JPWO2016093307A1 - 表示装置、接着層付き光拡散部材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
光拡散部材(7)は、光透過性を有する基材(39)と、基材(39)の表示体(6)と対向する面に光拡散部(40)と、基材(39)の表示体(6)と対向する面のうち光拡散部(40)以外の領域に遮光層(41)と、を有し、光拡散部(40)は、基材(39)に接する光射出端面(40a)と、光射出端面(40a)に対向し、光射出端面(40a)の面積よりも大きい面積を有する光入射端面(40b)と、を有し、光入射端面(40a)が接着層(42)に接着されると共に、光拡散部(40)と遮光層(41)との間に形成される空間(43)内に接着層(42)の一部(42a)が侵入しており、基材(39)の表示体(6)と対向する面から光入射端面(40b)に至る距離T1よりも、基材(39)の表示体(6)と対向する面から空間(43)内の接着層(42)の表面に至る距離(T2)が短い(T1>T2)。
Description
本発明は、表示装置、接着層付き光拡散部材及びその製造方法に関する。
本願は、2014年12月12日に、日本に出願された特願2014−252075号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2014年12月12日に、日本に出願された特願2014−252075号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
液晶表示装置は、例えば、携帯電話機等の携帯型電子機器や、テレビジョン、パーソナルコンピュータなどのディスプレイとして広く用いられている。ところで、液晶表示装置は、正面からの視認性に優れる反面、視野角が狭いといった特性を一般的に有している。
このため、液晶表示装置では、視野角を広げるための様々な工夫が従来より行われている。その工夫の一つとして、液晶パネル(表示体)の視認側に光拡散部材を貼合することによって、この光拡散部材を用いて液晶パネルの視認側から射出される光を拡散させることが行われている(例えば、特許文献1を参照。)。
このため、液晶表示装置では、視野角を広げるための様々な工夫が従来より行われている。その工夫の一つとして、液晶パネル(表示体)の視認側に光拡散部材を貼合することによって、この光拡散部材を用いて液晶パネルの視認側から射出される光を拡散させることが行われている(例えば、特許文献1を参照。)。
下記の特許文献1には、光拡散層に断面がV字状の溝が設けられ、溝の一部に光吸収層が設けられた光拡散シート(光拡散部材)が開示されている。光拡散シートにおいて、光拡散層の光入射側及び光射出側には、ポリエチレンテレフタレート(PET)等からなる透明なシートが配置されている。この構成により、光入射側から光拡散層に対して垂直に入射した光の一部は、溝の壁面で全反射した後、光射出側から拡散した状態で射出される。
上記の光拡散シートにおいて、溝の壁面で光を全反射させるためには、溝の内部と外部との界面における屈折率差を大きくすることが望ましい。上記の光拡散シートでは、隣接する溝の間に空間(空気層)が存在しているため、高屈折率側となる透明なシートと、低屈折率側となる空気層との間で屈折率差を最大とすることができる。
ところで、上記の光拡散シートを液晶パネルに貼合する際は、光拡散シートと液晶パネルとの間に接着層を設けて、この接着層により光拡散層の溝部が形成された側の面を液晶パネルに接着する。しかしながら、上記の光拡散シートでは、上述した溝部によって光拡散層の液晶パネルに対する接着面積が小さくなっている。このため、平坦な面を接着する場合に比べて、液晶パネルに対する光拡散シートの接着強度が弱くなるといった課題があった。
本発明のいくつかの態様は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、表示体に接着層を介して光拡散部材を貼合したときに、この表示体に対する光拡散部材の接着強度を高めることができる表示装置、接着層付き光拡散部材及びその製造方法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、本発明のいくつかの態様は以下の手段を採用した。
(1) 本発明の第1の態様における表示装置は、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光拡散部材と、前記表示体と前記光拡散部材との間に介在される接着層と、を含み、前記光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の前記表示体と対向する面に所定の高さで形成された光拡散部と、前記基材の前記表示体と対向する面のうち前記光拡散部以外の領域に前記光拡散部の高さよりも小さい厚みで形成された遮光層と、を有し、前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有し、前記光入射端面が前記接着層に接着されると共に、前記光拡散部と前記遮光層との間に形成される空間内に前記接着層の一部が侵入しており、前記基材の前記表示体と対向する面から前記光入射端面に至る距離よりも、前記基材の前記表示体と対向する面から前記空間内の前記接着層の表面に至る距離が短い。
(1) 本発明の第1の態様における表示装置は、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光拡散部材と、前記表示体と前記光拡散部材との間に介在される接着層と、を含み、前記光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の前記表示体と対向する面に所定の高さで形成された光拡散部と、前記基材の前記表示体と対向する面のうち前記光拡散部以外の領域に前記光拡散部の高さよりも小さい厚みで形成された遮光層と、を有し、前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有し、前記光入射端面が前記接着層に接着されると共に、前記光拡散部と前記遮光層との間に形成される空間内に前記接着層の一部が侵入しており、前記基材の前記表示体と対向する面から前記光入射端面に至る距離よりも、前記基材の前記表示体と対向する面から前記空間内の前記接着層の表面に至る距離が短い。
