JP2014021147A - 光拡散部材、光拡散部材の製造方法、及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】視野角を拡大し、かつ外光の反射散乱を抑制することができる光拡散部材、及び光拡散部材の製造方法を提供することを目的とする。また、上記の光拡散部材を備え、表示品位に優れた表示装置を提供する。
【解決手段】光透過性を有する基材39と、前記基材39の一方の面に形成された光拡散部41と、前記基材39の一方の面のうち、前記光拡散部41の形成領域以外の領域に形成された遮光部40と、前記基材39の他方の面に形成された光散乱部80と、を備え、前記光拡散部41は、前記基材39側に光射出端面41bを有するとともに前記基材39側と反対側に前記光射出端面41bの面積よりも大きい面積の光入射端面41aを有し、前記光散乱部80は、前記基材39の他方の面に部分的に形成されていることを特徴とする。
【選択図】図6
【解決手段】光透過性を有する基材39と、前記基材39の一方の面に形成された光拡散部41と、前記基材39の一方の面のうち、前記光拡散部41の形成領域以外の領域に形成された遮光部40と、前記基材39の他方の面に形成された光散乱部80と、を備え、前記光拡散部41は、前記基材39側に光射出端面41bを有するとともに前記基材39側と反対側に前記光射出端面41bの面積よりも大きい面積の光入射端面41aを有し、前記光散乱部80は、前記基材39の他方の面に部分的に形成されていることを特徴とする。
【選択図】図6
Description
本発明は、光拡散部材、光拡散部材の製造方法、及び表示装置に関する。
携帯電話機等をはじめとする携帯型電子機器、テレビジョン、パーソナルコンピューター等のディスプレイとして、液晶表示装置が広く用いられている。一般に、液晶表示装置は、正面からの視認性に優れる反面、視野角が狭いことが知られている。そのため、視野角を広げるための様々な工夫がなされている。その一つとして、液晶パネル等の表示体から射出される光を拡散させるための部材(以下、光拡散部材と称する)を表示体の視認側に備える構成が提案されている。
例えば特許文献1には、液晶パネルと、液晶表示パネルの背面側から光を照射するバックライトと、液晶パネルの正面側に配置された光散乱性フィルムと、を備えた液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置においては、光散乱性フィルムは、光透過性を有する基材と、基材の一面に積層された光散乱層とを有している。この光散乱層は、散乱粒子が分散された樹脂材料によって構成されている。
ところで、特許文献1に示す液晶表示装置においては、バックライト側(背面側)から発せられた光が光散乱層で散乱され、広い角度範囲に光が散乱されることになり視野角が広くなる。しかしながら、光散乱層が基材の視認側に形成されている場合、視認側から光散乱層に入射する光(外光)が光散乱層によって反射散乱(後方散乱)され、この反射散乱された外光によって視認性が悪くなる問題が生じる。このような問題は、特に明室において顕著に生じる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、視野角を拡大し、かつ外光の反射散乱を抑制することができる光拡散部材、及び光拡散部材の製造方法を提供することを目的とする。また、上記の光拡散部材を備え、表示品位に優れた表示装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の一方の面に形成された光散乱部と、前記基材の他方の面に形成された光拡散部と、前記基材の他方の面のうち、前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光部と、を備え、前記光拡散部は、前記基材側に光射出端面を有するとともに前記基材側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、前記光散乱部は、前記基材の一方の面に部分的に形成されていることを特徴とする。
本発明の光拡散部材は、前記光散乱部が、前記遮光部と対向する領域の少なくとも一部には形成されていないことを特徴とする。
本発明の光拡散部材は、前記光散乱部が、層状に形成されるとともに、前記光散乱部を貫通する孔が形成されていることを特徴とする。
本発明の光拡散部材は、前記光散乱部が、複数あって、各々の前記光散乱部は、前記基材の一方の面側から見て島状に形成されていることを特徴とする。
本発明の光拡散部材は、前記光散乱部が、複数あって、各々の前記光散乱部は、前記基材の一方の面側から見て一方向に延在していることを特徴とする。
本発明の光拡散部材は、前記遮光部と前記光拡散部の側面とで区画される空間が中空部とされており、この中空部は、空気で満たされていることを特徴とする。
本発明の光拡散部材は、前記光散乱部が、散乱体を含有した光硬化樹脂で構成されていることを特徴とする。
本発明の光拡散部材の製造方法は、光透過性を有する基材の他方の面に、部分的に遮光部を形成する工程と、前記基材の他方の面に、前記遮光部を覆うように光透過性を有するネガ型感光性樹脂層を形成する工程と、前記基材の一方の面側から、前記遮光部の形成領域以外の領域の前記基材を通して前記ネガ型感光性樹脂層に対して拡散光を照射する工程と、前記拡散光の照射が終わった前記ネガ型感光性樹脂層を現像し、前記基材側に光射出端面を有するとともに前記基材側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有する光拡散部を前記基材の他方の面に形成する工程と、前記基材の一方の面に、散乱体を含有した樹脂を塗布し、光散乱部を部分的に形成する工程と、を備えることを特徴とする。
本発明の光拡散部材の製造方法は、前記光散乱部を形成する工程では、前記基材の一方の面に、前記散乱体を含有した光硬化樹脂層を形成し、前記基材の他方の面側から、前記遮光部の形成領域以外の領域の前記基材を通して紫外光を入射し、前記紫外光の照射が終わった前記光硬化樹脂を現像し、前記基材の一方の面に前記光散乱部を形成することを特徴とする。
本発明の表示装置は、表示体と、前記表示体の視認側に設けられ、前記表示体から入射される光の角度分布を入射前よりも広げた状態にして光を射出させる視野角拡大部材と、を備え、前記視野角拡大部材が、本発明の光拡散部材で構成されていることを特徴とする。
本発明の表示装置は、表示体と、前記表示体の視認側に設けられ、前記表示体から入射される光の角度分布を入射前よりも広げた状態にして光を射出させる視野角拡大部材と、を備え、前記表示体が、表示画像を形成する複数の画素を有し、前記視野角拡大部材が、請求項4に記載の光拡散部材で構成されており、前記光拡散部材の複数の光散乱部のうち、隣接する光散乱部間の平均間隔が、前記表示体の前記画素間の平均間隔よりも小さく、前記一方向と前記画素の延在する方向とが、平行になるように配置されていることを特徴とする。
本発明の表示装置は、表示体と、前記表示体の視認側に設けられ、前記表示体から入射される光の角度分布を入射前よりも広げた状態にして光を射出させる視野角拡大部材と、を備え、前記表示体が、表示画像を形成する複数の画素を有し、前記視野角拡大部材が、請求項4に記載の光拡散部材で構成されており、前記光拡散部材の複数の光散乱部のうち、隣接する光散乱部間の平均間隔が、前記表示体の前記画素間の平均間隔よりも小さく、前記一方向と前記画素の延在する方向とが、交差するように配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、視野角を拡大し、かつ外光の反射散乱を抑制することができる光拡散部材、及び光拡散部材の製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、上記の光拡散部材を備え、表示品位に優れた表示装置を提供することができる。
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図13を用いて説明する。
本実施形態では、表示体として透過型の液晶パネルを備えた液晶表示装置の例を挙げて説明する。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図13を用いて説明する。
本実施形態では、表示体として透過型の液晶パネルを備えた液晶表示装置の例を挙げて説明する。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
図1は、本実施形態の液晶表示装置1を斜め上方(視認側)から見た斜視図である。本実施形態の液晶表示装置1は、図1に示すように、バックライト2(照明装置)と、第1偏光板3と、液晶パネル4と、第2偏光板5と、視野角拡大部材6(光拡散部材)と、から構成されている。図1では、液晶パネル4を模式的に1枚の板状に図示しているが、その詳細な構造については後述する。
観察者は、視野角拡大部材6が配置された図1における液晶表示装置1の上側から表示を見ることになる。以下の説明では、視野角拡大部材6が配置された側を視認側と称し、バックライト2が配置された側を背面側と称する。また、以下の説明において、x軸は液晶表示装置1の画面の水平方向、y軸は液晶表示装置1の画面の垂直方向、z軸は液晶表示装置1の厚さ方向、と定義する。
本実施形態の液晶表示装置1においては、バックライト2から射出された光を液晶パネル4で変調し、変調した光によって所定の画像や文字等を表示する。また、液晶パネル4から射出された光が視野角拡大部材6を透過すると、射出光の配光分布(拡散角度分布)が視野角拡大部材6に入射する前より広がった状態となって、光が視野角拡大部材6から射出される。これにより、観察者は広い視野角を持って表示を視認できる。
以下、液晶パネル4の具体的な構成について説明する。
ここでは、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを一例に挙げて説明するが、本発明に適用可能な液晶パネルはアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限るものではない。本発明に適用可能な液晶パネルは、例えば半透過型(透過・反射兼用型)液晶パネルであっても良く、更には、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor, 以下、TFTと略記する)を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。
ここでは、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを一例に挙げて説明するが、本発明に適用可能な液晶パネルはアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限るものではない。本発明に適用可能な液晶パネルは、例えば半透過型(透過・反射兼用型)液晶パネルであっても良く、更には、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor, 以下、TFTと略記する)を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。
図2は、液晶パネル4の縦断面図である。
