JP2014137467A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異方性散乱部材の構造に起因する虹色の色づきを軽減することができる表示装置を提供する。
【解決手段】シート状の異方性散乱部材を含む反射型の画像表示部を備えており、異方性散乱部材の面内方向の領域は、低屈折率領域と高屈折率領域とが混在する領域として形成されており、異方性散乱部材は、低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きい面側から外光が入射して低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面側から光が出射する際に光が散乱するように配置され、主入射角度θをθ＜０とし、散乱角度範囲を２φとした場合、透過率Ｔ（ａ）が、０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１となる。
【選択図】 図８

Description

本開示は、表示装置に関する。より具体的には、シート状の異方性散乱部材を使用した画像表示部を備えた表示装置に関する。

外光の反射率を制御することによって画像を表示する反射型の画像表示部が知られている。例えば、反射型の液晶表示パネルは外光を反射する反射電極などを備えており、液晶材料層によって外光の反射率を制御することによって画像を表示する。反射型の画像表示部を備えた表示装置は外光を利用して画像を表示するので、低消費電力化、薄型化、軽量化が達成でき、例えば携帯端末用として利用されている。

反射型の画像表示部を備えた表示装置にあっては、画像表示部の表示領域における光の散乱特性に角度依存性を持たせることによって、所定の観察位置に対する反射率を高めてカラー表示化に伴う反射率低下による視認性低下を補うといったことや、所定の観察位置から外れた場所から画像が観察されることを防ぐといったことができる。例えば、特許文献１や特許文献２には、表示装置の視野角制御等に用いられる、屈折率の異なる領域が混在して成る異方性散乱部材が記載されている。

特開２０００−２９７１１０号公報 特開２００８−２３９７５７号公報

上述したような構成の異方性散乱部材を用いた表示装置にあっては、異方性散乱部材の微細構造による光の干渉などに起因して、虹色の色づき等が発生して表示品位を損ねるといった場合がある。

したがって、本開示の目的は、異方性散乱部材の構造に起因する虹色の色づきを軽減することができる表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本開示の表示装置は、シート状の異方性散乱部材を含む反射型の画像表示部を備えており、前記異方性散乱部材の面内方向の領域は、低屈折率領域と高屈折率領域とが混在する領域として形成されており、前記異方性散乱部材は、低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きい面側から外光が入射して低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面側から光が出射する際に光が散乱するように配置され、かつ、散乱角度範囲を２φとし、設定した光の主入射角度をθとし、入射角度ａにおいて当該光の入射方向の延長線上の位置の透過率をＴ（ａ）とした場合、前記主入射角度θはθ＜０であり、０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１となる表示装置である。

本開示の表示装置にあっては、異方性散乱部材は、低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きい面側から外光が入射して低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面側から出射する際に光が散乱するように配置されている。さらに、散乱角度範囲を２φとし、設定した光の主入射角度をθとし、入射角度ａにおいて当該光の入射方向の延長線上の位置の透過率をＴ（ａ）とした場合、前記主入射角度θはθ＜０であり、０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１となる。これによって、微細構造による光の干渉に起因する虹色の色づきが軽減される。

図１は、第１実施形態に係る表示装置の模式的な斜視図である。 図２Ａは、反射型の画像表示部の構造を説明するための模式的な斜視図である。 図２Ｂは、第１実施形態に係る異方性散乱部材の構造を説明するための模式的な断面図である。 図２Ｃは、異方性散乱部材における低屈折率領域と高屈折率領域の配置を説明するための模式的な斜視図である。 図２Ｄは、異方性散乱部材における低屈折率領域と高屈折率領域の配置を説明するための模式的な斜視図である。 図３Ａは、第１実施形態に係る異方性散乱部材の製造方法を説明するための模式図である。 図３Ｂは、第１実施形態に係る異方性散乱部材の製造方法を説明するための模式図である。 図４Ａは、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。 図４Ｂは、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。 図５は、略平行な外光が入射する場合の表示装置と画像観察者との位置関係を説明するための模式図である。 図６Ａは、第１実施形態に係る反射型の画像表示部の模式的な断面図である。 図６Ｂは、参考例に係る反射型の画像表示部の模式的な断面図である。 図７は、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。 図８は、異方性散乱部材の性能を計測した結果を示す模式図である。 図９Ａは、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。 図９Ｂは、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。 図１０Ａは、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。 図１０Ｂは、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。 図１１は、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。 図１２Ａは、第２実施形態に係る反射型の画像表示部の模式的な断面図である。 図１２Ｂは、参考例に係る反射型の画像表示部の模式的な断面図である。 図１３は、第３実施形態に係る反射型の画像表示部の模式的な分解斜視図である。 図１４は、第４実施形態に係る反射型の画像表示部の模式的な分解斜視図である。 図１５は、第４実施形態に係る反射型の画像表示部の模式的な断面図である。

以下、図面を参照して、実施形態に基づき本開示を説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料は例示である。以下の説明において、同一要素または同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。なお、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示に係る表示装置、全般に関する説明
２．第１実施形態
３．第２実施形態
４．第３実施形態
５．第４実施形態（その他）

［本開示に係る表示装置、全般に関する説明］
本開示に係る異方性散乱部材は、所定の方向から入射した光を透過し、他の所定の方向から入射した光を散乱させる部材である。本開示に係る表示装置は、異方性散乱部材を、画像表示部内で反射した外光が異方性散乱部材を透過する際に光が散乱するように配置することができる。あるいは又、表示装置は、異方性散乱部材を、外部から入射する外光が異方性散乱部材を透過する際に光が散乱するように配置することもできる。

