicularly as possible, including the case of the pit arrangement described above. Can emit light with high efficiency. In the case of the pit arrangement, the point light sources can be arranged at one place or two places or more corresponding to the virtual center of the light emitting means in the optical film.
[0102]
The light source enables visual recognition in the illumination mode by lighting, and it is not necessary to turn on when viewing in the external light mode by external light in the case of an external light / illumination type liquid crystal display device. It can be switched on and off. As the switching method, any method can be adopted, and any of the conventional methods can be adopted. The light source may be of a different color light emission type capable of switching the emission color, or may be capable of emitting different color light via different light sources.
[0103]
If necessary, the light source may be a combined body in which appropriate auxiliary means such as a reflector surrounding the diverging light is guided to guide the side surface of the liquid crystal cell. As the reflector, an appropriate reflective sheet such as a resin sheet provided with a highly reflective metal thin film, a white sheet, or a metal foil can be used. The reflector can also be used as a fixing means that also serves as an enclosure for the light source, such as by bonding its end to the end of a cell substrate or the like.
[0104]
In general, a liquid crystal display device includes a liquid crystal cell that functions as a liquid crystal shutter, an accompanying driving device, a front light or a backlight, and optionally assembling components such as a reflective layer and a compensation retardation plate. It is formed. In this invention, there is no limitation in particular except the point which forms an illumination mechanism using the above-mentioned optical film and light source, It can form according to the thing of the conventional front light type and a backlight type.
[0105]
Accordingly, the liquid crystal cell to be used is not particularly limited, and an appropriate reflection type or transmission type in which liquid crystal is sealed between cell substrates via a sealing material and display light is obtained through light control using the liquid crystal or the like. Things can be used.
[0106]
Incidentally, specific examples of the liquid crystal cell described above include TN type liquid crystal cell, STN type liquid crystal cell, IPS type liquid crystal cell, HAN type liquid crystal cell, OCB type liquid crystal cell and VA type liquid crystal cell, twist type, non-twist type, guest. Examples of the liquid crystal cell include a host system and a ferroelectric liquid crystal system, and a light diffusion type liquid crystal cell such as an internal diffusion type. Also, the liquid crystal driving method may be an appropriate one such as an active matrix method or a passive matrix method.
[0107]
In the front light type reflection type liquid crystal display device, the arrangement of the reflection layer is essential, but the arrangement position can be provided inside the liquid crystal cell also as an electrode, or provided outside the liquid crystal cell. You can also.
[0108]
For the reflective layer, for example, a coating layer containing a high-reflectance metal powder such as aluminum, silver, gold, copper, or chromium in a binder resin, an attachment layer of a metal thin film by a vapor deposition method, the coating layer, It can be formed as an appropriate reflective layer according to the prior art, such as a reflective sheet, a metal foil, a transparent conductive film, or a dielectric multilayer film, in which the attachment layer is supported by a base material. When the transmissive liquid crystal display device is of the external light / illumination type, the reflective layer disposed on the outer side of the optical film can also be appropriate according to the above.
[0109]
On the other hand, a transmissive liquid crystal display device can be formed by disposing an optical film as a component of a backlight on the viewing back side of a liquid crystal cell. In that case, by providing a reflective layer on the back side (outside) of the light emitting means, the light leaking from the light path changing slope etc. is reflected and returned to the direction of the liquid crystal cell, so that it can be used for cell illumination and the luminance is improved. be able to.
[0110]
In the above case, by making the reflection layer a diffuse reflection surface, the reflected light can be diffused and directed in the front direction, and can be directed in an effective direction by visual recognition. Further, by providing the reflective layer, it can be used as a liquid crystal display device that is a transmission type as described above and that is used for both external light and illumination.
[0111]
【Example】
Example 1
An opening made of an isosceles triangle with an apex angle of 84 degrees is provided in the metal foil to form a laser light transmitting portion, and a slit-like opening having the same length as the hypotenuse and a short side length of 5 μm is formed outside both hypotenuses. An isosceles triangle is formed on a projection mask (FIG. 3) in which two auxiliary laser beam transmitting portions are formed by irradiating an excimer laser beam having a wavelength of 248 nm with a beam width of 1.5 mm and the projection mask is fixed to the projection mask. The projection mask transmitted light is reduced to 1/15 through a lens having a focal depth of 4 μm and irradiated onto a polyimide film having a thickness of 50 μm to form a recess (FIG. 1). ).
[0112]
The concave portion has a triangular cross section, and the deepest etched portion corresponds to the base of an isosceles triangle that forms the laser light transmitting portion of the projection mask, and the beginning of the optical path changing slope (the etching amount is 0). Corresponds to the apex angle of the mask. The recess has a length of about 100 μm, a width of about 10 μm, a depth of about 8 μm, an optical path conversion slope having an inclination angle of about 42 degrees with respect to the film surface and a surface roughness Ra of 50 to 150 nm, and an inclination angle facing it. It had an elevation of about 75 degrees (FIG. 7A).