(2) 本発明の第2の態様における表示装置は、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光拡散部材と、前記表示体と前記光拡散部材との間に介在される接着シートと、を含み、前記光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の前記表示体と対向する面に所定の高さで形成された光拡散部と、前記基材の前記表示体と対向する面のうち前記光拡散部以外の領域に前記光拡散部の高さよりも小さい厚みで形成された遮光層と、を有し、前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有し、前記接着シートは、光透過性を有する基材と、前記基材の両面に形成された接着層と、を有し、前記光入射端面が前記接着シートの一方の接着層に接着されると共に、前記光拡散部と前記遮光層との間に形成される空間内に前記一方の接着層の一部が侵入しており、前記基材の前記表示体と対向する面から前記光入射端面に至る距離よりも、前記基材の前記表示体と対向する面から前記空間内の前記一方の接着層の表面に至る距離が短い。
(3) 前記(2)に記載の表示装置において、前記接着シートの前記一方の接着層の厚みよりも他方の接着層の厚みが大きい構成であってもよい。
(4) 前記(1)〜(3)の何れか一項に記載の表示装置において、前記空間の前記遮光層から前記光入射端面に至る距離よりも、前記光入射端面に接着される前記接着層の厚みが小さい構成であってもよい。
(5) 前記(1)〜(4)の何れか一項に記載の表示装置において、前記光入射端面に複数の凹部又は凸部が設けられている構成であってもよい。
(6) 前記(1)〜(4)の何れか一項に記載の表示装置において、前記光入射端面が凸状に湾曲している構成であってもよい。
(7) 前記(1)〜(4)の何れか一項に記載の表示装置において、前記光入射端面が凹状に湾曲している構成であってもよい。
(8) 前記(1)〜(7)の何れか一項に記載の表示装置において、前記接着層は、活性化エネルギーの照射により硬化する接着剤からなる構成であってもよい。
(9) 前記(1)〜(8)の何れか一項に記載の表示装置において、前記光拡散部材は、前記光拡散部の前記光射出端面と前記光入射端面との間に形成される側面のうち、その面積が大きくなる方位よりも、その面積が小さくなる方位において、光の拡散力が相対的に高くなる方位異方性を有する構成であってもよい。
(10) 前記(9)に記載の表示装置において、前記光拡散部材は、前記方位異方性の方位角方向が異なった光拡散部を有する構成であってもよい。
(11) 前記(1)〜(10)の何れか一項に記載の表示装置において、前記光拡散部材は、前記基材の主面の法線方向から見てランダムに並んで配置された複数の光拡散部を有し、前記遮光層は、前記光拡散部以外の領域に連続して形成されている構成であってもよい。
(12) 前記(1)〜(10)の何れか一項に記載の表示装置において、前記光拡散部材は、前記基材の主面の法線方向から見てランダムに並んで配置された複数の遮光層を有し、前記光拡散部は、前記遮光層以外の領域に連続して形成されている構成であってもよい。
(13) 本発明の第3の態様における接着層付き光拡散部材は、表示体の視認側に配置され、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光拡散部材と、前記表示体と前記光拡散部材との間に介在される接着層と、を含み、前記光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の前記表示体と対向する面に所定の高さで形成された光拡散部と、前記基材の前記表示体と対向する面のうち前記光拡散部以外の領域に前記光拡散部の高さよりも小さい厚みで形成された遮光層と、を有し、前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有し、前記光入射端面が前記接着層に接着されると共に、前記光拡散部と前記遮光層との間に形成される空間内に前記接着層の一部が侵入しており、前記基材の前記表示体と対向する面から前記光入射端面に至る距離よりも、前記基材の前記表示体と対向する面から前記空間内の前記接着層の表面に至る距離が短い。
(14) 本発明の第4の態様における接着層付き光拡散部材は、表示体の視認側に配置され、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光拡散部材と、前記表示体と前記光拡散部材との間に介在される接着シートと、を含み、前記光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の前記表示体と対向する面に所定の高さで形成された光拡散部と、前記基材の前記表示体と対向する面のうち前記光拡散部以外の領域に前記光拡散部の高さよりも小さい厚みで形成された遮光層と、を有し、前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有し、前記接着シートは、光透過性を有する基材と、前記基材の両面に形成された接着層と、を有し、前記光入射端面が前記接着シートの一方の接着層に接着されると共に、前記光拡散部と前記遮光層との間に形成される空間内に前記一方の接着層の一部が侵入しており、前記基材の前記表示体と対向する面から前記光入射端面に至る距離よりも、前記基材の前記表示体と対向する面から前記空間内の前記一方の接着層の表面に至る距離が短い。
(15) 前記(13)又は(14)に記載の接着層付き光拡散部材において、前記接着層又は前記他方の接着層の前記表示体に接着される側の面に剥離可能に貼合された表面保護シート、又は、前記接着層又は前記他方の接着層の前記表示体に接着される側の面に貼合された偏光板を含む構成であってもよい。
(16) 前記(13)〜(15)の何れか一項に記載の接着層付き光拡散部材において、前記光拡散部材は、前記基材の主面の法線方向から見てランダムに並んで配置された複数の光拡散部を有し、前記遮光層は、前記光拡散部以外の領域に連続して形成されている構成であってもよい。
(17) 前記(13)〜(15)の何れか一項に記載の接着層付き光拡散部材において、前記光拡散部材は、前記基材の主面の法線方向から見てランダムに並んで配置された複数の遮光層を有し、前記光拡散部は、前記遮光層以外の領域に連続して形成されている構成であってもよい。