異方性散乱部材は、光反応性の化合物を含む組成物などを用いて構成することができる。例えば、光重合の前後で或る程度の屈折率変化を示す組成物から成る基材に、所定の方向から紫外線などの光を照射することによって、異方性散乱部材を得ることができる。組成物を構成する材料は、ラジカル重合性やカチオン重合性の官能基を有するポリマー等といった公知の光反応性の材料から、光反応をした部分とそうでない部分とで或る程度の屈折率変化を生ずる材料を適宜選択して用いればよい。

あるいは又、例えば、光反応性の化合物と光反応性のない高分子化合物とを混合した組成物から成る基材に、所定の方向から紫外線などの光を照射することによって、異方性散乱部材を得ることもできる。光反応性のない高分子化合物は、例えば、アクリル樹脂やスチレン樹脂などといった公知の材料から適宜選択して用いればよい。

上記の組成物から成る基材は、例えば、高分子材料から成るフィルム状の基体の上に、組成物を公知の塗布方法などにより塗布することで得ることができる。

上述した組成物等から成る異方性散乱部材の面内方向の領域は、低屈折率領域と高屈折率領域とが混在する領域として形成される。異方性散乱部材の厚み方向に対して低屈折率領域と高屈折率領域との境界は所定の角度を成す。場合によっては、この角度は、面内方向において連続的に変化するように構成されていてもよい。

定性的には、組成物から成る基材に光が照射される場合、光の照射側に近い程、組成物の光反応が進む。したがって、光が照射される面は、低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きくなり、反対側の面は、低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面となる。

低屈折率領域と高屈折率領域における屈折率の差は、低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きい面付近において、通常、０．０１以上であることが好ましく、０．０５以上であることがより好ましく、０．１０以上であることが更に好ましい。

異方性散乱部材は、構成する材料や製造方法にもよるが、光反応をした部分とそうでない部分で種々の形状の領域を形成することができる。例えば、それぞれルーバー状の領域を形成する構成であってもよいし、柱状領域とそれを取り巻く周辺領域を形成する構成であってもよい。

本開示に係る表示装置を構成する反射型の画像表示部として、例えば、反射型の液晶表示パネルを挙げることができる。画像表示部は、モノクロ表示であってもよいし、カラー表示であってもよい。反射型の液晶表示パネルは、外光を反射する反射電極などを備えており、液晶材料層によって外光の反射率を制御することで画像を表示する。

反射型の液晶表示パネルは、例えば、透明共通電極を備えた前面基板、画素電極を備えた背面基板、及び、前面基板と背面基板との間に配置された液晶材料層などから成る。画素電極自体が反射電極として構成されており光を反射する構成であってもよいし、透明画素電極と反射膜の組合せによって、反射膜が光を反射するといった構成であってもよい。液晶表示パネルの動作モードは、反射型の表示動作に支障がない限り特に限定するものではない。例えば、所謂ＶＡモードやＥＣＢモードで駆動される液晶表示パネルを用いることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本開示の表示装置において、画像表示部は、前面基板、背面基板、及び、前面基板と背面基板との間に配置されている液晶材料層を含む反射型の液晶表示パネルから成り、異方性散乱部材は、前面基板側に配置されている構成とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本開示の表示装置において、異方性散乱部材は、散乱特性の異なる複数の散乱部材が複数積層されて成る構成とすることができる。

反射型と透過型の両方の特性を有する半透過型の画像表示部として、例えば、画素内に反射型の表示領域と透過型の表示領域の両方を有する半透過型の液晶表示パネルが周知である。場合によっては、このような半透過型の画像表示部であってもよい。即ち、「反射型の画像表示部」には「半透過型の画像表示部」も含まれる。

画像表示部の形状は特に限定するものではなく、横長の矩形状であってもよいし縦長の矩形状であってもよい。画像表示部の画素（ピクセル）の数Ｍ×Ｎを（Ｍ，Ｎ）で表記したとき、例えば横長の矩形状の場合には（Ｍ，Ｎ）の値として、（６４０，４８０）、（８００，６００）、（１０２４，７６８）等の画像表示用解像度の幾つかを例示することができ、縦長の矩形状の場合には相互に値を入れ替えた解像度を例示することができるが、これらの値に限定するものではない。

画像表示部を駆動する駆動回路は、種々の回路から構成することができる。これらは周知の回路素子などを用いて構成することができる。

本明細書に示す各種の条件は、厳密に成立する場合の他、実質的に成立する場合にも満たされる。設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。

［第１実施形態］
第１実施形態は、本開示に係る表示装置に関する。図１は、第１実施形態に係る表示装置の模式的な斜視図である。

図１に示すように、表示装置１００は、画素１２が配列された表示領域１１を有する反射型の画像表示部１を備えている。画像表示部１は、反射型の液晶表示パネルから成り、筐体４０内に組み込まれている。画像表示部１は、図示せぬ駆動回路などにより駆動される。なお、図１においては、筐体４０の一部を切り欠いて示した。表示領域１１には、例えば太陽光などの外光が入射する。説明の都合上、表示領域１１はＸ−Ｙ平面と平行であり、画像を観察する側が＋Ｚ方向であるとする。