液晶パネル4は、図2に示すように、スイッチング素子基板としてのTFT基板9と、TFT基板9に対向して配置されたカラーフィルター基板10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10との間に挟持された液晶層11と、を有している。液晶層11は、TFT基板9と、カラーフィルター基板10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10とを所定の間隔をおいて貼り合わせる枠状のシール部材(図示せず)と、によって囲まれた空間内に封入されている。本実施形態の液晶パネル4は、例えばTN(Twisted Nematic)モードで表示を行うものであり、液晶層11には誘電率異方性が正の液晶が用いられる。TFT基板9とカラーフィルター基板10との間には、これら基板間の間隔を一定に保持するための球状のスペーサー12が配置されている。
液晶パネル4は、図2に示すように、スイッチング素子基板としてのTFT基板9と、TFT基板9に対向して配置されたカラーフィルター基板10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10との間に挟持された液晶層11と、を有している。液晶層11は、TFT基板9と、カラーフィルター基板10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10とを所定の間隔をおいて貼り合わせる枠状のシール部材(図示せず)と、によって囲まれた空間内に封入されている。本実施形態の液晶パネル4は、例えばTN(Twisted Nematic)モードで表示を行うものであり、液晶層11には誘電率異方性が正の液晶が用いられる。TFT基板9とカラーフィルター基板10との間には、これら基板間の間隔を一定に保持するための球状のスペーサー12が配置されている。
本発明の液晶表示装置は、表示モードとして、上記のTNモードに限らず、VA(Vertical Alignment, 垂直配向)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In-Plane Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード等を用いることができる。なお、本実施形態では、TNモードの液晶パネルを用いた例を挙げる。
TFT基板9には、表示の最小単位領域である画素(図示せず)がマトリクス状に複数配置されている。TFT基板9には、複数のソースバスライン(図示せず)が、互いに平行に延在するように形成されるとともに、複数のゲートバスライン(図示せず)が、互いに平行に延在し、かつ、複数のソースバスラインと直交するように形成されている。したがって、TFT基板9上には、複数のソースバスラインと複数のゲートバスラインとが格子状に形成され、隣接するソースバスラインと隣接するゲートバスラインとによって区画された矩形状の領域が一つの画素となる。ソースバスラインは、後述するTFTのソース電極に接続され、ゲートバスラインは、TFTのゲート電極に接続されている。
TFT基板9を構成する透明基板14の液晶層11側の面に、半導体層15、ゲート電極16、ソース電極17、ドレイン電極18等を有するTFT19が形成されている。透明基板14には、例えばガラス基板を用いることができる。透明基板14上に、例えばCGS(Continuous Grain Silicon:連続粒界シリコン)、LPS(Low-temperature Poly-Silicon:低温多結晶シリコン)、α−Si(Amorphous Silicon:非結晶シリコン)等の半導体材料からなる半導体層15が形成されている。また、透明基板14上に、半導体層15を覆うようにゲート絶縁膜20が形成されている。ゲート絶縁膜20の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等が用いられる。
ゲート絶縁膜20上には、半導体層15と対向するようにゲート電極16が形成されている。ゲート電極16の材料としては、例えばW(タングステン)/TaN(窒化タンタル)の積層膜、Mo(モリブデン)、Ti(チタン)、Al(アルミニウム)等が用いられる。
ゲート絶縁膜20上には、半導体層15と対向するようにゲート電極16が形成されている。ゲート電極16の材料としては、例えばW(タングステン)/TaN(窒化タンタル)の積層膜、Mo(モリブデン)、Ti(チタン)、Al(アルミニウム)等が用いられる。
ゲート絶縁膜20上に、ゲート電極16を覆うように第1層間絶縁膜21が形成されている。第1層間絶縁膜21の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等が用いられる。第1層間絶縁膜21上に、ソース電極17およびドレイン電極18が形成されている。ソース電極17は、第1層間絶縁膜21とゲート絶縁膜20とを貫通するコンタクトホール22を介して半導体層15のソース領域に接続されている。
同様に、ドレイン電極18は、第1層間絶縁膜21とゲート絶縁膜20とを貫通するコンタクトホール23を介して半導体層15のドレイン領域に接続されている。ソース電極17およびドレイン電極18の材料としては、上述のゲート電極16と同様の導電性材料が用いられる。第1層間絶縁膜21上に、ソース電極17およびドレイン電極18を覆うように第2層間絶縁膜24が形成されている。第2層間絶縁膜24の材料としては、上述の第1層間絶縁膜21と同様の材料、もしくは有機絶縁性材料が用いられる。
第2層間絶縁膜24上に、画素電極25が形成されている。画素電極25は、第2層間絶縁膜24を貫通するコンタクトホール26を介してドレイン電極18に接続されている。よって、画素電極25は、ドレイン電極18を中継用電極として半導体層15のドレイン領域に接続されている。画素電極25の材料としては、例えばITO(Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zinc Oxide、インジウム亜鉛酸化物)等の透明導電性材料が用いられる。
一方、カラーフィルター基板10を構成する透明基板29の液晶層11側の面には、ブラックマトリクス30、カラーフィルター31、平坦化層32、対向電極33、配向膜34が順次形成されている。ブラックマトリクス30は、画素間領域において光を遮断する機能を有している。ブラックマトリクス30は、Cr(クロム)やCr/酸化Crの多層膜等の金属、もしくはカーボン粒子を感光性樹脂に分散させたフォトレジストで形成されている。カラーフィルター31には、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色の色素が含まれている。R,G,Bのいずれか一つのカラーフィルター31が、TFT基板9上の一つの画素電極25に対向して配置されている。
平坦化層32は、ブラックマトリクス30およびカラーフィルター31を覆う絶縁膜で構成されている。平坦化層32は、ブラックマトリクス30およびカラーフィルター31によってできる段差を緩和して平坦化する機能を有している。平坦化層32上には、対向電極33が形成されている。対向電極33の材料としては、画素電極25と同様の透明導電性材料が用いられる。対向電極33上の全面に、水平配向規制力を有する配向膜34が形成されている。カラーフィルター31は、R、G、Bの3色以上の多色構成としても良い。
TFT基板9を構成する透明基板14と第1偏光板3との間には、第1位相差板13が設けられている。カラーフィルター基板10を構成する透明基板29と第2偏光板5との間には、第2位相差板8が設けられている。これら第1位相差板13、第2位相差板8は、液晶層11により生じる光の位相差を補償するためのものである。
図3に示すように、バックライト2は、発光ダイオード、冷陰極管等の光源36と、アクリル樹脂等からなる導光体37と、リフレクター35と、反射シート38と、プリズムシート50と、を備えている。光源36は、平面形状が矩形状の導光体37の一つの端面37aに配置され、導光体37の端面37aに向けて光を射出する。導光体37は、端面37aから入射した光を内部で伝搬させつつ、前面37bから射出させる。リフレクター35は、光源36から射出される光のうち、導光体37の端面37a以外の方向に向けて射出される光を、導光体37の端面37aに向けて反射させる。反射シート38は、導光体37の背面37cから射出される光を反射させ、導光体37の背面37cから再入射させる。プリズムシート50は、互いに平行に配置された複数の三角柱状のプリズム構造体42aを備えている。プリズムシート50は、導光体37の前面37bから光が入射したとき、この光の進行方向を液晶パネル4の法線方向に近い方向に変えて射出させる。本実施形態のバックライト2は、光源36が導光体37の端面37aに配置されたエッジライト型のバックライトである。
本実施形態のバックライト2は、光の射出方向を制御して指向性を持たせたバックライト、いわゆる指向性バックライトである。具体的には、導光体37の厚みは光源36が配置された端面37aから反対側の端面37dに向けて漸次薄くなっている。すなわち、導光体37の前面37bと背面37cとは互いに平行でなく、導光体37を側面から見た形状は楔状である。導光体37の端面37aから入射した光は、導光体37の前面37bと背面37cとの間で反射を繰り返しつつ内部をy軸方向に進行する。仮に導光板が平行平板であったとすると、導光板の前面および背面に対する光の入射角は何回反射を繰り返しても一定である。これに対して、本実施形態のように、導光体37が楔状である場合、導光体37の前面37bおよび背面37cで光が1回反射する毎に入射角が小さくなる。
このとき、例えば導光体37を構成するアクリル樹脂の屈折率が1.5、空気の屈折率を1.0とすると、導光体37の前面37bにおける臨界角、すなわち導光体37を構成するアクリル樹脂と空気との界面における臨界角は、Snellの法則から約42°となる。
導光体37に入射した直後の光が前面37bに入射した際、前面37bへの光Lの入射角が臨界角である42°よりも大きい間は全反射条件を満たすため、光Lは前面37bで全反射する。その後、光Lが前面37bと背面37cとの間で全反射を繰り返し、前面37bへの光Lの入射角が臨界角である42°よりも小さくなった時点で全反射条件を満たさなくなり、光Lは外部空間に射出される。したがって、光Lは導光体37の前面37bに対して略一定の射出角度をもって射出する。このように、バックライト2は、yz平面内において狭い配光分布を有し、yz平面内での指向性を持つ。一方、バックライト2は、xz平面内においてはyz平面内での配光分布よりも広い配光分布を有し、xz平面内での指向性を持たない。
導光体37に入射した直後の光が前面37bに入射した際、前面37bへの光Lの入射角が臨界角である42°よりも大きい間は全反射条件を満たすため、光Lは前面37bで全反射する。その後、光Lが前面37bと背面37cとの間で全反射を繰り返し、前面37bへの光Lの入射角が臨界角である42°よりも小さくなった時点で全反射条件を満たさなくなり、光Lは外部空間に射出される。したがって、光Lは導光体37の前面37bに対して略一定の射出角度をもって射出する。このように、バックライト2は、yz平面内において狭い配光分布を有し、yz平面内での指向性を持つ。一方、バックライト2は、xz平面内においてはyz平面内での配光分布よりも広い配光分布を有し、xz平面内での指向性を持たない。
図1に示すように、バックライト2と液晶パネル4との間には、偏光子として機能する第1偏光板3が設けられている。ここで、x軸方向の正方向を基準として反時計回りに角度を表すとすると、第1偏光板3の透過軸P1は135°−315°方向に設定されている。液晶パネル4と視野角拡大部材6との間には、検光子として機能する第2偏光板5が設けられている。第2偏光板5の透過軸P2は、第1偏光板3の透過軸P1と直交するように配置されており、45°−225°方向に設定されている。第1偏光板3の透過軸P1と第2偏光板5の透過軸P2とは、クロスニコルの配置となっている。