[0113]
Next, the above etching process is repeated while changing the position with respect to the polyimide film by scanning each axis of XYZθ of the work stage, and a plurality of the concave portions are randomly distributed on one side of the polyimide film, and the distribution density of the film is A polymer film (an optical film as a matrix) having a larger size as the distance from one side increases (FIG. 7A) was formed. In addition, the area which the opening of a recessed part occupies on the film surface was 1/10.
[0114]
Next, the surface of the polymer film with concave portions is filled with nickel by electroforming to form a metal layer having a thickness of about 200 μm, and then the polymer film is peeled off to have a predetermined convex portion forming surface. A mold was obtained (FIGS. 7B and C). Then, a radiation-curing acrylic resin is applied to the mold forming surface of the mold in a thickness of 75 μm, and a transparent film is applied thereon to extrude excess resin and air bubbles. After forming a molding layer that was copied, the radiation was irradiated to cure the molding layer, and the formed and cured layer was peeled from the mold to obtain an optical film having a light emitting means (FIG. 7D, E).
[0115]
The light emitting means in the optical film has an optical path changing slope with an inclination angle of about 42 degrees with respect to the film surface and a surface roughness Ra of 50 to 150 nm, and an elevation surface with an inclination angle of about 75 degrees facing it. It consists of a plurality of recesses having a length of about 100 μm, a width of about 10 μm, and a depth of about 8 μm, and this corresponds to the light emitting means consisting of the recesses provided in the matrix polyimide film with high accuracy. Moreover, the both ends of the recessed part were dug into an acute angle.
[0116]
Comparative example
A light guide plate in which light emitting means composed of stripe-shaped concave portions was formed by machining was used.
[0117]
Evaluation test
A liquid crystal display device incorporating the optical film according to the example or the light guide plate according to the comparative example was formed. As a result, generation of moire was confirmed in the comparative example. In addition, interface reflection occurs in the gap between the light guide plate and the panel, resulting in a decrease in contrast, and defects in the light guide plate are very noticeable when the light guide plate is viewed directly. Furthermore, since the conventional method is laser etching, the surface roughness Ra of the optical path conversion slope is large and the luminance and visibility are poor.
[0118]
In contrast to the above, in the embodiment, the light emitting means is made of a micro size and a concave portion with sharply digging at both ends, which is randomly and densely arranged, so that moire does not occur and adhesion processing to the panel via an adhesive layer is performed. No interfacial reflection occurred. In addition, the optical films of the examples are much thinner and lighter than the light guide plate of the comparative example, and the inclination angle and linearity of the light path changing slope in the concave portion forming the light emitting means, the surface roughness Ra. In comparison with the light guide plate of the comparative example, the resolution of the liquid crystal display device was high, and the luminance and visibility were excellent.
[0119]
From the above-described embodiment, it can be seen that a concave portion in which both ends are dug at an acute angle can be formed by laser beam scanning. It can also be seen that by using a projection mask in which a triangular laser beam transmitting portion and an auxiliary laser beam transmitting portion are used, a concave portion having a triangular cross section with a small surface roughness Ra of the optical path changing slope can be formed. In that case, the inclination angle of the optical path changing slope with respect to the film surface can be controlled by the apex angle of the triangle forming the laser beam transmitting portion. Further, it can be seen that the dispersion distribution state such as irregular arrangement of the concave portions can be easily controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a manufacturing method
FIG. 2 is an explanatory diagram of another manufacturing method.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a projection mask.
FIG. 4 is an explanatory diagram of another projection mask.
FIG. 5 is an explanatory perspective view of an optical film.
FIG. 6 is an explanatory plan view of another optical film.
FIG. 7 is an explanatory diagram of still another manufacturing method.