(18) 本発明の第5の態様における接着層付き光拡散部材の製造方法は、光透過性を有する基材と、前記基材の一面に所定の高さで形成された光拡散部と、前記基材の一面のうち前記光拡散部以外の領域に前記光拡散部の高さよりも小さい厚みで形成された遮光層と、前記光拡散部の前記基材と対向する面とは反対側の面に設けられた接着層、又は、光透過性を有する基材と、前記基材の両面に形成された接着層と、を有する接着シートと、を備える前記光拡散部と前記遮光層との間に形成される空間内に前記接着層の一部が侵入した接着層付き光拡散部材の製造方法であって、前記基材となる長尺の基材シートの上に前記遮光層を形成する工程と、前記遮光層が形成された基材シートの上に前記光拡散部を形成する工程と、前記光拡散部が形成された基材シートの上に前記接着層又は前記接着シートとなる長尺の接着層付きシートを貼合する工程と、前記接着層付きシートが貼合された基材シートを巻き取る工程と、を含む。
以上のように、本発明のいくつかの態様によれば、表示体に接着層を介して光拡散部材を貼合したときに、この表示体に対する光拡散部材の接着強度を高めることができる表示装置、接着層付き光拡散部材及びその製造方法を提供することが可能である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
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。
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。
(液晶表示装置)
先ず、本発明の一実施形態として、図1A,図1B及び図2に示す液晶表示装置1について説明する。なお、図1Aは、液晶表示装置1を上方から見た斜視図である。
図1Bは、液晶表示装置1を下方から見た斜視図である。図2は、液晶表示装置1の概略構成を示す断面図である。
先ず、本発明の一実施形態として、図1A,図1B及び図2に示す液晶表示装置1について説明する。なお、図1Aは、液晶表示装置1を上方から見た斜視図である。
図1Bは、液晶表示装置1を下方から見た斜視図である。図2は、液晶表示装置1の概略構成を示す断面図である。
液晶表示装置1は、図1A,図1B及び図2に示すように、バックライト2と、第1の偏光板3と、液晶パネル4と、第2の偏光板5と、光拡散部材7とを概略備えている。このうち、光拡散部材7を除く、バックライト2、第1の偏光板3、液晶パネル4及び第2の偏光板5は、液晶表示体6を構成している。なお、以下の説明では、光拡散部材7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。
バックライト2は、例えば発光ダイオードや冷陰極管等からなる光源36と、光源36から射出された光の内部反射を利用して液晶パネル4に向けて射出させる導光板37とを有している。光源36は、導光体37の端面に配置されている(エッジライト型という。)。また、光源36は、導光体37の直下に配置された構成であってもよい(直下型という。)
本実施形態では、指向性を持たせたバックライト2を用いることが望ましい。このような指向性を持たせたバックライト2を用いることで、光の射出方向を制御し、光拡散部材7に対してコリメート又は略コリメートした光を入射させる。これにより、ボヤケを少なくし、さらに光の利用効率を高めることができる。バックライト2には、導光板37内に形成する反射パターンの形状や配置等を最適化することで、指向性を持たせることが可能である。
第1の偏光板3は、偏光子として機能するものであり、バックライト2と液晶パネル4との間に配置されている。一方、第2の偏光板5は、検光子として機能するものであり、液晶パネル4と光拡散部材7との間に配置されている。
液晶パネル4は、例えば透過型液晶パネルである。また、液晶パネル4には、透過型に限らず、半透過型(透過・反射兼用型)や反射型の液晶パネルを用いてもよい。液晶パネル4は、アクティブマトリクス型の液晶パネルであり、各画素の動作を切り替えるスイッチング素子として、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を備えている。
また、液晶パネル4は、アクティブマトリクス型に限らず、スイッチング素子を備えていない単純マトリクス型の液晶パネルであってもよい。
また、液晶パネル4は、アクティブマトリクス型に限らず、スイッチング素子を備えていない単純マトリクス型の液晶パネルであってもよい。
光拡散部材7は、液晶パネル4の視認側から射出される光を拡散させることによって、視野角を拡大させるもの(視野角拡大フィルム)であり、液晶パネル4の視認側(第2の偏光板5)に設けられている。
以上のような構成を有する液晶表示装置1では、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光拡散部材7を透過して射出されるときに、この光拡散部材7に入射する前よりも射出光の角度分布が広がった状態となる。これにより、観察者は広い視野角を持って表示を視認することが可能である。
(液晶パネル)
次に、液晶パネル4の具体的な構成について図3を参照して説明する。なお、図3は、液晶パネル4の概略構成を示す断面図である。
次に、液晶パネル4の具体的な構成について図3を参照して説明する。なお、図3は、液晶パネル4の概略構成を示す断面図である。
液晶パネル4は、図3に示すように、TFT基板(素子基板ともいう。)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(対向基板ともいう。)10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10との間に配置された液晶層11とを概略備えている。
液晶層11は、TFT基板9とカラーフィルター基板10との間の周囲をシール部材(図示せず。)で封止し、その間に液晶を注入することによって、TFT基板9とカラーフィルター基板10との間に挟持されている。また、TFT基板9とカラーフィルター基板10との間には、その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。