TFT基板9の配向膜27には、配向制御方向が135°−315°方向となるように、ラビング等の配向処理がなされている。図1において、配向膜27の配向制御方向を矢印H1で示す。一方、カラーフィルター基板10の配向膜34には、配向制御方向が45°−225°方向となるように、ラビング等の配向処理がなされている。図1において、配向膜34の配向制御方向を矢印H2で示す。
液晶パネル4の画素電極25と対向電極33との間に電圧が印加されていないときには、図4(A)に示すように、液晶層11を構成する液晶分子Mは2つの配向膜27,34間で90°ツイストした状態となる。このとき、135°−315°方向の透過軸P1を有する第1偏光板3を透過した直線偏光LP1の偏光面が液晶層11の持つ旋光性により90°回転し、45°−225°方向の透過軸P2を有する第2偏光板5を透過する。その結果、電圧無印加時には白表示となる。
画素電極25と対向電極33との間に電圧が印加されたときには、図4(B)に示すように、液晶層11を構成する液晶分子Mは2つの配向膜27,34間で電界に沿った方向に立ち上がった状態となる。このとき、135°−315°方向の透過軸P1を有する第1偏光板3を透過した直線偏光の偏光面は回転しないため、45°−225°方向の透過軸P2を有する第2偏光板5を透過しない。その結果、電圧印加時には黒表示となる。以上のように、画素毎に電圧の印加/無印加を制御することにより白表示と黒表示とを切り替え、画像を表示することができる。
次に、視野角拡大部材6について詳細に説明する。
図5(A)、(B)は、視野角拡大部材6を視認側から見た斜視図である。なお、図を見やすくするため、図5(A)については、遮光部40及び中空部43の図示を省略しており、図5(B)については、光散乱部80の孔83及び散乱体82の図示を省略している。図6(A)は、視野角拡大部材6の断面図であり、図6(B)は、視野角拡大部材6を光射出側から見た遮光部40の説明図であり、図6(C)は、視野角拡大部材6を光入射側から見た平面図であり、図6(D)は、視野角拡大部材6を視認側から見たときの平面図である。なお、図6(D)において、光散乱部80に形成された孔83の基材側の外形が実線で示され、遮光部40の外形の領域が破線で示されている。
図5(A)、(B)は、視野角拡大部材6を視認側から見た斜視図である。なお、図を見やすくするため、図5(A)については、遮光部40及び中空部43の図示を省略しており、図5(B)については、光散乱部80の孔83及び散乱体82の図示を省略している。図6(A)は、視野角拡大部材6の断面図であり、図6(B)は、視野角拡大部材6を光射出側から見た遮光部40の説明図であり、図6(C)は、視野角拡大部材6を光入射側から見た平面図であり、図6(D)は、視野角拡大部材6を視認側から見たときの平面図である。なお、図6(D)において、光散乱部80に形成された孔83の基材側の外形が実線で示され、遮光部40の外形の領域が破線で示されている。
視野角拡大部材6は、図5に示すように、基材39と、基材39の一方の面(視認側と反対側の面、図5において下面)に形成された複数の遮光部40と、基材39の一方の面に形成された光拡散部41と、基材39の他方の面(視認側の面、図5において上面)に形成された光散乱部80(光散乱層)と、から構成されている。視野角拡大部材6は、光拡散部41が設けられた側を第2偏光板5に向け、光散乱部80の側を視認側に向けた姿勢で第2偏光板5上に接着剤層42により固定されている。
光透過性の基材39としては、一般に、熱可塑性ポリマーや熱硬化性樹脂、光重合性樹脂などの樹脂類など光透過性材料が用いられる。アクリル系ポリマー、オレフィン系ポリマー、ビニル系ポリマー、セルロース系ポリマー、アミド系ポリマー、フッ素系ポリマー、ウレタン系ポリマー、シリコーン系ポリマー、イミド系ポリマー等などからなる適宜な透明樹脂製の基材を用いることができる。例えばトリアセチルセルロース(TAC)フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、シクロオレフィンポリマー(COP)フィルム、ポリカーボネート(PC)フィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム等の透明樹脂製の基材が好ましく用いられる。
基材39は、後述する製造プロセスにおいて、後で遮光部40、光拡散部41、光散乱部80の材料を塗布する際の下地となるものであり、製造プロセス中の熱処理工程における耐熱性と機械的強度とを備える必要がある。したがって、基材39には、樹脂製の基材の他、ガラス製の基材等を用いても良い。ただし、基材39の厚さは耐熱性や機械的強度を損なわない程度に薄い方が好ましい。その理由は、基材39の厚さが厚くなる程、表示のボヤケが生じるおそれがあるからである。また、基材39の全光線透過率は、JIS K7361−1の規定で90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られる。本実施形態では、基材39の一例として厚さが100μmの透明樹脂製基材であるPETフィルムを用いる。
複数の遮光部が、図6(A)、(B)に示すように、基材39の一方の面(視認側と反対側の面)に点在するように形成されている。この遮光部40は、基材39の一方の面のうち光拡散部41の形成領域以外の領域に形成されている。本実施形態では、基材39の法線方向から見たときの各遮光部40の平面形状は円形である。これらの遮光部40は、それぞれ大きさが異なり、種々の直径を有している。また、これらの遮光部40は、非周期的、具体的にはランダムに配置されている。
遮光部40は、一例として、カーボンブラックを含有するブラックレジスト等の光吸収性および感光性を有する黒色の顔料、染料、樹脂等からなる層で構成されている。カーボンブラックを含有する樹脂等を用いた場合、遮光部40を構成する膜を印刷工程で成膜できるため、材料使用量が少ない、スループットが高い等の利点が得られる。その他、Cr(クロム)やCr/酸化Crの多層膜等の金属膜を用いても良い。この種の金属膜もしくは多層膜を用いた場合、これらの膜の光学密度が高いため、薄膜で十分に光を吸収するという利点が得られる。
図6(A)に示すように、光拡散部41が、基材39の一方の面における遮光部40の形成領域以外の領域に形成されている。光拡散部41は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の光透過性および感光性を有する有機材料で構成されている。これら樹脂に重合開始剤、カップリング剤、モノマー、有機溶媒などを混合した透明樹脂製の混合物を用いることができる。さらに、重合開始剤は、安定剤、禁止剤、可塑剤、蛍光増白剤、離型剤、連鎖移動剤、他の光重合性単量体等のような各種の追加成分を含んでいてもよい。その他、特許第4129991号記載の材料を用いることができる。また、透明樹脂の全光線透過率は、JIS K7361−1の規定で90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られる。光拡散部41の高さ(厚さ)は遮光部40の厚さよりも十分大きく設定されている。本実施形態の場合、光拡散部41の高さは一例として25μm程度であり、遮光部40の厚さは一例として150nm程度である。
遮光部40の形成領域には、基材39の一方の面に平行な平面で切断したときの断面積が遮光部40側で大きく、遮光部40から離れるにつれて漸次小さくなる形状の空間である中空部43が形成されている。すなわち、中空部43は、基材39側から見たとき、いわゆる順テーパ状の円錐台状の形状を有している。中空部43の内部は空気で満たされている。したがって、基材39の一方の面側において中空部43以外の部分、すなわち透明樹脂が連続して壁状に存在する部分が、光の拡散に寄与する光拡散部41である。光拡散部41に入射した光は、光拡散部41と中空部43との側面41c(界面)で全反射しつつ、光拡散部41の内部に略閉じこめられた状態で導光し、基材39を介して外部に射出される。
図6(A)、(C)に示すように、複数の遮光部40に対応する複数の中空部43のうち、少なくとも一部の中空部43の開口の少なくとも一部において、光拡散部41の一部が開口の内側に向けて突出している。すなわち、光拡散部41の基材39と反対側の端部が庇状に突出している。以下の説明では、光拡散部41の一部が開口の内側に向けて突出した部分を突起部44と称する。本実施形態の場合、図6(C)に示すように、複数の中空部43のうち、直径が比較的小さい一部の中空部43に突起部44が形成されており、直径が比較的大きい残りの中空部43には突起部44が形成されていない。ただし、複数の中空部43のうち、いずれの中空部43に突起部44が形成されているかは任意でよく、全ての中空部43に突起部44が形成されていてもよい。
本実施形態の場合、一部の中空部43(図6(A)に符号43aで示す中空部)においては、突起部44が開口の中心までは達しておらず、中空部43の中心は開口している。すなわち、一部の中空部43の開口は、突起部44の存在により小さく窄まっているものの、完全に塞がってはいない。また、他の中空部43(図6(A)に符号43bで示す中空部)においては、突起部44が開口の中心まで延在し、中空部43の開口が完全に塞がっている。さらに他の中空部43(図6(A)に符号43cで示す中空部)においては、突起部44が存在していない。このように、3種類の中空部43a,43b,43cが混在した構成でもよいし、少なくとも突起部44を有する1種類もしくは2種類の中空部43a,43bを含む構成でもよい。なお、図5においては、図面を見やすくするため、突起部44の図示を省略している。
光散乱部80は、図6(A)に示したように、基材39の他方の面(視認側の面)に形成されている。光散乱部80は、光硬化樹脂81の内部に多数の散乱体82が分散されて構成されている。光散乱部80の厚み(Z軸方向の寸法)は一例として20μm程度であり、球状の散乱体82の球径は0.5〜20μm程度である。光散乱部80は、光拡散部41で拡散された光を等方的に拡散しさらに広角に広げる。光散乱部80は、基材39の他方の面の全面には形成されておらず、部分的に形成されている。
本実施形態においては、光散乱部80は層状に形成されるとともに、この層状の光散乱部80を貫通する複数の孔83が形成されている。具体的には、光散乱部80には、図5及び図6(A)に示すように、光散乱部80の視認側から基材39側まで連通(貫通)した複数の孔83が形成されている。これらの複数の孔83は、図6(A)、(D)に示すように、基材39と接する遮光部40の面積よりも、光散乱部80に形成された孔83の基材側の面積の方が小さくなるように設定されている。また、図6(D)に示すように視認側から見て、遮光部40の内方に光散乱部80の孔83が配置されるようになっている。
光硬化樹脂には、例えば、(メタ)アクリレート系光硬化樹脂、イミド系光硬化樹脂、シリコーン系光硬化樹脂等を用いることができる。
散乱体82には、例えばアクリルビーズを用いることができるが、これに限らず、アクリル系ポリマー、オレフィン系ポリマー、ビニル系ポリマー、セルロース系ポリマー、アミド系ポリマー、フッ素系ポリマー、ウレタン系ポリマー、シリコーン系ポリマー、イミド系ポリマーなどからなる樹脂片、ガラスビーズ等の適宜な透明の物質で構成されていてもよい。また、これら透明な物質以外でも、光の吸収の無い散乱体、反射体を用いることができる。あるいは、散乱体82を光拡散部41内に拡散させた気泡としてもよい。個々の散乱体82の形状は、例えば、球形、楕円球形、平板形、多角形立方体など、各種形状に形成することができる。散乱体82のサイズも均一あるいは不均一になるように形成されていればよい。