図２Ａは、反射型の画像表示部の構造を説明するための模式的な斜視図である。図２Ｂは、第１実施形態に係る異方性散乱部材の構造を説明するための模式的な断面図である。図２Ｃ及び図２Ｄは、それぞれ異方性散乱部材における低屈折率領域と高屈折率領域の配置を説明するための模式的な斜視図である。

図２Ａに示す画像表示部１は、シート状の異方性散乱部材２０を含む反射型の画像表示部である。より具体的には、画像表示部１は、前面基板、背面基板、及び、前面基板と背面基板との間に配置されている液晶材料層を含む、反射型の液晶表示パネルから成る。画像表示部１は、積層体１０と異方性散乱部材２０と積層体３０とが積層されている。図２Ａに示す積層体１０は、液晶表示パネルの一部であり、後述する図６Ａに示す前面基板１８、背面基板１４、及び、前面基板１８と背面基板１４との間に配置されている液晶材料層１７が積層されている。液晶表示パネルの一部であり、異方性散乱部材２０は、前面基板１８側に配置されている。図２Ａに示す積層体３０は、図６Ａに示す１／４波長板３１、１／２波長板３２、及び、偏光板３３が積層されている。

図２Ａに示すように、画像表示部１は矩形状であり、辺を参照番号１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄで表す。辺１３Ｃは手前側の辺であり、辺１３Ａは辺１３Ｃに対向する辺である。例えば、辺１３Ａ，１３Ｃは約１２［ｃｍ］、辺１３Ｂ，１３Ｄは約１６［ｃｍ］といった値であるが、これは例示に過ぎない。

異方性散乱部材２０は、例えばその厚さが０．０２〜０．５［ｍｍ］程度のシート状（フィルム状）である。図２Ｂに示すように、異方性散乱部材２０の面内方向の領域は、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２とが例えばミクロンオーダーで混在する領域として形成されている。なお、図示の都合上、図２等においては、異方性散乱部材２０の下地となる透明なフィルム等の表示を省略した。

後述する図６Ａ等を参照して後で詳しく説明するが、異方性散乱部材２０は、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きい面側から外光が入射して低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面側から光が出射する際に光が散乱するように配置されている。第１実施形態では、異方性散乱部材２０は、画像表示部１内で反射した外光が異方性散乱部材２０を透過する際に光が散乱するように配置されている。

異方性散乱部材２０は、光反応性の化合物を含む組成物などを用いて構成されている。異方性散乱部材２０は、例えば、図２Ｃに示すように、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２がルーバー状に形成されている構成であってもよいし、図２Ｄに示すように、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２とが、柱状領域とそれを取り巻く周辺領域を形成する構成であってもよい。図２Ｄでは、例えば光反応をした組成物の部分が柱状領域状に高屈折率化する場合の例を示した。

図２Ｃでは、各低屈折率領域２１の厚み方向の幅や、各高屈折率領域２２の厚み方向の幅が一定であるように表したが、これは例示に過ぎない。同様に、図２Ｄにおいても、各柱状領域の形状が同一であるように表したが、これも例示に過ぎない。

図２Ｂから図２Ｄに示すように、異方性散乱部材２０の内部において、低屈折率領域２１及び高屈折率領域２２は、異方性散乱部材２０の厚み方向（Ｚ方向）に対して低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界が角度αを成すように、斜め方向に形成されている。角度αは、異方性散乱部材２０の仕様等に応じて適宜好適な値に設定される。場合によっては、角度αが０度といった構成であってもよい。

後述する図４Ａ及び図４Ｂに示すように、異方性散乱部材２０の散乱中心軸Ｓ（それを中心として、入射する光の異方性散乱特性が略対称性となる軸をいう。換言すれば、最も散乱する光の入射方向に延びる軸である。）は、表示装置１００の観察面の法線方向（Ｚ軸方向）に対して斜めに傾斜している。なお、基本的に散乱中心軸Ｓは、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２の延在方向と同じ向きに傾斜している。散乱中心軸Ｓの傾斜角と、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２の延在方向の傾斜角は、一致する場合も異なる場合もある。さらに、この場合、散乱中心軸ＳをＸ−Ｙ平面上に投影した方位は、図２Ｃに示す場合には、ルーバー状の領域が延びる方向に直交する方向、図２Ｄに示す場合には、柱状領域をＸ−Ｙ平面に投影したときにその影が延びる方向にあると考えられる。

説明の都合上、ここでは、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２とは図２Ｃに示すようにルーバー状に形成されており、それらルーバー状の領域が延びる方向はＸ方向に平行であるとする。また、高屈折率領域２２は基材が光反応を生じた領域であるとして説明するが、これは例示にすぎない。基材が光反応を生じた領域が低屈折率領域２１となる構成であってもよい。

図３Ａ及び図３Ｂを参照して、異方性散乱部材２０の製造方法について説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ第１実施形態に係る異方性散乱部材の製造方法を説明するための模式図である。図３Ａに示すように、異方性散乱部材２０は、例えば、ＰＥＴフィルム等の基体の上に光反応性の組成物を塗布した基材２０’に対して、開口６１を有するマスク６０を介して、光照射装置５０から斜めに光を照射することによって製造することができる。なお、場合によっては、マスク６０を省略して光を照射してもよい。基材２０’の面のうち、光照射装置５０からの光が照射される側の面をＡ面と表し、反対側の面をＢ面と表す。