本実施形態の液晶パネル4は、例えばVA(Vertical Alignment, 垂直配向)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負の垂直配向液晶が用いられる。
なお、表示モードについては、VAモードに限らず、例えば、TN(Twisted Nematic)モードや、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In-Plane Switching)モードなどを用いることができる。
なお、表示モードについては、VAモードに限らず、例えば、TN(Twisted Nematic)モードや、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In-Plane Switching)モードなどを用いることができる。
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並んで配置されている。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共に、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、且つ、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側の面には、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上には、例えばCGS(Continuous Grain Silicon:連続粒界シリコン)、LPS(Low-temperaturePoly-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上には、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、若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。
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上には、例えばCGS(Continuous Grain Silicon:連続粒界シリコン)、LPS(Low-temperaturePoly-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上には、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、若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、ゲート電極16を覆うように第1の層間絶縁膜21が形成されている。第1の層間絶縁膜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、若しくはこれらの積層膜等が用いられる。第1の層間絶縁膜21上には、ソース電極17及びドレイン電極18が形成されている。ソース電極17は、第1の層間絶縁膜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の層間絶縁膜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及びドレイン電極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の層間絶縁膜21上には、ソース電極17及びドレイン電極18を覆うように第2の層間絶縁膜24が形成されている。第2の層間絶縁膜24の材料としては、上述の第1の層間絶縁膜21と同様の材料、若しくは有機絶縁性材料が用いられる。
第2の層間絶縁膜24上には、画素電極25が形成されている。画素電極25は、第2の層間絶縁膜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。すなわち、この画素電極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。この構成により、ゲートバスラインを通じて走査信号が供給され、TFT19がオン状態となったときに、ソースバスラインを通じてソース電極17に供給された画像信号が、半導体層15、ドレイン電極18を経て画素電極25に供給される。また、第2の層間絶縁膜24上には、画素電極25を覆うように全面に亘って配向膜27が形成されている。この配向膜27は、液晶層11を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。なお、TFTの形態としては、図3に示したトップゲート型のTFTであってもよいし、ボトムゲート型のTFTであってもよい。
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の透過を遮断する機能を有しており、Cr(クロム)やCr/酸化Crの多層膜等の金属、若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おり、TFT基板9上の一つの画素電極25にR,G,Bのいずれか一つのカラーフィルター31が対向して配置されている。なお、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よい。平坦化層32は、ブラックマトリクス30及びカラーフィルター31を覆う絶縁膜で構成されており、ブラックマトリクス30及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。また、対向電極33上の全面には、垂直配向規制力を有する配向膜34が形成されている。
(光拡散部材)
次に、光拡散部材7の具体的な構成について図4A〜図4Cを参照して説明する。
なお、図4Aは、光拡散部材7の概略構成を示す断面図である。図4Bは、光拡散部材7を視認側から見た平面図である。図4Cは、光拡散部材7を背面側から見た平面図である。なお、図4A〜図4C中に示すx軸は、液晶パネル4の画面の水平方向を示し、y軸は、液晶パネル4の画面の垂直方向を示し、z軸は液晶表示装置1の厚さ方向を示すものとする。
次に、光拡散部材7の具体的な構成について図4A〜図4Cを参照して説明する。