視野角拡大部材6は、図5に示したように、基材39が視認側に向くように配置されるため、図7に示すように、光拡散部41の互いに平行な2つの対向面のうち、面積の小さい方の面(基材39に接する側の面)が光射出端面41bとなり、面積の大きい方の面(基材39と反対側の面)が光入射端面41aとなる。光拡散部41の側面41c(光拡散部41と中空部43との界面)の傾斜角度θ(光射出端面41bと側面41cとのなす角)は41°〜89°の範囲に設定される。特に、傾斜角度θは60°〜85°程度が好ましい。ただし、光拡散部41の側面41cの傾斜角度は、入射光の損失がそれ程大きくなく、入射光を十分に拡散することが可能な角度であれば、特に限定されない。本実施形態では、図6(A)に示すように、光拡散部41の複数の側面41cの傾斜角度θがそれぞれ異なる。
本実施形態の場合、中空部43には空気が存在しているため、光拡散部41を例えば透明アクリル樹脂で形成したとすると、光拡散部41の側面41cは透明アクリル樹脂と空気との界面となる。ここで、光拡散部41と中空部43との界面の屈折率差は、中空部43が空気で充填されている場合が、他の一般的な低屈折率材料で充填されている場合と比べて最も大きい。したがって、Snellの法則より、中空部43が空気で充填されている場合、光拡散部41の側面41cで光が全反射する入射角範囲は最も広くなる。その結果、光の損失がより抑えられ、高い輝度を得ることができる。なお、中空部43には、空気に代えて、アルゴン、窒素等の不活性ガスが充填されていても良い。もしくは、中空部43の内部が真空状態であっても良い。これらの場合も、上記の効果が得られる。
基材39の屈折率と光拡散部41の屈折率とは略同等であることが望ましい。その理由は、例えば基材39の屈折率と光拡散部41の屈折率とが大きく異なっていると、光入射端面41aから入射した光が光拡散部41から射出しようとする際に光拡散部41と基材39との界面で不要な光の屈折や反射が生じて、所望の視野角が得られない、射出光の光量が減少する、等の不具合が生じるおそれがあるからである。
図7の矢印LBおよびLCに示す光のように、光拡散部41の側面41cに対して臨界角を超える角度で入射した入射光は、光拡散部41の側面41cで全反射して光拡散部41を透過し、観察者側へ射出される。また、図7の矢印LAに示す光のように、側面41cに入射することなく光拡散部41を透過する入射光は、そのまま観察者側へ射出される。一方、図7の矢印LDで示す光のように、臨界角以下の角度で入射した入射光は光拡散部41の側面41cで全反射せず、光拡散部41の側面41cを透過する。
本実施形態の場合、光拡散部41以外の領域に光吸収性を有する遮光部40が設けられているので、光拡散部41の側面41cを透過した光は遮光部40で吸収される。そのため、迷光などによって表示のボヤケが生じたり、コントラストが低下したりすることはない。しかしながら、光拡散部41の側面41cを透過する光が増えると、視認側に射出される光量が少なくなり、輝度の高い画像が得られない。そこで、本実施形態の液晶表示装置1においては、光拡散部41の側面41cに臨界角以下で入射しないような角度で光を射出するバックライト、いわゆる指向性バックライトを用いることが好ましい。
次に、上記構成の液晶表示装置1の製造方法について説明する。
液晶パネル4の製造工程の概略を説明すると、最初に、TFT基板9とカラーフィルター基板10をそれぞれ作製する。その後、TFT基板9のTFT19が形成された側の面とカラーフィルター基板10のカラーフィルター31が形成された側の面とを対向させて配置し、TFT基板9とカラーフィルター基板10とをシール部材を介して貼り合わせる。その後、TFT基板9とカラーフィルター基板10とシール部材とによって囲まれた空間内に液晶を注入する。そして、このようにしてできた液晶パネル4の両面に、光学接着剤等を用いて第1位相差板13、第1偏光板3、第2位相差板8、第2偏光板5をそれぞれ貼り合わせる。以上の工程を経て、液晶パネル4が完成する。
なお、TFT基板9やカラーフィルター基板10の製造方法には従来から公知の方法が用いられるため、説明を省略する。
液晶パネル4の製造工程の概略を説明すると、最初に、TFT基板9とカラーフィルター基板10をそれぞれ作製する。その後、TFT基板9のTFT19が形成された側の面とカラーフィルター基板10のカラーフィルター31が形成された側の面とを対向させて配置し、TFT基板9とカラーフィルター基板10とをシール部材を介して貼り合わせる。その後、TFT基板9とカラーフィルター基板10とシール部材とによって囲まれた空間内に液晶を注入する。そして、このようにしてできた液晶パネル4の両面に、光学接着剤等を用いて第1位相差板13、第1偏光板3、第2位相差板8、第2偏光板5をそれぞれ貼り合わせる。以上の工程を経て、液晶パネル4が完成する。
なお、TFT基板9やカラーフィルター基板10の製造方法には従来から公知の方法が用いられるため、説明を省略する。
以下、視野角拡大部材6の製造方法を中心に説明する。
最初に、図8(A)に示すように、厚さが100μmのポリエチレンテレフタレートの基材39を準備し、スピンコート法を用いて、この基材39の一面に遮光部材料としてカーボンを含有したブラックネガレジストを塗布し、膜厚150nmの塗膜45を形成する。次いで、上記の塗膜45を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度90℃で塗膜45のプリベークを行う。これにより、ブラックネガレジスト中の溶媒が揮発する。
最初に、図8(A)に示すように、厚さが100μmのポリエチレンテレフタレートの基材39を準備し、スピンコート法を用いて、この基材39の一面に遮光部材料としてカーボンを含有したブラックネガレジストを塗布し、膜厚150nmの塗膜45を形成する。次いで、上記の塗膜45を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度90℃で塗膜45のプリベークを行う。これにより、ブラックネガレジスト中の溶媒が揮発する。
次いで、露光装置を用い、平面形状が円形の複数の開口パターン46が形成されたフォトマスク47を介して塗膜45に光LRを照射し、露光を行う。このとき、波長365nmのi線、波長404nmのh線、波長436nmのg線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は100mJ/cm2とする。本実施形態のフォトマスク47は、図8(A)に示すように、平面形状が円形の複数の開口パターン46がランダムに配置されている。このフォトマスク47を介してブラックネガレジストの塗膜45に光LRを照射し、現像することによって、図8(B)に示すように、基材39上にランダムに配置された複数の遮光部40が形成される。
フォトマスク47を用いて露光を行った後、専用の現像液を用いてブラックネガレジストからなる塗膜45の現像を行い、100℃で乾燥し、図8(B)に示すように、平面形状が円形の複数の遮光部40を基材39の一面に形成する。本実施形態の場合、次工程でブラックネガレジストからなる遮光部40をマスクとして透明ネガレジストの露光を行い、中空部43を形成する。そのため、フォトマスク47の開口パターン46の位置が中空部43の形成位置に対応する。円形の遮光部40は次工程の光拡散部41の非形成領域(中空部43)に対応する。
フォトマスク47の複数の開口パターン46は、それぞれ直径が異なる数10μm程度の円形のパターンであり、隣接する開口パターン46間の間隔(ピッチ)も数10μm程度でそれぞれ異なる。ただし、開口パターン46間のピッチは液晶パネル4の画素の間隔(ピッチ、例えば150μm)よりも小さいことが望ましい。これにより、画素内に少なくとも1つの遮光部40が形成されるので、例えばモバイル機器等に用いる画素ピッチが小さい液晶パネルと組み合わせたときに広視野角化を図ることができる。
本実施形態では、ブラックネガレジストを用いたフォトリソグラフィー法によって遮光部40を形成したが、この構成に代えて、本実施形態の開口パターン46と遮光パターンとが反転したフォトマスクを用いれば、光吸収性を有するポジレジストを用いることもできる。もしくは、蒸着法や印刷法、インクジェット法等を用いて遮光部40を直接形成しても良い。
次いで、図9(C)に示すように、スピンコート法を用いて、遮光部40の上面に光拡散部材料としてアクリル樹脂からなる透明ネガレジストを塗布し、膜厚25μmの塗膜49を形成する。
次いで、上記の塗膜49を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜49のプリベークを行う。これにより、透明ネガレジスト中の溶媒が揮発する。
次いで、上記の塗膜49を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜49のプリベークを行う。これにより、透明ネガレジスト中の溶媒が揮発する。
次いで、基材39側から遮光部40をマスクとして塗膜49に拡散光F1を照射し、露光を行う。このとき、波長365nmのi線、波長404nmのh線、波長436nmのg線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は600mJ/cm2とする。露光装置から射出された平行光を拡散光F1として基材39に照射する手段としては、例えば露光装置から射出された光の光路上にヘイズ50程度の拡散板を配置すれば良い。拡散光F1で露光を行うことにより、塗膜49は、遮光部40間の開口部から放射状に露光され、光拡散部41の逆テーパ状の側面41cが形成される。
その後、上記の塗膜49を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜49のポストエクスポージャーベイク(PEB)を行う。
その後、上記の塗膜49を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜49のポストエクスポージャーベイク(PEB)を行う。
次いで、専用の現像液を用いて透明ネガレジストからなる塗膜49の現像を行い、100℃でポストベークし、図8(D)に示すように、複数の中空部43を有する光拡散部41を基材39の一面に形成する。本実施形態では、図8(C)に示したように、拡散光F1を用いて露光を行っているので、塗膜49を構成する透明ネガレジストが遮光部40の非形成領域から外側に広がるように放射状に露光される。これにより、順テーパ状の中空部43が形成され、光拡散部41は逆テーパ状の形状となる。光拡散部41の側面41cの傾斜角度は拡散光Fの拡散の度合いで制御できる。
ここで用いる光F1として、拡散光、もしくは平行光、もしくは特定の射出角度における強度が他の射出角度における強度と異なる光、すなわち特定の射出角度に強弱を有する光を用いることができる。平行光を用いた場合、光拡散部41の側面41cの傾斜角度が例えば60°〜85°程度の単一の傾斜角度となる。拡散光Fを用いた場合には、傾斜角度が連続的に変化する、断面形状が曲線状の傾斜面となる。特定の射出角度に強弱を有する光を用いた場合には、その強弱に対応した斜面角度を有する傾斜面となる。このように、光拡散部41の側面41cの傾斜角度を調整することができる。これにより、視野角拡大部材6の光拡散性を、目的とする視認性が得られるように調整することが可能となる。
上記の製造工程において、平面寸法が異なる遮光部40を形成することに伴い、平面寸法が異なる中空部43が形成される。このとき、中空部43の寸法の分布を適切に設定することにより、直径が比較的小さい一部の中空部43では光拡散部41を構成する塗膜49の現像残り(バリ)が発生し、突起部44が形成される。図6(C)に示した突起部44の中央の孔は現像液に溶解した塗膜49の溶液が流れ出た痕跡である。もしくは、現像後のポストベークや他の熱処理工程を加えることにより、光拡散部41を構成する塗膜49の角をだれさせることにより突起部44を形成してもよい。