[Explanation of symbols]
1: Laser oscillator
2: Projection mask
21 and 22: Laser beam transmission part
21a to d, 22a to d: auxiliary laser light transmission part
3: Spare mask
31: Laser light transmission part
4: Optical equipment
41, 42: Projected image
5: Polymer film (optical film)
51: Recess
a: Optical path conversion slope b: Elevation
7: Mold
8: Optical film
81: Recess
a: Optical path conversion slope b: Elevation

Claims (7)

投影マスクを介してレーザー光を照射し、その投影マスクより透過したレーザー光を、投影像を作り出す光学機器を介しその大きさを制御して、かつレーザー光の照射量に変化をもたせて高分子膜に照射しつつ、前記の投影マスク又は高分子膜の少なくとも一方を移動させて、当該高分子膜の形成材をレーザーエッチングにて部分的に除去することにより、当該高分子膜平面に対する傾斜角が35〜48度の光路変換斜面と、50〜90度の立面とを具備し、横断面形状が三角形で、当該高分子膜面での開口が矩形状の凹部の複数を当該高分子膜の片面に、不連続に分布させてなる光出射手段を形成するものであり、前記の投影マスクが、形成される凹部の短辺方向におけるレーザー光透過量の積分値を連続的に変化させて、形成される凹部の深さ方向における単位面積当たりのエッチング量を連続的に変化させるレーザー光透過部と、そのレーザー光透過部を介して形成される光路変換斜面の表面粗さRaを5〜500nmに制御する補助レーザー光透過部とを形成する1枚又は2枚以上のマスクからなることを特徴とする光学フィルムの製造方法。The polymer is irradiated with laser light through a projection mask, the size of the laser light transmitted through the projection mask is controlled through an optical device that creates a projected image, and the irradiation amount of the laser light is changed. While irradiating the film, by moving at least one of the projection mask or the polymer film and partially removing the polymer film forming material by laser etching, an inclination angle with respect to the polymer film plane Is provided with an optical path conversion slope of 35 to 48 degrees and an elevation of 50 to 90 degrees, the cross-sectional shape is a triangle, and the openings on the polymer film surface are rectangular. The light emitting means is formed on one surface of the light source and is distributed discontinuously. The projection mask continuously changes the integral value of the amount of laser light transmission in the short side direction of the concave portion to be formed. , Recessed formed A laser beam transmitting portion that continuously changes the etching amount per unit area in the depth direction, and an auxiliary laser that controls the surface roughness Ra of the optical path changing slope formed through the laser beam transmitting portion to 5 to 500 nm An optical film manufacturing method comprising one or two or more masks forming a light transmitting portion. 請求項1において、不必要な透過光を遮蔽してレーザー光を矩形状に成形して投影マスクに対し供給するレーザー光透過部を形成する1枚又は2枚以上の予備マスクを有し、かつその予備マスクによる矩形状のレーザー光における光学機器を介した高分子膜面上での投影像の長辺方向の長さが、形成される凹部の長辺方向の長さと同一以上である光学フィルムの製造方法。In Claim 1, it has 1 or 2 or more preliminary | backup masks which form the laser beam transmission part which shields unnecessary transmitted light, shape | molds laser beam in a rectangular shape, and supplies with respect to a projection mask, and An optical film in which the length in the long side direction of the projected image on the polymer film surface via the optical device in the rectangular laser beam by the preliminary mask is equal to or longer than the length in the long side direction of the concave portion to be formed Manufacturing method. 請求項1又は2において、投影マスクにおけるレーザー光透過部が三角形又は長方形であり、そのレーザー光透過部における投影マスク又は高分子膜の移動方向と交差する辺に対してスリット状の補助レーザー光透過部を配置してなる光学フィルムの製造方法。3. The laser light transmitting portion in the projection mask according to claim 1 or 2, wherein the laser light transmitting portion is a triangle or a rectangle, and the slit-shaped auxiliary laser light transmission is performed with respect to the side intersecting the moving direction of the projection mask or the polymer film in the laser light transmitting portion The manufacturing method of the optical film formed by arrange | positioning a part. 請求項1〜3において、波長が400nm以下の紫外線レーザー光にてエッチング処理する光学フィルムの製造方法。The method for producing an optical film according to claim 1, wherein the etching process is performed with an ultraviolet laser beam having a wavelength of 400 nm or less. 請求項1〜4に記載の光学フィルムの光出射手段を形成した面上に、電気鋳造により金属層を形成した後、その金属層と光学フィルムを分離して金型を得ることを特徴とする光学フィルム形成用金型の製造方法。A metal layer is formed by electroforming on the surface on which the light emitting means of the optical film according to claim 1 is formed, and then the metal layer and the optical film are separated to obtain a mold. A method for producing a mold for forming an optical film. 請求項5に記載の光学フィルム形成用金型における光出射手段を形成しうる凸部を有する面に、放射線硬化型樹脂を密着させて、その光出射手段の形状を写した成形層を形成し、その成形層に放射線を照射して硬化させたのち金型より分離することを特徴とする光学フィルムの製造方法。A radiation-curable resin is brought into close contact with a surface having a convex portion capable of forming a light emitting means in the optical film forming mold according to claim 5 to form a molding layer that reflects the shape of the light emitting means. A method for producing an optical film, wherein the molding layer is irradiated with radiation and cured, and then separated from a mold. 請求項1〜4又は6に記載の製造方法による光学フィルムを液晶セルの少なくとも片側に配置してなることを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal display device comprising an optical film produced by the manufacturing method according to claim 1 or 4 on at least one side of a liquid crystal cell.
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