なお、図4Aは、光拡散部材7の概略構成を示す断面図である。図4Bは、光拡散部材7を視認側から見た平面図である。図4Cは、光拡散部材7を背面側から見た平面図である。なお、図4A〜図4C中に示すx軸は、液晶パネル4の画面の水平方向を示し、y軸は、液晶パネル4の画面の垂直方向を示し、z軸は液晶表示装置1の厚さ方向を示すものとする。
光拡散部材7は、図4A〜図4Cに示すように、光透過性を有する基材39と、基材39の一面(視認側と反対側の面)に形成された光制御層7aとを概略備えている。光制御層7aは、液晶パネル4からの光を拡散させて光の射出方向を制御するものであり、基材39の一面(視認側と反対側の面)に形成された複数の光拡散部40と、遮光層(光吸収部)41とから構成されている。
基材39には、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)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルホン(PES)フィルム等の透明樹脂フィルムを用いることが好ましい。基材39は、後述する製造プロセスにおいて、後で遮光層41や光拡散部40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よい。但し、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の厚さが厚くなるほど、表示のボヤケが生じる虞があるからである。本実施形態では、基材39の一例として、厚さが100μmの透明樹脂フィルムを用いている。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。全光線透過率を90%以上とすることで、十分な透明性が得られる。
複数の光拡散部40は、光拡散部材7において光の透過に寄与する部分であり、基材39の主面の法線方向から見てランダムに並んで配置されている。複数の光拡散部40は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の光透過性及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40の全光線透過率は、JIS K7361−1の規定で90%以上が好ましい。全光線透過率を90%以上とすることで、十分な透明性が得られる。
各光拡散部40は、水平断面(xy断面)の形状が円形であり、基材39側の面(光射出端面という。)40aの面積が小さく、基材39と反対側の面(光入射端面という。)40b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漸次拡大している。したがって、この光拡散部40は、基材39側から基材39と反対側に向けて、側面40cが逆テーパー状に傾斜した円錐台形状を有している。
なお、光拡散部40の側面40cの傾斜角(光入射端面40bと側面40cとのなす角)は一例として80°程度である。但し、光拡散部40の側面40cの傾斜角度は、光拡散部材7から射出する際に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。
遮光層41は、光拡散部40の側面40cから漏れ出た光を遮光(吸収)するものであり、基材39の光拡散部40が形成された側の面のうち、光拡散部40の形成領域以外の領域に連続して形成されている。
なお、遮光層41が光拡散部40の形成領域以外の領域に連続して形成されているとは、概ね光拡散部40の形成領域以外の領域に形成された遮光層41を含むものである。また、「概ね光拡散部40の形成領域以外の領域に形成された遮光層41」とは、一部分が遮光層41に重なった状態に形成された光拡散部40を含むことを意味する。すなわち、遮光層41の開口部のエッジ部において、光拡散部40の一部が遮光層41に僅かに重なって形成されている場合も含む。
遮光層41は、一例として、ブラックレジスト等の光吸収性及び感光性を有する有機材料で構成されている。遮光層41には、この他にも、例えばCr(クロム)等の金属膜や、Crと酸化Crとの多層膜等を用いてもよい。
遮光層41の層厚は、光拡散部40の光入射端面40bから光射出端面40aまでの高さよりも小さく設定されている。本実施形態の場合、遮光層41の層厚は一例として150nm程度であり、光拡散部40の光入射端面40bから光射出端面40aまでの高さは一例として25μm程度である。したがって、光拡散部40と遮光層41との間には、空間43が形成され、この空間43には、空気層が存在している。
なお、基材39の屈折率と光拡散部40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40の屈折率とが大きく異なっていると、光入射端面40bから入射した光が光拡散部40から射出しようとする際に光拡散部40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虞があるからである。
以上のような構成を有する光拡散部材7は、図2に示すように、液晶表示体6の視認側に配置されている。すなわち、基材39の他面を視認側に向けた状態で、光拡散部40が接着層42を介して第2の偏光板5に貼合されている。
液晶表示装置1では、このような光拡散部材7を液晶表示体6の視認側に配置することによって、液晶パネル4の視認側から射出される光を拡散させながら、視野角を拡大させることができる。
ここで、光拡散部材7の光拡散部40を透過する光の光路について図5Aを用いて説明する。なお、図5Aは、光拡散部材7の光拡散部40を透過する光の光路を説明するための断面図である。
図5Aに示すように、光入射端面40bから光拡散部40の内部に入射した光LA,LB,LC,LDのうち、側面40cに臨界角を超える角度で入射した光LB,LCは、側面40cで全反射しながら、光拡散部40の内部を透過し、光射出端面40aから光拡散部40の外部へと射出される。また、側面40cに入射しなかった入射光LAは、そのまま光拡散部40の内部を透過し、光射出端面40aから光拡散部40の外部へと射出される。
一方、側面40cに臨界角以下の角度で入射した入射光LDは、側面40cで全反射せずに側面40cから光拡散部40の外部へと射出された後、遮光層41で吸収される。これにより、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を防ぐことができる。