次いで、図8(E)に示すように、基材39の他方の面側に散乱体82を含有する光硬化樹脂81を塗布し、塗膜85(光硬化樹脂層)を形成する。
そして、図8(F)に示すように、基材の一方の面側(背面側)から、遮光部の形成領域以外の領域の基材を通してUV光(紫外光)F2を入射し、塗膜85(光硬化樹脂)を露光する。なお、図8(E)〜図8(G)においては、図8(A)〜(D)とは上下面が逆に図示されている。
そして、図8(F)に示すように、基材の一方の面側(背面側)から、遮光部の形成領域以外の領域の基材を通してUV光(紫外光)F2を入射し、塗膜85(光硬化樹脂)を露光する。なお、図8(E)〜図8(G)においては、図8(A)〜(D)とは上下面が逆に図示されている。
さらに、この紫外光F2の照射が終了した塗膜85(光硬化樹脂)を現像することによって、図8(G)に示すように、基材39の他方の面側に光散乱部80を形成することができる。なお、図8(G)においては、図面を見やすくするために、遮光部40と中空部43の図示が省略されている。
このとき、塗膜85のうち、紫外光F2が照射された領域のみに光散乱部80が形成され、紫外光F2が照射されなかった領域には孔83が形成されることになる。また、紫外光F2は光拡散部41によって広がりをもって出射されたり、斜め方向から出射されたりするため、紫外光F2が当たらない塗膜85の基材側の領域は、遮光部40の面積よりも狭くなっている。したがって、光散乱部80に形成され、各々の遮光部40と対向する孔83の基材39側の面積は、遮光部40の面積よりも小さくなる。
このとき、塗膜85のうち、紫外光F2が照射された領域のみに光散乱部80が形成され、紫外光F2が照射されなかった領域には孔83が形成されることになる。また、紫外光F2は光拡散部41によって広がりをもって出射されたり、斜め方向から出射されたりするため、紫外光F2が当たらない塗膜85の基材側の領域は、遮光部40の面積よりも狭くなっている。したがって、光散乱部80に形成され、各々の遮光部40と対向する孔83の基材39側の面積は、遮光部40の面積よりも小さくなる。
なお、上述のようにして塗膜85(光硬化樹脂)に紫外光F2を照射する際に、紫外光F2の入射角度を調節することによって、光散乱部80の形成領域を調節することができる。具体的には、基材39の面に垂直な方向と平行に近い光線を入射した場合には、図9(A)、(B)に示すように、紫外線F2の入射角度によって照射領域を制御することができる。特に、図9(B)に示すように、光入射端面41aに対して斜め方向から紫外光を入射させると、塗膜85の硬化する領域がより広くなるので、光拡散特性を向上させる場合に好ましい。
塗膜85に対する紫外光F2の照射面積が比較的狭くなり、硬化する領域が狭くなる。なお、基材39が薄い場合にも同様に塗膜85に対する紫外光F2の照射面積が比較的狭くなり、硬化する領域が狭くなる。
一方、基材39の面に対して傾斜角度の大きい光が入射した場合には、図9(B)に示すように、塗膜85(光硬化樹脂)に対する紫外光F2の照射面積が比較的広くなり、硬化する領域が広くなる。
塗膜85に対する紫外光F2の照射面積が比較的狭くなり、硬化する領域が狭くなる。なお、基材39が薄い場合にも同様に塗膜85に対する紫外光F2の照射面積が比較的狭くなり、硬化する領域が狭くなる。
一方、基材39の面に対して傾斜角度の大きい光が入射した場合には、図9(B)に示すように、塗膜85(光硬化樹脂)に対する紫外光F2の照射面積が比較的広くなり、硬化する領域が広くなる。
以上、図8(A)〜(G)の工程を経て、本実施形態の視野角拡大部材6が完成する。
視野角拡大部材6の全光線透過率は、90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られ、視野角拡大部材6に求められる光学性能を十分に発揮できる。全光線透過率は、JIS K7361−1の規定によるものである。なお、本実施形態では、液体状のレジストを用いる例を挙げたが、この構成に代えて、フィルム状のレジストを用いても良い。
視野角拡大部材6の全光線透過率は、90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られ、視野角拡大部材6に求められる光学性能を十分に発揮できる。全光線透過率は、JIS K7361−1の規定によるものである。なお、本実施形態では、液体状のレジストを用いる例を挙げたが、この構成に代えて、フィルム状のレジストを用いても良い。
最後に、完成した視野角拡大部材6を、図6(A)に示すように、基材39を視認側に向け、光拡散部41を第2偏光板5に対向させた状態で、接着剤層42を介して液晶パネル4に貼付する。
以上の工程により、本実施形態の液晶表示装置1が完成する。
以上の工程により、本実施形態の液晶表示装置1が完成する。
次に、視野角拡大部材6の視野角拡大効果について説明する。
本実施形態の場合、図10(A)に示すように、視野角拡大部材6の最表面には光散乱部80が配置されている。これにより、光拡散部41の光入射端面41aに対して垂直に入射する光F3は、光拡散部41で拡散した後、光散乱部80でさらに拡散する。このため、光散乱部80からは様々な角度の光が射出される。
本実施形態の場合、図10(A)に示すように、視野角拡大部材6の最表面には光散乱部80が配置されている。これにより、光拡散部41の光入射端面41aに対して垂直に入射する光F3は、光拡散部41で拡散した後、光散乱部80でさらに拡散する。このため、光散乱部80からは様々な角度の光が射出される。
これに対して、図10(B)に示すように、光散乱部80が配置されていない視野角拡大部材6Xの場合、光拡散部41Xの光入射端面41Xaに対して垂直に入射する光F3が光射出端面41Xbから特定の拡散角度に集中して射出される。その結果、広い角度範囲に均一に光を拡散させることができず、特定の視野角のみでしか明るい表示が得られない。
このように、本実施形態の場合、視野角拡大部材6の最表面には光散乱部80が配置されているため、光の拡散角度を1つに集中させないようにできる。その結果、視野角拡大部材6の光拡散特性をよりなだらかにすることができ、広い視野角で明るい表示が得られる。
このように、本実施形態の場合、視野角拡大部材6の最表面には光散乱部80が配置されているため、光の拡散角度を1つに集中させないようにできる。その結果、視野角拡大部材6の光拡散特性をよりなだらかにすることができ、広い視野角で明るい表示が得られる。
さらに、本実施形態においては、基材39の他方の面に形成された光散乱部80には、視認側から基材まで連通した複数の孔83が形成されている。基材39の他方の面の全面に光散乱部80Xが形成されている場合には、図11(A)に示すように、視認側からの光F4(外光)が光散乱部80に入射すると、外光F4は光散乱部80で反射散乱(後方散乱)されて視認側へと光が進行し、視認者に外光F4の散乱光が認識されることになり、液晶表示の視認性が悪化する。本実施形態においては、上述のように、光散乱部80には孔83が形成されており、この孔83に視認側から入射した光F4(外光)は、図11(B)に示すように、遮光部40に吸収され反射散乱を生じないので、基材39の全面に光散乱部80が形成されている場合と比較して、視認側からの光F4の反射散乱を抑制することができ、視認性が良好となる。
また、本実施形態においては、光拡散部41に対向する位置に光散乱部80が形成されているので、背面側からの光の光拡散特性を損ねることなく、視認側からの光の反射散乱を抑制することができる。つまり、本実施形態の視野角拡大部材6(光拡散部材)は、背面側からの光の光拡散特性と、視認側からの光の反射散乱の特性を両立することができる。
さらに、本実施形態においては、光散乱部80が基材39と接する遮光部40の面積よりも、光散乱部80に形成された孔52の基材39側に形成される面積の方が小さくなるように設定されている。また、視認側から見て(平面視において)、遮光部40の内方に光散乱部80の孔83が配置されるようになっている。
図12(A)に示すように、遮光部40と対向する位置において、基材39側の孔83の面積が、遮光部40と同一面積とされている場合は、背面側からの光F5が光散乱部80に散乱されない場合がある。一方、本実施形態の光散乱部80は、図12(B)に示すように、背面側から基材39の面に対して斜め方向から入射する光F5を光散乱部80によって散乱することができるので、より光拡散特性を向上させることができる。
図12(A)に示すように、遮光部40と対向する位置において、基材39側の孔83の面積が、遮光部40と同一面積とされている場合は、背面側からの光F5が光散乱部80に散乱されない場合がある。一方、本実施形態の光散乱部80は、図12(B)に示すように、背面側から基材39の面に対して斜め方向から入射する光F5を光散乱部80によって散乱することができるので、より光拡散特性を向上させることができる。
本実施形態に係る視野角拡大部材6によれば、視野角拡大部材6に入射した光は、視野角拡大部材6に入射する前よりも角度分布が広がった状態で視野角拡大部材6から射出される。したがって、観察者が液晶パネル4の正面方向(法線方向)から視線を傾けていっても良好な表示を視認することができる。特に本実施形態の場合、光拡散部41の側面41c(反射面)の平面形状が円形であるため、液晶パネル4の画面の法線方向を中心とした全ての方位に角度分布が広がる。そのため、観察者は全ての方位で良好な表示を視認することができる。
さらに、視野角拡大部材6に対して、視認側から入射した光のうち、光散乱部80に形成された孔に入射する光は、遮光部40によって吸収される。したがって、観察者が、液晶パネル4の正面方向から見た場合に、視認側から反射散乱される光が抑制されるため、視認性を向上させることができる。
さらに、視野角拡大部材6に対して、視認側から入射した光のうち、光散乱部80に形成された孔に入射する光は、遮光部40によって吸収される。したがって、観察者が、液晶パネル4の正面方向から見た場合に、視認側から反射散乱される光が抑制されるため、視認性を向上させることができる。
光拡散部41をパターニングする工程において、仮に透明ネガレジストからなる塗膜49側からフォトマスクを介して光を照射する手法を用いたとする。その場合、微小サイズの遮光部40を形成した基材39とフォトマスクとのアライメント調整が極めて難しく、ずれを生じることが避けられない。その結果、光拡散部41と遮光部40とが重なり、光透過率が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態の場合、遮光部40をマスクとして基材39の背面側から塗膜49に光Fを照射しているため、光拡散部41が遮光部40の非形成領域に自己整合(セルフアライン)した状態で形成される。その結果、光拡散部41と遮光部40とが重なることがなく、光透過率を確実に維持することができる。また、精密なアライメント作業が不要なため、製造に要する時間を短縮できる。
さらに、光散乱部80をパターニングする工程において、遮光部40をマスクとして基材39の背面側から塗膜85(光硬化樹脂)に紫外光を照射しているため、光散乱部80の孔83が、遮光部40と対向する領域の少なくとも一部に自己整合(セルフアライン)によって形成される。その結果、背面側からの光を散乱するとともに、視認側からの外光の散乱を抑制することができる。また、本実施形態においては、光散乱部80の孔53は、各々の遮光部40の面積よりも小さく設定されており、視認側から見てこの孔53は遮光部40の内方に配置されているので、背面側からの光を確実に散乱して、視野角特性を向上させることができる。
また、遮光部40をマスクとして光散乱部80を形成することができ、精密なアライメント作業が不要なため、製造に要する時間を短縮できる。