光の回折や組成物による光吸収などの影響により、定性的には、光の照射側に近い領域ほど組成物の光反応が進む。したがって、図３Ｂに示すように、光が照射されるＡ面は、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きい面となり、反対側のＢ面は、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面となる。

異方性散乱部材２０は、照射する光の角度を調整することで、異方性散乱部材２０の厚み方向（Ｚ方向）に対する低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界のなす角αを種々の角度とすることができる。また、照射するパターンの照射位置の間隔を調整することで、例えば、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界の間隔や、高屈折率領域２２と高屈折率領域２２との間隔を調整することができる。

次に、外光が異方性散乱部材２０のＡ面側から入射する場合とＢ面側から入射する場合との差について、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。図４Ａと図４Ｂとは、光の入射する方向が異なる。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、異方性散乱部材２０において、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界が延びる方向に概ね倣う方向から光が入射した場合、光は散乱して出射する。一方、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界が延びる方向と略直交する方向から光が入射した場合、光はそのまま透過する。

図４Ａに示すように、Ｂ面側から光が入射してＡ面側から出射する際に散乱する場合、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きい面から出射することになり、微細構造による光の干渉に起因する虹色の色づきが目立ち易い。

これに対し、図４Ｂに示すように、Ａ面側から光が入射してＢ面側から出射する際に散乱する場合、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面から出射することになり、微細構造による光の干渉に起因する虹色の色づきが軽減される。

図５は、略平行な外光が入射する場合の表示装置と画像観察者との位置関係を説明するための模式図である。図５では、外光の入射方向と画像表示部１の法線方向とが角度βを成すようにした状態で、表示領域１１から距離ＬＺ離れた場所で画像観察者が画像を観察する場合の状態を示している。また、画像表示部１は、外光の入射方向に対して角度β傾斜している面の距離がＹＤとなる。

図５に示す位置関係で表示を行っている場合の画像表示部１における光の挙動について、図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明する。図６Ａは、第１実施形態に係る反射型の画像表示部の模式的な断面図である。図６Ｂは、参考例に係る反射型の画像表示部の模式的な断面図である。

ここで、図６Ａに示す画像表示部１は、例えばガラス材料から成る背面基板１４の上に、アクリル樹脂等の高分子材料から成る平坦化膜１５が形成されており、その上に、アルミニウム等の金属材料から成る反射電極（画素電極）１６が形成されている。反射電極１６は、その表面が鏡面状に形成され、各画素１２に対応して設けられている。信号線と反射電極１６との電気的な接続を制御するために、各画素１２に対応してＴＦＴ等の素子が接続されている。なお、図３ＡにおいてはＴＦＴや信号線などの種々の配線の図示を省略した。

図６Ａに示す画像表示部１は、例えばガラス材料から成る前面基板１８に、ＩＴＯ等の透明導電性材料から成る図示せぬ共通電極が設けられている。カラー表示の場合には、画素１２は副画素の組から成り、各副画素に対応してカラーフィルター等が設けられる。なお、図示の都合上、図６Ａにあっては、共通電極などの表示を省略した。

前面基板１８と背面基板１４との間には、液晶材料層１７が配置されている。液晶材料層１７は、液晶分子１７Ａが所定の方向に配向されている。液晶材料層１７は、図示せぬスペーサ等によって、所定の条件において、光が往復すると液晶材料層１７が１／２波長板として作用するような厚さに設置されている。

前面基板１８の液晶材料層１７側とは反対側の面には、異方性散乱部材２０が配置されており、更に、その上に、１／４波長板３１、１／２波長板３２、及び、偏光板３３が配置されている。

外部から入射する外光は、偏光板３３によって所定の方向の直線偏光となった後に、１／２波長板３２と１／４波長板３１を透過して円偏光となる。１／２波長板３２と１／４波長板３１の組合せは、広帯域の１／４波長板として作用する。円偏光となった外光は、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界が延びる方向と略直交する方向から入射するので、そのまま異方性散乱部材２０を透過した後、液晶材料層１７を透過して反射電極１６によって反射する。反射した外光は、液晶材料層１７を透過して、異方性散乱部材２０のＡ面側から入射しＢ面側から出射する。低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界が延びる方向に概ね倣う方向から光が入射するので光は散乱するが、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面から出射するので、微細構造による光の干渉に起因する虹色の色づきが軽減される。その後、散乱した光は、１／４波長板３１及び１／２波長板３２を透過して偏光板３３に達し、外部に向けて出射する。反射電極１６などに印加する電圧を制御して、液晶材料層１７における液晶分子１７Ａの配向状態を制御することによって、反射電極１６によって反射した外光が偏光板３３を透過する量を制御することができる。

これに対し、異方性散乱部材２０のＡ面側とＢ面側とを入れ替えた場合の光の挙動について説明する。異方性散乱部材２０のＡ面側とＢ面側とを入れ替えた参考例の画像表示部１’における光の挙動を図６Ｂを参照して説明する。

この場合、反射電極１６によって反射した外光が液晶材料層１７を透過するまでの挙動は、上述した挙動と同一である。反射した外光は、液晶材料層１７を透過して異方性散乱部材２０のＢ面側から入射しＡ面側から出射する。低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界が延びる方向に概ね倣う方向から光が入射するので光は散乱するが、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きい面から出射するので、微細構造による光の干渉に起因する虹色の色づきが目立ち易い。