しかしながら、側面40cを透過する光が増えると、光量のロスが生じ、輝度の高い画像が得られなくなる。そこで、液晶表示装置1では、上述した指向性を持たせたバックライト2を用いて、側面40cに対して臨界角を超える角度で光を入射させることが行われる。
具体的に、側面40cに対して臨界角を超える角度で光を入射させるための側面40cの傾斜角について、図5Bを用いて説明する。なお、図5Bは、図5Aに示す光拡散部材7の光拡散部40を拡大した断面図である。
図5Bに示すように、光拡散部40の側面40cと光射出端面40aとのなす角は、光軸OAと平行または略平行に入射した光を全反射させるように、光拡散部40の側面40cの法線CLに対して臨界角を超える角度θ’[°]に設定される。
また、光拡散部40の側面40cと光軸OAに直交する光射出端面40aとのなす角度θは、光拡散部40の側面40cが光射出端面40aと交わる点を点P、光軸OAに平行な入射光VRの側面40cへの入射点を点Q、光射出端面40aに対する垂線のうちで点Qを通る垂線と光射出端面40aとの交点を点Rとすると、角QPRで表すことができる。
このとき、角PQRの値は(90−θ)°であるから、光拡散部40の側面40cの傾斜角θは、点Qにおける入射光VRの入射角θ’と同じ角度となる。したがって、光拡散部40の側面40cの傾斜角θは、上記臨界角を超える角度で形成されている。
光拡散部材7では、隣接する光拡散部40の間に空気層(空間43)が存在しているため、光拡散部40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40の側面40cは透明アクリル樹脂と空気層との界面となる。ここで、光拡散部40の周囲を他の低屈折率材料で充填したとしても、光拡散部40の内部と外部との界面の屈折率差は、外部にいかなる低屈折率材料が存在する場合よりも空気層が存在する場合が最大となる。したがって、この光拡散部材7では、スネル(Snell)の法則より臨界角が最も小さくなり、光拡散部40の側面40cで光が全反射する入射角範囲が最も広くなる。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。
ここで、光拡散部材7が有する視野角拡大効果について、図6A,図6Bを用いて説明する。なお、図6Aは、光拡散部材7の光拡散部40を透過する光の光路を説明するための断面図である。図6Bは、バックライト2から射出されて液晶パネル4を通過した後、光拡散部材7に対して略垂直に入射した光の拡散状態を示す模式図である。
図6Aに示すように、光入射端面40bから光拡散部40の内部に入射した光のうち、光拡散部40の中心付近において光入射端面40bに対して略垂直に入射した光L1は、光拡散部40の側面40cで全反射することなく、光拡散部40をそのまま直進して透過する。
また、光拡散部40の周縁部において光入射端面40bに対して略垂直に入射した光L2は、臨界角よりも大きい入射角で光拡散部の側面40cに入射するため、光拡散部40の側面40cで全反射する。全反射した光は、光拡散部40の光射出端面40aで屈折し、光射出端面40aの法線方向に対して大きな角度をなす方向に射出される。
一方、光拡散部40の光入射端面40bに対して斜めに入射した光L3は、臨界角よりも小さい入射角で光拡散部40の側面40cに入射するため、光拡散部40の側面40cを透過し、遮光層41で吸収される。
以上の作用により、図6Bに示すように、バックライト2から射出されて液晶パネル2を通過した後、光拡散部材7に対して略垂直に入射した光L1,L2は、光拡散部材7に入射する前よりも角度分布が広がった状態で光拡散部材7から射出される。したがって、観察者が液晶表示装置1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40の平面形状が円形であるため、液晶表示装置1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。このため、観察者は全ての方位で良好な表示を視認できる。すなわち、この光拡散部材7の使用によって液晶表示装置1の視野角を拡大することができる。
一方、光拡散部材7に対して斜めに入射した光L3は、液晶パネル4を斜めに透過した光であり、所望のリタデーションと異なる光、いわゆる表示のコントラストを低下させる要因となる光である。光拡散部材7は、このような光を遮光層41でカットすることで、表示のコントラストを高めることができる。
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光拡散部材と、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、光拡散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虞がある。
これに対して、本実施形態の光拡散部材7を用いた液晶表示装置1では、複数の光拡散部40が平面的にランダムに配置されているため、液晶パネル4の画素の規則的配列との間で干渉によるモアレが生じることがなく、表示品位を維持することができる。
(光拡散部材の製造方法)
次に、光拡散部材7の製造方法について、図7〜図10Bを参照して説明する。
なお、図7は、光拡散部材7の製造工程を示すフローチャートである。図8A〜図8Eは、光拡散部材7の製造工程を順次説明するための斜視図である。図9A〜図9Cは、光拡散部材7の光拡散部40の配置を説明するための模式図である。図10A及び図10Bは、光拡散部40の形成工程を説明するための断面図である。
次に、光拡散部材7の製造方法について、図7〜図10Bを参照して説明する。
なお、図7は、光拡散部材7の製造工程を示すフローチャートである。図8A〜図8Eは、光拡散部材7の製造工程を順次説明するための斜視図である。図9A〜図9Cは、光拡散部材7の光拡散部40の配置を説明するための模式図である。図10A及び図10Bは、光拡散部40の形成工程を説明するための断面図である。