また、遮光部40をマスクとして光散乱部80を形成することができ、精密なアライメント作業が不要なため、製造に要する時間を短縮できる。
さらに、本実施形態においては、塗膜85(光硬化樹脂)に対して、基材39側から入射される紫外光F2の入射角度を制御することで、塗膜85が紫外光F2に照射される面積を調節できるので、光散乱部80が基材39の他方の面を覆う被覆率を調節することが可能である。このように被覆率を調節することで、背面側からの光の拡散特性と、視認側からの光(外光)の散乱とを制御して所望の特性を有する視野角拡大部材6を製造することができる。
また、遮光部40を基材39に設けなかったとすると、視野角拡大部材6に視認側から入射する外光が中空部43等で反射を繰り返し、これが視認側に散乱光として観測されてしまう。このような外光による散乱は明所での視認性を著しく低下させる。これにより、黒表示時に黒色が白っぽく見える「黒浮き」が発生してコントラストが低下してしまい、好適な画像の観察を行うことができない。これに対し、本実施形態の視野角拡大部材6では、複数の遮光部40を設けたことにより、これらの問題を解消することができる。
なお、第1実施形態においては、視認側から見て、光散乱部80に形成された孔83の基材39側の形状が円形の場合について説明したが、円形に限られるわけではなく、例えば、四角形、長方形、十字型などの形状であっても良い。
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、視野角拡大部材(光拡散部材)106の構成が第1実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、視野角拡大部材106についてのみ説明する。また、同一の構成のものについては同一の符号で記載し、詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、視野角拡大部材(光拡散部材)106の構成が第1実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、視野角拡大部材106についてのみ説明する。また、同一の構成のものについては同一の符号で記載し、詳細な説明を省略する。
図13(A)、(B)に視認側から見た視野角拡大部材106の斜視図を示す。なお、図を見やすくするために、図13(A)では、基材39の下方に視認される光拡散部141の図示を省略している。また、図13(B)では、光散乱部180の図示を省略し、基材139の下方に視認される光拡散部141を破線で示している。
視野角拡大部材106は、図13(A)に示すように、基材39と、基材39の一方の面(視認側と反対側の面)に形成された複数の光拡散部141と、基材39の一方の面に形成された遮光部140(光吸収層)と、基材39の他方の面に形成された光散乱部180と、を備えている。
視野角拡大部材106は、図13(A)に示すように、基材39と、基材39の一方の面(視認側と反対側の面)に形成された複数の光拡散部141と、基材39の一方の面に形成された遮光部140(光吸収層)と、基材39の他方の面に形成された光散乱部180と、を備えている。
光拡散部141は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の光透過性および感光性を有する有機材料で構成されている。また、光拡散部141の全光線透過率は、JIS K7361−1の規定で90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られる。光拡散部141は、水平断面(xy断面)の形状が円形であり、図14(A)に示すように、光射出端面141bとなる基材39側の面の面積が小さく、光入射端面141aとなる基材39と反対側の面の面積が大きく、基材39側から基材39と反対側に向けて水平断面の面積が徐々に大きくなっている。すなわち、光拡散部141は、基材39側から見たとき、いわゆる逆テーパ状の円錐台状の形状を有している。
つまり、この第2実施形態では、第1実施形態において光透過領域とされた光拡散部41に相当する部分の領域に光を透過させない遮光部140を配し、第1実施形態において遮光部40が配置された領域に光を透過させる光拡散部141を配置としたものである。したがって、光拡散部141は、基材39の一方の面に複数個、点在して形成されることになる
光拡散部141は、視野角拡大部材106において光の透過に寄与する部分である。すなわち、光拡散部141に入射した光は、光拡散部141のテーパ状の側面141cで全反射しつつ、光拡散部141の内部に略閉じこめられた状態で導光し、射出される。複数の光拡散部141は、基材39の主面の法線方向から見てランダムに配置されている。
遮光部140は、図14(A)に示すように、基材39の光拡散部141が形成された側の面のうち、複数の光拡散部141の形成領域以外の領域に、層状に形成されている。遮光部140の層厚は、光拡散部141の光入射端面141aから光射出端面141bまでの高さ(寸法)よりも小さく設定されている。本実施形態の場合、遮光部140の層厚は一例として150nm程度であり、光拡散部141の光入射端面141aから光射出端面141bまでの高さは一例として25μm程度である。したがって、隣接する光拡散部141の間の間隙の基材39の一方の面に接する部分には遮光部140が存在し、それ以外の部分には空気が存在している。
光散乱部180は、遮光部140と対向する領域の少なくとも一部には形成されていないようになっている。具体的には、光散乱部180は、図13及び図14(A)に示したように、基材39の他方の面(視認側の面)に、島状に複数形成されている。この光散乱部180は、光硬化樹脂81の内部に多数の散乱体82が分散されて構成されている。光散乱部の厚み(Z軸方向の寸法)は一例として20μm程度であり、球状の散乱体82の球径は0.5〜20μm程度である。光散乱部80は、光拡散部41で拡散された光を等方的に拡散(散乱)しさらに広角に広げる。
第2実施形態においては、これらの複数の光散乱部180の基材39側の面積は、光拡散部141の基材39側の面積よりも大きくなるように設定されており、視認側から見て(基材39の法線方向から見て)図14(B)に示すように、光散乱部180の内方に光拡散部141の基材39側が納まるようになっている。なお、図14(B)において、実線は基材39と接する光散乱部180の外形を示し、破線は基材39と接する光拡散部141の外形を表している。
次に、上記構成の液晶表示装置の製造方法について、図15(A)〜(F)を用いて説明する。以下では、視野角拡大部材6の製造工程を中心に説明する。
最初に、図15(A)に示すように、10cm角で厚さが100μmのトリアセチルセルロースの基材39を準備し、スピンコート法を用いて、この基材39の一方の面に遮光部140の材料としてカーボンを含有したブラックネガレジストを塗布し、膜厚150nmの塗膜45を形成する。
次いで、上記の塗膜45を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度90℃で塗膜45のプリベークを行う。これにより、ブラックネガレジスト中の溶媒が揮発する。
最初に、図15(A)に示すように、10cm角で厚さが100μmのトリアセチルセルロースの基材39を準備し、スピンコート法を用いて、この基材39の一方の面に遮光部140の材料としてカーボンを含有したブラックネガレジストを塗布し、膜厚150nmの塗膜45を形成する。
次いで、上記の塗膜45を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度90℃で塗膜45のプリベークを行う。これにより、ブラックネガレジスト中の溶媒が揮発する。
次いで、露光装置を用い、開口パターン146がランダムに形成されたフォトマスク147を介して塗膜45に光を照射し、露光を行う。このとき、波長365nmのi線、波長404nmのh線、波長436nmのg線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は100mJ/cm2とする。本実施形態の場合、次工程で遮光部140をマスクとして透明ネガレジストの露光を行い、光拡散部141を形成するため、フォトマスク147の開口パターン146の位置が光拡散部141の形成位置に対応する。複数の開口パターン146は全て直径20μm程度の円形パターンである。隣接する開口パターン146の間の間隔は液晶パネル4の画素の間隔(ピッチ)よりも小さいことが望ましい。これにより、画素内に少なくとも1つの光拡散部41が形成されるので、例えばモバイル機器等に用いる画素ピッチが小さい液晶パネルと組み合わせたときに広視野角化を図ることができる。
フォトマスク147を用いて露光を行った後、専用の現像液を用いてブラックネガレジストからなる塗膜45の現像を行い、100℃で乾燥し、図15(B)に示すように、複数の円形の開口部141dを有する遮光部140を基材39の一方の面に形成する。円形の開口部141dは次工程の光拡散部141の形成領域に対応する。
次いで、図15(C)に示すように、基材39を上下反転し、スピンコート法を用いて、遮光部40の上面に光拡散部141の材料としてアクリル樹脂からなる透明ネガレジストを塗布し、膜厚25μmの塗膜49を形成する。
次いで、上記の塗膜49を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜49のプリベークを行う。これにより、透明ネガレジスト中の溶媒が揮発する。
次いで、上記の塗膜49を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜49のプリベークを行う。これにより、透明ネガレジスト中の溶媒が揮発する。
次いで、図15(D)に示すように、基材39側から遮光部140をマスクとして塗膜49に拡散光F1を照射し、露光を行う。このとき、波長365nmのi線、波長404nmのh線、波長436nmのg線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は500mJ/cm2とする。また、露光装置から射出された平行光を拡散光F1として基材に照射する手段としては、例えば露光装置から射出された光の光路上にヘイズ50程度の拡散板を配置すれば良い。
その後、上記の塗膜49を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜49のポストエクスポージャーベイク(PEB)を行う。
その後、上記の塗膜49を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜49のポストエクスポージャーベイク(PEB)を行う。
次いで、専用の現像液を用いて透明ネガレジストからなる塗膜49の現像を行い、100℃でポストベークし、図15(E)に示すように、複数の光拡散部41を基材39の一面に形成する。
次いで、図15(E)に示すように、基材39の他方の面側に散乱体82を含有する光硬化樹脂81を塗布して塗膜85を形成する。
そして、図15(E)に示すように、基材39の一方の面側(背面側)から、遮光部140の形成領域以外の領域の基材39を通してUV光(紫外光)F2を入射し、塗膜85を露光する。
そして、図15(E)に示すように、基材39の一方の面側(背面側)から、遮光部140の形成領域以外の領域の基材39を通してUV光(紫外光)F2を入射し、塗膜85を露光する。