このように、第１実施形態において、異方性散乱部材は、低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きい面側から外光が入射して低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面側から光が出射する際に光が散乱するように配置されている。より具体的には、異方性散乱部材は、画像表示部内で反射した外光が異方性散乱部材を透過して外部に向かう際に光を散乱させるように配置されている。低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面から出射する際に散乱するので、微細構造による光の干渉に起因する虹色の色づきが軽減される。

ここで、異方性散乱部材２０は、散乱角度範囲を２φとし、設定した光の主入射角度をθとし、入射角度ａにおいて当該光の入射方向の延長線上の位置の透過率をＴ（ａ）とした場合、主入射角度θはθ＜０であり、０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１となる。

以下、図７から図１１を用いて、上記関係について説明する。図７は、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。図８は、異方性散乱部材の性能を計測した結果を示す模式図である。図９Ａは、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。図９Ｂは、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。図１０Ａは、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。図１０Ｂは、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。図１１は、異方性散乱部材における入射光と散乱光の関係を説明するための模式図である。

まず、本実施形態における設定した光の主入射角度θと散乱角度範囲２φとについて説明する。主入射角度θは、設計時に外光Ｌａが入射すると設定した角度である。主入射角度θは、異方性散乱部材２０の表面に直交（垂直）に入射する場合に角度が０となり、垂直な方向から画像観察者に近づく向きに回転する方向が正の方向、垂直な方向から画像観察者から離れる向きに回転する方向を負の方向とする。したがって、図７では、主入射角度θが負の値となる。

次に、散乱角度範囲２φは、主入射角度θから異方性散乱部材２０に種々の角度から光を入射させた場合、入射させた光を散乱させることができる角度範囲である。つまり、異方性散乱部材２０の光を散乱させる角度単位の中心の角度で光を入射させた場合、当該入射した角度から正の方向に角度φ、負の方向に角度φに広がった光を出射する。また、散乱角度範囲２φは、光を入射させた場合の当該光の入射方向の延長線上の位置の透過率を、各角度について計測し、透過率が低くなる角度範囲でもある。つまり、透過率が低くなる角度範囲は、入射した光がそのまま透過していない範囲であるので、入射した光を散乱させる角度範囲であるといえる。散乱角度範囲２φは、入射した光を散乱させる角度範囲でもある。

図７に示すように負の角度の主入射角度θで入射した外光Ｌａは、異方性散乱部材２０を通過した後、反射電極１６で反射され、異方性散乱部材２０を再び通過して、表示装置１から出射される。ここで、反射電極１６で反射され、異方性散乱部材２０を再び通過して、表示装置１から出射される光のうち、角度−θ（正の方向に角度θ）で出射される光Ｌｂは、外光Ｌａのうち、散乱しなかった光となる。また、反射電極１６で反射され、異方性散乱部材２０を再び通過して表示装置１から出射される光のうち、角度｜θ｜―φで出射される光が光Ｌｃとなる。光Ｌｃは、光Ｌｂよりも角度φ分、外光Ｌａ側に回転させた位置の光であり、主入射角度θで入射した外光Ｌａが当該異方性散乱部材２０で最も広い範囲で散乱された場合の外光Ｌａ側の端部である。

ここで、異方性散乱部材２０に入射角度ａで光を入射させた場合に、当該光の入射方向の延長線上の位置の透過率をＴ（ａ）とし、異方性散乱部材２０の透過率の分布を計測した。計測結果を図８に示す。図８は、横軸が角度（Ａｎｇｌｅ）［ｄｅｇ］とし、縦軸を入射角度を１８０度回転させた位置の透過率（Ｙ）［％］とした。また、図８には、比較例として、特性が異なる異方性散乱部材の透過率分布の計測結果を示す。図８の虹見える例の透過率分布が本実施形態の異方性散乱部材２０の透過率Ｔ（ａ）分布であり、図８の虹見えない例の透過率分布が比較例の異方性散乱部材の透過率Ｔ（ａ）分布である。

図８に示す透過率分布で、主入射角度θを−２０°とし、散乱角度範囲２φを５０°した場合について検討する。外光Ｌａで入射した光は、一部が反射して角度２０°（−θ）の光Ｌｂとなり、一部が角度−５°（｜θ｜―φ）の光Ｌｃとなる。この場合、本実施形態の異方性散乱部材２０は、０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１を満たしているため、光Ｌｃの透過率と光Ｌａの透過率とが同等となる。なお、Ｔ（θ―φ）とＴ（θ）とは、他の部分（角度が大きい部分）に比較して、透過率が低い部分、つまり、光を散乱させる範囲となる。これにより、図９Ａに示すように、外光Ｌａ側に移動させた角度｜θ｜―φで出射される光Ｌｃを散乱させることができる。つまり、回折した光（回折光）を散乱させて減衰させることができる。これにより、角度｜θ｜―φで虹が発生することを抑制できる。なお、角度｜θ｜―φよりも正反射光側においても、光を散乱できるため虹の発生を抑制することができる。なお、光Ｌｂは、他の角度よりも比較的強度が高くなる正反射の光となる。正反射の光も適切に散乱させることができる。

これに対して、比較例の異方性散乱部材は、０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１を満たしておらず、光Ｌｃの透過率が光Ｌａの透過率よりも高くなる。このため、図９Ｂに示すように、外光Ｌａ側に移動させた角度｜θ｜―φで出射される光Ｌｃは、透過率が高いため、そのまま透過される割合が多くなる。つまり、回折した光（回折光）があまり減衰しない。このため、角度｜θ｜―φで虹が発生しやすくなる。