光拡散部材7を製造する際は、先ず、図7に示すステップS1において、基材39の一面に遮光層材料を塗布する。具体的には、図8Aに示すように、例えば、10cm角で厚さが100μmのトリアセチルセルロース製の基材39を用意する。そして、この基材39の一面に、遮光層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スピンコート法を用いて塗布することによって、膜厚150nmの塗膜44を形成する。その後、塗膜44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44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。
次に、図7に示すステップS2において、塗膜44に対してフォトマスクを用いた露光を行う。具体的には、図8Aに示すように、複数の遮光パターン47がランダムに配置されたフォトマスク45を用いて、塗膜44に光に対して露光を行う。
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を行う。露光量は100mJ/cm2とする。本実施形態では、次工程で遮光層41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40を形成するため、フォトマスク45の遮光パターン47の位置が光拡散部40の形成位置に対応する。
複数の遮光パターン47は、全て直径20μmの円形パターンであり、ランダムに配置されている。このため、隣接する遮光パターン47間の間隔(ピッチ)は一定でないが、複数の遮光パターン47間の間隔を平均した平均間隔は25μmである。
また、遮光パターン47の平均間隔と遮光パターン47の大きさは、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。
ここで、複数の遮光パターン47がランダムに配置されたフォトマスク45を設計する手法の一例について、図9A〜図9Cを用いて説明する。
フォトマスク45の設計については、先ず、図9Aに示すように、フォトマスク45の全体を縦m個(例えば6個)、横n個(例えば6個)からなるm×n個(例えば36個)の領域46に分割する。
フォトマスク45の設計については、先ず、図9Aに示すように、フォトマスク45の全体を縦m個(例えば6個)、横n個(例えば6個)からなるm×n個(例えば36個)の領域46に分割する。
次に、図9Bの左側に示すように、分割した1つの領域46において、遮光パターン47の形状に対応する円を最密充填となるように配置したパターンを作製する。
次に、図9Bの右側の3つに示すように、ランダム関数を用いて、例えば各円の中心座標等、各円の位置の基準となる位置データに揺らぎを持たせ、複数種類(例えばA,B,Cの3種類のパターン)の位置データを作製する。
次に、図9Cに示すように、作製した複数種類の位置データA,B,Cをm×n個の領域に対してランダムに割り当てる。例えば、位置データA、位置データB、位置データCが36個の領域46にランダムに出現するように、各位置データA,B,Cを各領域46に割り当てる。
したがって、フォトマスク45を個々の領域46毎に見ると、各領域46の遮光パターン47の配置は、位置データA、位置データB、位置データCの何れかのパターンに当てはまる。このため、全領域で全ての遮光パターン47が全くランダムに配置されている訳ではないが、フォトマスク45の全体を見ると、複数の遮光パターン47はランダムに配置されることになる。
次に、図7に示すステップS3において、露光後の塗膜44に対して現像を行う。具体的には、図8Bに示すように、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44の現像を行った後、100℃で乾燥させる。これにより、基材39の一面に複数の円形の開口部41aを有する遮光層41が形成される。
開口部41aは、次工程の光拡散部40の形成領域に対応する。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層41を形成したが、この構成に代えて、本実施形態の遮光パターン47と光透過部とが反転したフォトマスクを用いれば、ポジレジストを用いることもできる。若しくは、蒸着法や印刷法等を用いて遮光層41を形成してもよい。
次に、図7に示すステップS4において、基材39の一面に光拡散部材料を塗布する。
具体的には、図8Cに示すように、スピンコート法を用いて、遮光層41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することによって、膜厚25μmの塗膜48を形成する。その後、塗膜48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48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。
具体的には、図8Cに示すように、スピンコート法を用いて、遮光層41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することによって、膜厚25μmの塗膜48を形成する。その後、塗膜48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48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。
次に、図7に示すステップS5において、塗膜48に対して背面露光を行う。具体的には、図8Dに示すように、基材39を上下反転し、基材39側から遮光層41をマスクとして、塗膜48に拡散光Fを照射しながら露光を行う。
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を行う。露光量は500mJ/cm2とする。また、拡散光Fは、例えば露光装置から射出された平行光の光路上にヘイズ50程度の拡散板を配置することで得ることができる。その後、塗膜48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48のポストエクスポージャーベイク(PEB)を行う。
次に、図7に示すステップS6において、露光後の塗膜48に対して現像を行う。具体的には、図8Eに示すように、専用の現像液を用いて、透明ネガレジストからなる塗膜48の現像を行った後、100℃でポストベークする。これにより、基材39の一面に複数の光拡散部40が形成される。