さらに、この紫外光F2の照射が終了した塗膜85を現像することによって、図13に示すように、基材39の他方の面側に光散乱部180を形成することができる。このとき、紫外光F2が照射されて塗膜85の硬化した領域のみに光散乱部180が形成されることになるが、紫外光は、光拡散部141によって広がりをもって出射されたり、斜め方向から出射されたりするため、基材と接する塗膜85の領域のうち紫外光が照射されない領域の面積は、遮光部140の形成面積よりも狭くなる。したがって、各々の光拡散部141と対向する光散乱部180の基材39側の面積は、光拡散部141の基材39側の面積よりも大きくなる。
なお、上述の紫外光を入射する際に、塗膜85に照射される紫外光の入射角度を調節することによって、光散乱部180の形成領域を調節することができる。具体的には、基材39の面に対して傾斜角度の大きい光が入射した場合には、塗膜85の照射される領域をげ、光拡散部141の形成領域を広くすることができるので好ましい。
このようにして、紫外光が照射される領域を調節することで、光散乱部180が基材の他方の面を覆う被覆率を調節することが可能である。このように被覆率を調節することで、光拡散特性と、外光の散乱を制御して所望の特性を有する視野角拡大部材を製造することができるようになっている。
以上、図15(A)〜(E)の工程を経て、本実施形態の視野角拡大部材106が完成する。
このようにして、紫外光が照射される領域を調節することで、光散乱部180が基材の他方の面を覆う被覆率を調節することが可能である。このように被覆率を調節することで、光拡散特性と、外光の散乱を制御して所望の特性を有する視野角拡大部材を製造することができるようになっている。
以上、図15(A)〜(E)の工程を経て、本実施形態の視野角拡大部材106が完成する。
本実施形態に係る視野角拡大部材106によれば、視野角拡大部材106の視認側には光散乱部180が配置されている。これにより、光拡散部141の光入射端面141aに対して垂直に入射する光は、光拡散部141で拡散した後、光散乱部180でさらに拡散する。このため、光散乱部180からは様々な角度の光が射出され、光の拡散角度を1つに集中させないようにできる。その結果、視野角拡大部材6の光拡散特性をよりなだらかにすることができ、広い視野角で明るい表示が得られる。
さらに、本実施形態においては、基材39の他方の面に形成された光散乱部180の面積は、視認側から見て光拡散部141の基材側の面積よりも広く、かつ光射出端面141bと対向する基材39の他方の面側を覆うように形成されているので、光射出端面141bから出射される光を確実に散乱することができ、光拡散特性をより向上させることができる。そして、視認側からの光(外光)は、光散乱部180が形成されていない領域では、遮光部140によって吸収されるので、外光の散乱を抑制することができ、視認性が良好となる。つまり、本実施形態の視野角拡大部材106は、背面側からの光の光拡散特性と、視認側からの光の反射散乱の特性を両立することができる。
なお、第1実施形態及び第2実施形態においては、光硬化樹脂81で構成された塗膜85を露光することによって光散乱部180を得る場合について説明したが、インクジェット法や印刷法を用いて基材39の他方の面の所定の位置に光散乱部を形成しても良い。
なお、第2実施形態においては、視認側から見て、光散乱部の基材と接する側の形状が円形の場合について説明したが、円形に限られるわけではなく、例えば、四角形、長方形、十字型などの形状であっても良い。
〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態について、説明する。なお、視野角拡大部材206以外の構成については、第1実施形態と同様の構成であるので、同一の構成のものについては同一の符号で記載し、詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第3実施形態について、説明する。なお、視野角拡大部材206以外の構成については、第1実施形態と同様の構成であるので、同一の構成のものについては同一の符号で記載し、詳細な説明を省略する。
図16は第3実施形態に係る表示装置201の断面の概略図であり、第1偏光板3と、液晶パネル4と、第2偏光板5と、視野角拡大部材206(光拡散部材)と、バックライト2とが示されており、視野角拡大部材6には光散乱部が形成されている。第1実施形態及び第2実施形態においては、遮光部40、140と対向する領域の少なくとも一部には、光散乱部80、180が形成されておらず、光拡散部41、141と対向する基材の他方の面側の領域を覆う光散乱部80、180を形成する場合について説明した。しかしながら、第3実施形態においては、遮光部や光拡散部と対応するように視野角拡大部材206が形成されていない。つまり第3実施形態において、光散乱部280は、遮光部や光拡散部の配置とは関係なく、基材39の他方の面側に部分的に形成される構成とされている。
図17に、基材の法線方向から見たカラーフィルター31(R,B、G)と光散乱部280の配置を示す。なお、図17〜図20においては、光散乱部が実線で示され、カラーフィルターが鎖線で示されている。
光散乱部280は、図17に示すように、各々のカラーフィルター31(R,B、G)の上方に光散乱部280の孔283が複数配置される構成とされている。この孔283の直径は、カラーフィルターの幅(図17において左右方向の寸法)よりも小さく設定されている。
第3実施形態の視野角拡大部材206は、例えば、基材39の他方の面に粘着シートを貼り付け、上記のような光散乱部180のシートを貼り付けることによって、得ることができる。なお、インクジェット法や印刷法を用いて、このような光散乱部180を基材39の他方の面に形成することもできる。
光散乱部280は、図17に示すように、各々のカラーフィルター31(R,B、G)の上方に光散乱部280の孔283が複数配置される構成とされている。この孔283の直径は、カラーフィルターの幅(図17において左右方向の寸法)よりも小さく設定されている。
第3実施形態の視野角拡大部材206は、例えば、基材39の他方の面に粘着シートを貼り付け、上記のような光散乱部180のシートを貼り付けることによって、得ることができる。なお、インクジェット法や印刷法を用いて、このような光散乱部180を基材39の他方の面に形成することもできる。
第3実施形態に係る視野角拡大部材206によれば、基材39の他方の面に光散乱部280が形成されているので、背面側からの光を光散乱部280で散乱し、視野角特性を向上させることができる。また、光散乱部280には、孔が形成されているので、視認側からの光(外光)の散乱を抑制することができ、視認性を良好にすることができる。
一般に、ストライプや格子等のような規則性のあるパターン同士を重ね合わせた場合、各パターンの周期が僅かにずれると、干渉縞模様(モアレ)が視認されることが知られている。例えば複数の光拡散部がマトリクス状に配列された視野角拡大部材と複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルとを重ね合わせたとすると、視野角拡大部材の光拡散部による周期パターンと液晶パネルの画素による周期パターンとの間でモアレが発生し、表示品位を低下させるおそれがあるが、このように光散乱部280を形成することでモアレの発生を抑制することができる。
〔第3実施形態の変形例1〕
次に、第3実施形態の変形例1について、図18を用いて説明する。
図18に、基材39の法線方向から見たカラーフィルター31(R,B、G)と光散乱部380の配置を示す。第3実施形態の変形例1においては、図18に示すように、複数の光散乱部380が島状に形成されている。各々の光散乱部380の直径は、カラーフィルター31(R、B、G)の幅よりも狭く設定されている。このような構成にすることによって、基材39の他方の面に形成された光散乱部380で背面側からの光を散乱し、視野角特性を向上させることができる。また、光散乱部380は点在して形成されているので、視認側からの光(外光)が遮光部40に吸収されて散乱を抑制することができ、視認性を良好にすることができる。さらには、このような光散乱部380を形成することによって、視認側に干渉縞模様(モアレ)の発生を抑制することができる。
次に、第3実施形態の変形例1について、図18を用いて説明する。
図18に、基材39の法線方向から見たカラーフィルター31(R,B、G)と光散乱部380の配置を示す。第3実施形態の変形例1においては、図18に示すように、複数の光散乱部380が島状に形成されている。各々の光散乱部380の直径は、カラーフィルター31(R、B、G)の幅よりも狭く設定されている。このような構成にすることによって、基材39の他方の面に形成された光散乱部380で背面側からの光を散乱し、視野角特性を向上させることができる。また、光散乱部380は点在して形成されているので、視認側からの光(外光)が遮光部40に吸収されて散乱を抑制することができ、視認性を良好にすることができる。さらには、このような光散乱部380を形成することによって、視認側に干渉縞模様(モアレ)の発生を抑制することができる。
〔第3実施形態の変形例2〕
次に、第3実施形態の変形例2について説明する。
図19に、基材39の法線方向から見たカラーフィルター31(R,B、G)と光散乱部480の配置を示す。第3実施形態の変形例2においては、図19に示すように、複数の光散乱部480が一方向に延材して形成されている。変形例2においては、この光散乱部480はカラーフィルター31(R、B、G)の延材する方向(図19において上下方向)に形成されている。また、各々の光散乱部480の幅(図19において左右方向の幅)は、カラーフィルター31の幅よりも狭く設定されている。このような構成にすることによって、基材39の他方の面に形成された光散乱部480で背面側からの光を散乱し、視野角特性を向上させることができる。また、光散乱部480は点在して形成されているので、視認側からの光(外光)が遮光部40に吸収されて散乱を抑制することができ、視認性を良好にすることができる。
次に、第3実施形態の変形例2について説明する。
図19に、基材39の法線方向から見たカラーフィルター31(R,B、G)と光散乱部480の配置を示す。第3実施形態の変形例2においては、図19に示すように、複数の光散乱部480が一方向に延材して形成されている。変形例2においては、この光散乱部480はカラーフィルター31(R、B、G)の延材する方向(図19において上下方向)に形成されている。また、各々の光散乱部480の幅(図19において左右方向の幅)は、カラーフィルター31の幅よりも狭く設定されている。このような構成にすることによって、基材39の他方の面に形成された光散乱部480で背面側からの光を散乱し、視野角特性を向上させることができる。また、光散乱部480は点在して形成されているので、視認側からの光(外光)が遮光部40に吸収されて散乱を抑制することができ、視認性を良好にすることができる。
〔第3実施形態の変形例3〕
次に、第3実施形態の変形例3について説明する。
図20に、基材39の法線方向から見たカラーフィルター31(R,B、G)と光散乱部580の配置を示す。第3実施形態の変形例3においては、図20に示すように、複数の光散乱部580がカラーフィルター31(R、B、G)の延材する方向(図20において上下方向)と交差する方向に形成されている。また、各々の光散乱部580の幅(光散乱部580が延在する方向と直交する方向の幅)は、カラーフィルター31の幅よりも狭く設定されている。このような構成にすることによって、基材39の他方の面に形成された光散乱部580で背面側からの光を散乱し、視野角特性を向上させることができる。また、光散乱部580は点在して形成されているので、視認側からの光(外光)が遮光部40に吸収され散乱を抑制することができ、視認性を良好にすることができる。さらには、このような光散乱部580を形成することによって、視認側に(モアレ)の発生を抑制することができる。
次に、第3実施形態の変形例3について説明する。