ここで、上記実施形態では、図１０Ａに示すように、θを２０°とし、φを２５°（２φ＝５０°）とした場合を説明したが、主入射角度θと散乱角度範囲２φの値は、これに限定されない。例えば、図１０Ｂは、θを３０°とし、φを２５°（２φ＝５０°）とした場合である。この場合でも、異方性散乱部材２０が０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１を満たすことで、角度｜θ｜―φでの虹の発生を抑制することができる。これに対して、図１１に示すようにθを２０°とし、φを２０°（２φ＝４０°）とした場合でも、異方性散乱部材２０が０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１を満たさない場合、角度｜θ｜―φの位置で虹が発生するおそれがある。

以上より、異方性散乱部材は、０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１を満たすことで、光が比較的強くなる正反射光よりも入射光側に所定角度回転した位置、つまり正反射光から角度φ離れた位置であっても虹の発生を抑制することができる。これにより、画像観察者により虹が観察される恐れをより低減することができ、画像観察者に向けてより好適な画像を表示させることができる。また、角度θ―φでの虹の発生を抑制できることで、虹がより目立ちやすい表示面の垂線方向側で虹が発生することを抑制できる。

なお、異方性散乱部材２０は、透過率Ｔ（θ―φ）と透過率Ｔ（θ）との関係を０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１とすればよいが、０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１とすることが好ましく、０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１とすることがさらに好ましい。透過率Ｔ（θ―φ）と透過率Ｔ（θ）とをより近くにすることで、つまり、正反射の位置の透過率と、表示面の垂線方向側の所定位置の透過率とをより近接した透過率とすることで、虹の発生をより適切に抑制することができる。

ここで、異方性散乱部材２０は、屈折率が違う層の幅、ピッチを調整することで散乱角度範囲２φを調整することができる。具体的には、ピッチを小さくすることでφを広げることができる。また、異方性散乱部材２０は、高屈折率領域と低屈折率領域との境界のＺ軸（異方性散乱部材２０の表面に直交する方向に伸びた軸）に対する傾斜角度で調整することができる。

また、異方性散乱部材２０は、主入射角度θを−４０°以上−２０°以下とすることが好ましい。主入射角度を−４０°以上―２０°以下とすることで、強度の強い正反射の光Ｌｂの角度を２０°以上４０°以下とすることができる。これにより、画像観察者が通常時に画像を観察する範囲である２０°以上４０°以下の範囲に正反射の光を出力させることができる。例えば、主入射角度を−４０°以上―２０°以下とすることで、光源が真上にある場合に画像表示部１の法線に対して画像観察者の視線の方向が大幅にずれないようにすることができる。これにより、通常時に画像を観察する範囲により明るい光を出力させることができる。

また、異方性散乱部材２０は、主入射角度θと散乱角度範囲２φとの関係が｜θ｜−φ＜０を満たすことが好ましい。｜θ｜−φ＜０とすることで、異方性散乱部材２０の表面に直交する方向よりも外光Ｌａが入射する方向に傾斜した位置でも虹が発生することを抑制できる。

また、異方性散乱部材２０は、散乱角度範囲２φが５０°以上であることが好ましい。また、異方性散乱部材２０は、散乱角度範囲２φが５０°以上９０°以下であることがより好ましい。これにより、角度θと角度θ−φで光を好適に散乱させることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態も、本開示に係る表示装置に関する。

第２実施形態では、外部から入射する外光が異方性散乱部材を透過する際に光を散乱させるように配置されている点が、第１実施形態に対し相違する。

第２実施形態に係る表示装置２００は、第１実施形態に対して異方性散乱部材の配置が相違する他は、同一の構成である。第２実施形態に係る表示装置２００の模式的な斜視図は、図１に示す画像表示部１を画像表示部２と読み替え、表示装置１００を表示装置２００と読み替えればよいので省略する。また、第２実施形態に用いられる画像表示部２の構造を説明するための模式的な斜視図は、図２Ａにおける異方性散乱部材２０の配置を適宜変更して読み替え、画像表示部１を画像表示部２と読み替えればよいので省略する。

第２実施形態においても、異方性散乱部材２０は、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きい面側から外光が入射して低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面側から光が出射する際に光が散乱するように配置されている。第２実施形態では、外部から入射する外光が異方性散乱部材２０を透過する際に光が散乱するように配置されている。

第１実施形態において説明したと同様に、外光の入射方向と画像表示部２の法線方向とが角度βを成すようにした状態での画像表示部２における光の挙動について、図１２Ａを参照して説明する。

図１２Ａに示すように、外部から入射する外光は、偏光板３３、１／２波長板３２及び１／４波長板３１を透過した後、異方性散乱部材２０に入射する。第１実施形態とは異なり、異方性散乱部材２０は、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界が延びる方向が入射する光に概ね倣うように配置されている。外光は、Ａ面側から入射しＢ面側から出射する際に散乱する。低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面から出射する際に散乱するので、微細構造による光の干渉に起因する虹色の色づきが軽減される。散乱した光は液晶材料層１７を透過して反射電極１６で反射し、液晶材料層１７を透過して、異方性散乱部材２０のＢ面側から入射しＡ面側から出射する。低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界が延びる方向に略直交する方向から光が入射するので光はそのまま透過し、１／４波長板３１及び１／２波長板３２を透過して偏光板３３に達し、外部に向けて出射する。