図20に、基材39の法線方向から見たカラーフィルター31(R,B、G)と光散乱部580の配置を示す。第3実施形態の変形例3においては、図20に示すように、複数の光散乱部580がカラーフィルター31(R、B、G)の延材する方向(図20において上下方向)と交差する方向に形成されている。また、各々の光散乱部580の幅(光散乱部580が延在する方向と直交する方向の幅)は、カラーフィルター31の幅よりも狭く設定されている。このような構成にすることによって、基材39の他方の面に形成された光散乱部580で背面側からの光を散乱し、視野角特性を向上させることができる。また、光散乱部580は点在して形成されているので、視認側からの光(外光)が遮光部40に吸収され散乱を抑制することができ、視認性を良好にすることができる。さらには、このような光散乱部580を形成することによって、視認側に(モアレ)の発生を抑制することができる。
第3実施形態の変形例2の表示装置では、図21に示すように、一方向に延材する光散乱部480aが隣接するカラーフィルター31同士の間の隙間(ブラックマトリクス)に配置されて、視認側から見て特定のカラーフィルター31(画素)にのみ光散乱部材の形成領域が大きくなることがある。例えば、図21においては、左端のカラーフィルター31(R)には光散乱部480aは一つ配置されているが、右端のカラーフィルター31(G)には、光散乱部480aが二つ配置されている。このような場合は、表示装置を正面から見るとその特定のカラーフィルター31(画素)から射出される光が弱く見えることになる。
一方、変形例3に示すように、光散乱部580がカラーフィルター31の延材する方向と交差する方向に配置した場合は、各々の光散乱部580はブラックマトリクスのみに配置されることがなく、変形例2の場合よりも、各カラーフィルター31の上方の領域を占める光散乱部580の割合をより一定にすることができ、視認側に射出されるR、G、Bの光をより均一にし、表示を良好にできる。
一方、変形例3に示すように、光散乱部580がカラーフィルター31の延材する方向と交差する方向に配置した場合は、各々の光散乱部580はブラックマトリクスのみに配置されることがなく、変形例2の場合よりも、各カラーフィルター31の上方の領域を占める光散乱部580の割合をより一定にすることができ、視認側に射出されるR、G、Bの光をより均一にし、表示を良好にできる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では、表示体として液晶表示装置の例を挙げたが、これに限ることなく、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等に本発明を適用しても良い。
また、上記実施形態では、視野角拡大部材を液晶パネルの第2偏光板上に接着する例を示したが、視野角拡大部材と液晶パネルとは必ずしも接触していなくても良い。例えば、視野角拡大部材と液晶パネルとの間に他の光学フィルムや光学部品等が挿入されていても良い。あるいは、視野角拡大部材と液晶パネルとが離れた位置にあっても良い。また、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等の場合には偏光板が不要であるため、視野角拡大部材と偏光板とが接触することはない。
その他、光拡散部や遮光部の配置や形状、視野角拡大部材の各部の寸法や材料、製造プロセスにおける製造条件等に関する具体的な構成は上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。
本発明は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等の各種表示装置に利用可能である。
F1 拡散光
F2 紫外光
1、201 液晶表示装置(表示装置)
4 表示体(液晶パネル)
6、106、206 視野角拡大部材(光拡散部材)
31 カラーフィルター(画素)
39 基材
40、140 遮光部
41、141 光拡散部
41a、141a 光入射端面
41b、141b 光射出端面
43 中空部
80、180、280、380、480、480a、580 光散乱部
81 光硬化樹脂
82 散乱体
83 孔
F2 紫外光
1、201 液晶表示装置(表示装置)
4 表示体(液晶パネル)
6、106、206 視野角拡大部材(光拡散部材)
31 カラーフィルター(画素)
39 基材
40、140 遮光部
41、141 光拡散部
41a、141a 光入射端面
41b、141b 光射出端面
43 中空部
80、180、280、380、480、480a、580 光散乱部
81 光硬化樹脂
82 散乱体
83 孔
Claims (12)
- 光透過性を有する基材と、
前記基材の一方の面に形成された光拡散部と、
前記基材の一方の面のうち、前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光部と、
前記基材の他方の面に形成された光散乱部と、
を備え、
前記光拡散部は、前記基材側に光射出端面を有するとともに前記基材側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、
前記光散乱部は、前記基材の他方の面に部分的に形成されていることを特徴とする光拡散部材。 - 前記光散乱部が、前記遮光部と対向する領域の少なくとも一部には形成されていないことを特徴とする請求項1に記載の光拡散部材。
- 前記光散乱部が、層状に形成されるとともに、前記光散乱部を貫通する孔が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光拡散部材。
- 前記光散乱部が、複数あって、
各々の前記光散乱部は、前記基材の他方の面側から見て島状に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光拡散部材。 - 前記光散乱部が、複数あって、
各々の前記光散乱部は、前記基材の他方の面側から見て一方向に延在していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光拡散部材。 - 前記遮光部と前記光拡散部の側面とで区画される空間が中空部とされており、
この中空部は、空気で満たされていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光拡散部材。 - 前記光散乱部が、散乱体を含有した光硬化樹脂で構成されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光拡散部材。
- 光透過性を有する基材の一方の面に、部分的に遮光部を形成する工程と、
前記基材の一方の面に、前記遮光部を覆うように光透過性を有するネガ型感光性樹脂層を形成する工程と、
前記基材の他方の面側から、前記遮光部の形成領域以外の領域の前記基材を通して前記ネガ型感光性樹脂層に対して拡散光を照射する工程と、
前記拡散光の照射が終わった前記ネガ型感光性樹脂層を現像し、前記基材側に光射出端面を有するとともに前記基材側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有する光拡散部を前記基材の一方の面に形成する工程と、
前記基材の他方の面に、散乱体を含有した樹脂を塗布し、光散乱部を部分的に形成する工程と、を備えることを特徴とする光拡散部材の製造方法。 - 前記光散乱部を形成する工程では、
前記基材の他方の面に、前記散乱体を含有した光硬化樹脂層を形成し、
前記基材の一方の面側から、前記遮光部の形成領域以外の領域の前記基材を通して紫外光を入射し、
前記紫外光の照射が終わった前記光硬化樹脂層を現像し、前記基材の他方の面に前記光散乱部を形成することを特徴とする請求項8に記載の光拡散部材の製造方法。 - 表示体と、前記表示体の視認側に設けられ、前記表示体から入射される光の角度分布を入射前よりも広げた状態にして光を射出させる視野角拡大部材と、を備え、
前記視野角拡大部材が、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の光拡散部材で構成されていることを特徴とする表示装置。 - 表示体と、前記表示体の視認側に設けられ、前記表示体から入射される光の角度分布を入射前よりも広げた状態にして光を射出させる視野角拡大部材と、を備え、
前記表示体が、表示画像を形成する複数の画素を有し、
前記視野角拡大部材が、請求項5に記載の光拡散部材で構成されており、
前記光拡散部材の複数の光散乱部のうち、隣接する光散乱部間の平均間隔が、前記表示体の前記画素間の平均間隔よりも小さく、
前記一方向と前記画素の延在する方向とが、平行になるように配置されていることを特徴とする表示装置。 - 表示体と、前記表示体の視認側に設けられ、前記表示体から入射される光の角度分布を入射前よりも広げた状態にして光を射出させる視野角拡大部材と、を備え、
前記表示体が、表示画像を形成する複数の画素を有し、
前記視野角拡大部材が、請求項5に記載の光拡散部材で構成されており、
前記光拡散部材の複数の光散乱部のうち、隣接する光散乱部間の平均間隔が、前記表示体の前記画素間の平均間隔よりも小さく、
前記一方向と前記画素の延在する方向とが、交差するように配置されていることを特徴とする表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012156449A JP2014021147A (ja) | 2012-07-12 | 2012-07-12 | 光拡散部材、光拡散部材の製造方法、及び表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012156449A JP2014021147A (ja) | 2012-07-12 | 2012-07-12 | 光拡散部材、光拡散部材の製造方法、及び表示装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014021147A true JP2014021147A (ja) | 2014-02-03 |
Family
ID=50196110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2012156449A Pending JP2014021147A (ja) | 2012-07-12 | 2012-07-12 | 光拡散部材、光拡散部材の製造方法、及び表示装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2014021147A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019081176A (ja) * | 2014-01-31 | 2019-05-30 | ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ.Dsm Ip Assets B.V. | 脂肪組織遠心分離機および使用方法 |
-
2012
- 2012-07-12 JP JP2012156449A patent/JP2014021147A/ja active Pending
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JP2019081176A (ja) * | 2014-01-31 | 2019-05-30 | ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ.Dsm Ip Assets B.V. | 脂肪組織遠心分離機および使用方法 |
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