これに対し、異方性散乱部材２０のＡ面側とＢ面側とを入れ替えた場合の光の挙動について説明する。異方性散乱部材２０のＡ面側とＢ面側とを入れ替えた参考例の画像表示部２’における光の挙動を図１２Ｂを参照して説明する。

この場合、外部から入射する外光は、低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きい面から出射する際に散乱するので、微細構造による光の干渉に起因する虹色の色づきが目立ち易い。散乱した光が反射電極１６で反射して外部に向かうまでの挙動は、上述したと同様である。

このように、第２実施形態においては、外部から入射する外光が異方性散乱部材を透過する際に光が散乱するように配置されている。低屈折率領域２１と高屈折率領域２２との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面から出射する際に散乱するので、微細構造による光の干渉に起因する虹色の色づきが軽減される。

第２実施形態の異方性散乱部材２０も、０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１を満たすことで、画像観察者により虹が観察される恐れをより低減することができ、画像観察者に向けてより好適な画像を表示させることができる。また、角度θ―φでの虹の発生を抑制できることで、虹がより目立ちやすい表示面の垂線方向側で虹が発生することを抑制できる。

［第３実施形態］
第３実施形態も、本開示に係る表示装置に関する。

第３実施形態は、第１実施形態に対し、異方性散乱部材は散乱特性の異なる複数の散乱部材が複数積層されて構成されている点が相違する。

第３実施形態に係る表示装置３００は、第１実施形態に対して異方性散乱部材の構造が相違する他は、同一の構成である。第３実施形態に係る表示装置３００の模式的な斜視図は、図１に示す画像表示部１を画像表示部３と読み替え、表示装置１００を表示装置３００と読み替えればよいので省略する。また、第３実施形態に用いられる画像表示部３の構造を説明するための模式的な斜視図は、図２Ａにおける異方性散乱部材２０を適宜変更して読み替え、画像表示部１を画像表示部３と読み替えればよいので省略する。

図１３は、第３実施形態に係る反射型の画像表示部の模式的な分解斜視図である。

図１３に示すように、画像表示部３にあっては、散乱部材２０Ａと散乱部材２０Ｂとが積層されている。散乱部材２０Ａの構成や配置は、第１実施形態において説明した異方性散乱部材２０の構成や配置と同様である。

散乱部材２０Ｂの構成も、第１実施形態において説明した異方性散乱部材２０と同様である。ただし、画像表示部３にあっては、ルーバー構造が傾斜する方向が、散乱部材２０Ａにおいてルーバー構造が傾斜する方向に対して直交するように配置されている。

散乱部材２０Ａと散乱部材２０Ｂとは、それぞれ拡散中心軸の方向が相違し、また、光が拡散する領域の形状も異なる。したがって、散乱特性の異なる複数の散乱部材が複数積層されて、異方性散乱部材３２０が構成されている。

このように、散乱特性の異なる複数の散乱部材を積層することによって、光の拡散範囲を調整することができる。

例えば、散乱部材２０Ａにおいて光が拡散する領域がＹ軸を長軸とする楕円状であれば、散乱部材２０Ｂにおいて光が拡散する領域はＸ軸を長軸とする楕円状となる。したがって、散乱部材２０Ａ，２０Ｂを重ねた場合には、光が拡散する領域は略方円状となるので、視線が上下左右方向にある程度の幅で動いたとしても良好な画像を観察することができる。

第３実施形態の異方性散乱部材２０も、積層した散乱部材が０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１を満たすことで、画像観察者により虹が観察される恐れをより低減することができ、画像観察者に向けてより好適な画像を表示させることができる。また、角度θ―φでの虹の発生を抑制できることで、虹がより目立ちやすい表示面の垂線方向側で虹が発生することを抑制できる。

［第４実施形態］
第４実施形態も、本開示に係る表示装置に関する。

第４実施形態も、第１実施形態に対し、異方性散乱部材は散乱特性の異なる複数の散乱部材が複数積層されて構成されている点が相違する。

第４実施形態に係る表示装置４００は、第１実施形態に対して異方性散乱部材の構造が相違する他は、同一の構成である。第４実施形態に係る表示装置４００の模式的な斜視図は、図１に示す画像表示部１を画像表示部４と読み替え、表示装置１００を表示装置４００と読み替えればよいので省略する。また、第４実施形態に用いられる画像表示部４の構造を説明するための模式的な斜視図は、図２Ａにおける異方性散乱部材２０を適宜変更して読み替え、画像表示部１を画像表示部４と読み替えればよいので省略する。

図１４は、第４実施形態に係る反射型の画像表示部の模式的な分解斜視図である。

図１４に示すように、画像表示部４にあっては、散乱部材２０Ａと散乱部材２０Ｃとが積層されている。散乱部材２０Ａの構成や配置は、第１実施形態において説明した異方性散乱部材２０の構成や配置と同様である。

散乱部材２０Ｃの構成は、図２Ｂに示す角度αの値が相違する他は、第１実施形態において説明した異方性散乱部材２０と同様である。画像表示部４にあっては、ルーバー構造が傾斜する方向が、散乱部材２０Ａにおいてルーバー構造が傾斜する方向と倣うように配置されている。

図１５は、第４実施形態に係る反射型の画像表示部の模式的な断面図である。

散乱部材２０Ａと散乱部材２０Ｃとは、それぞれ拡散中心軸の方向が相違し、また、光が拡散する領域の形状も異なる。したがって、散乱特性の異なる複数の散乱部材が複数積層されて、異方性散乱部材４２０が構成されている。このように、散乱特性の異なる複数の散乱部材を積層することによって、光の拡散範囲を調整することができる。

第４実施形態の異方性散乱部材２０も、積層した散乱部材が０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１を満たすことで、画像観察者により虹が観察される恐れをより低減することができ、画像観察者に向けてより好適な画像を表示させることができる。また、角度θ―φでの虹の発生を抑制できることで、虹がより目立ちやすい表示面の垂線方向側で虹が発生することを抑制できる。

以上、実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、上述した各実施形態にあっては、異方性散乱部材を、前面基板１８と１／４波長板３１との間に配置したが、これは例示に過ぎない。異方性散乱部材を配置する場所は、表示装置の設計や仕様に応じて適宜決定すればよい。

なお、本開示の技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）シート状の異方性散乱部材を含む反射型の画像表示部を備えており、
前記異方性散乱部材の面内方向の領域は、低屈折率領域と高屈折率領域とが混在する領域として形成されており、
前記異方性散乱部材は、低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きい面側から外光が入射して低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面側から光が出射する際に光が散乱するように配置され、かつ、
散乱角度範囲を２φとし、設定した光の主入射角度をθとし、入射角度ａにおいて当該光の入射方向の延長線上の位置の透過率をＴ（ａ）とした場合、前記主入射角度θはθ＜０であり、０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１となる表示装置。
（２）前記異方性散乱部材は、前記主入射角度θが−４０°以上−２０°以下である（１）に記載の表示装置。
（３）前記異方性散乱部材は、前記主入射角度θと前記散乱角度範囲２φとの関係が｜θ｜−φ＜０を満たす（２）に記載の表示装置。
（４）前記異方性散乱部材は、前記散乱角度範囲２φが５０°以上９０°以下である（１）から（３）のいずれか一つに記載の表示装置。
（５）異方性散乱部材は、画像表示部内で反射した外光が異方性散乱部材を透過する際に光が散乱するように配置されている上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の表示装置。
（６）異方性散乱部材は、外部から入射する外光が異方性散乱部材を透過する際に光が散乱するように配置されている上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の表示装置。
（７）画像表示部は、前面基板、背面基板、及び、前面基板と背面基板との間に配置されている液晶材料層を含む反射型の液晶表示パネルから成り、
異方性散乱部材は、前面基板側に配置されている上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の表示装置。
（８）異方性散乱部材は、散乱特性の異なる複数の散乱部材が複数積層されて成る上記（１）から（７）のいずれか１つに記載の表示装置。

１，１’，２，２’，３，４ 画像表示部
１０，３０ 積層体
１１ 表示領域
１２ 画素
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ 辺
１４ 背面基板
１５ 平坦化膜
１６ 反射電極
１７ 液晶材料層
１７Ａ 液晶分子
１８ 前面基板
２０，３２０，４２０ 異方性散乱部材
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 散乱部材（異方性散乱部材）
２０’ 基材
２１ 低屈折率領域
２２ 高屈折率領域
３１ １／４波長板
３２ １／２波長板
３３ 偏光板
４０ 筐体
５０ 光照射装置
６０ マスク
６１ 開口
１００ 表示装置

Claims (8)

1. シート状の異方性散乱部材を含む反射型の画像表示部を備えており、
   前記異方性散乱部材の面内方向の領域は、低屈折率領域と高屈折率領域とが混在する領域として形成されており、
   前記異方性散乱部材は、低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に大きい面側から外光が入射して低屈折率領域と高屈折率領域との境界付近における屈折率の変化の程度が相対的に小さい面側から光が出射する際に光が散乱するように配置され、かつ、
   散乱角度範囲を２φとし、設定した光の主入射角度をθとし、入射角度ａにおいて当該光の入射方向の延長線上の位置の透過率をＴ（ａ）とした場合、前記主入射角度θはθ＜０であり、０．７＜Ｔ（θ―φ）／Ｔ（θ）≦１となる表示装置。
2. 前記異方性散乱部材は、前記主入射角度θが−４０°以上−２０°以下である請求項１に記載の表示装置。
3. 前記異方性散乱部材は、前記主入射角度θと前記散乱角度範囲２φとの関係が｜θ｜−φ＜０を満たす請求項２に記載の表示装置。
4. 前記異方性散乱部材は、前記散乱角度範囲２φが５０°以上９０°度以下である請求項１から３のいずれか一項に記載の表示装置。
5. 異方性散乱部材は、画像表示部内で反射した外光が異方性散乱部材を透過する際に光が散乱するように配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の表示装置。
6. 異方性散乱部材は、外部から入射する外光が異方性散乱部材を透過する際に光が散乱するように配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 画像表示部は、前面基板、背面基板、及び、前面基板と背面基板との間に配置されている液晶材料層を含む反射型の液晶表示パネルから成り、
   異方性散乱部材は、前面基板側に配置されている請求項１から６のいずれか一項に記載の表示装置。
8. 異方性散乱部材は、散乱特性の異なる複数の散乱部材が複数積層されている請求項１から７のいずれか一項に記載の表示装置。

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