以上のような工程を経ることによって、光拡散部材7を得ることができる。光拡散部材7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、光拡散部材に求められる光拡散機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。
本実施形態では、上記光拡散部40を形成する工程において、遮光層41をマスクとして基材39の背面側から光を照射しているため、光拡散部40が遮光層41の開口部41aの位置に自己整合(セルフアライン)した状態で形成される。その結果、図10Aに示すように、光拡散部40と遮光層41とが密着した状態となってこれらの間に隙間ができず、コントラストを確実に維持することができる。
一方、上記光拡散部40を形成する工程において、仮に透明ネガレジストからなる塗膜48側からフォトマスクを介して光を照射したとすると、微小サイズの遮光層41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非常に困難であり、ずれが生じることが避けられない。その結果、図10Bに示すように、光拡散部40と遮光層41との間に隙間Sができ、隙間Sから光が漏れることによってコントラストが低下する虞がある。
また、遮光層41を基材39に設けない場合、光拡散部材7に入射する外光も散乱する。外光散乱が発生すると明所での視認性が低下するのに加え、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。これらを防止するために、遮光層41を基材39に配置する。
なお、本実施形態では、基材39を上下反転した上で塗膜48に対して露光を行う場合について説明したが、製造装置によっては基材39を上下反転させずに、基材39側から露光が行う構成とすることも可能である。
また、本実施形態では、遮光層41や光拡散部40の形成時に、液状のレジストを塗布することとしたが、この構成に代えて、フィルム状のレジストを基材39の一面に貼付するようにしてもよい。
作製された光拡散部材7は、図2に示すように、液晶表示体6に貼合される。すなわち、基材39を視認側に向けて、光拡散部40を第2の偏光板5に対向させた状態で、第2の偏光板5の面上に形成された接着層42を介して光拡散部材7が第2の偏光板5に貼合される。若しくは、基材39を視認側に向けて、光拡散部40を第2の偏光板5に対向させた状態で、予め光拡散部材7の光入射端面40b側に形成された接着層42を介して光拡散部材7が第2の偏光板5に貼合される。
以上のような工程を経ることによって、液晶表示装置1を作製することができる。
以上のような工程を経ることによって、液晶表示装置1を作製することができる。
液晶表示体6の製造工程については、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の偏光板3と第2の偏光板5とをそれぞれ貼り合わせる。以上のような工程を経ることによって、液晶表示体6が作製される。
なお、TFT基板9やカラーフィルター基板10の製造方法については、従来から公知の方法が用いられるため、その説明を省略するものとする。
(光拡散部材の製造装置)
次に、図11、図12A及び図12Bに示す光拡散部材7の製造装置50の一例について説明する。
なお、図11は、この製造装置50の構成を示す斜視図である。図12A及び図12Bは、この製造装置50の要部を示す斜視図である。
次に、図11、図12A及び図12Bに示す光拡散部材7の製造装置50の一例について説明する。
なお、図11は、この製造装置50の構成を示す斜視図である。図12A及び図12Bは、この製造装置50の要部を示す斜視図である。
この製造装置50は、図11に示すように、長尺の基材39をロール・トゥー・ロールで搬送し、その間に各種の処理を行うものである。また、この製造装置50は、遮光層41の形成に、上記フォトマスク45を用いたフォトリソグラフィー法に代えて、印刷法を用いている。
製造装置50は、基材39を送り出す送出ローラー51が一端側に設けられ、基材39を巻き取る巻取ローラー52が他端側に設けられることによって、送出ローラー51側から巻取ローラー52側に向けて基材39を移動させる構成となっている。
基材39の上方には、送出ローラー51側から巻取ローラー52側に向けて印刷装置53、第1の乾燥装置54、塗布装置55、現像装置56、第2の乾燥装置57が順次配置されている。
印刷装置53は、基材39上に遮光層41を印刷するためのものである。第1の乾燥装置54は、印刷により形成した遮光層41を乾燥させるためのものである。塗布装置55は、遮光層41上に透明ネガレジストを塗布するためのものである。現像装置56は、露光後の透明ネガレジストを現像液によって現像するためのものである。第2の乾燥装置57は、現像後の透明レジストからなる光拡散部40が形成された基材39を乾燥させるためのものである。この後さらに、光拡散部40が形成された基材39を第2の偏光板5と貼り合わせ、光拡散部材7を偏光板と一体化させてもよい。
基材39の下方には、露光装置58が配置されている。露光装置58は、基材39側から透明ネガレジストの塗膜48の露光を行うためのものである。図12A,図12Bは、製造装置50のうち、露光装置58の部分だけを取り出して示す図である。
露光装置58は、図12Aに示すように、複数の光源59を備えている、露光装置58では、基材39の進行に伴って、各光源59からの拡散光Fの強度が徐々に弱くなる等、拡散光Fの強度が変化してもよい。一方、露光装置58は、図12Bに示すように、基材39の進行に伴って、各光源59からの拡散光Fの射出角度が徐々に変化してもよい。このような露光装置58を用いることにより、光拡散部40の側面40cの傾斜角度を所望の角度に制御することができる。
〔第1の実施形態〕
ここで、本発明の第1の実施形態として図13に示す液晶表示装置1について説明する。
なお、図13は、液晶表示体6に接着層42を介して光拡散部材7が貼合された液晶表示装置1を示す断面図である。
ここで、本発明の第1の実施形態として図13に示す液晶表示装置1について説明する。
なお、図13は、液晶表示体6に接着層42を介して光拡散部材7が貼合された液晶表示装置1を示す断面図である。
図13に示す液晶表示装置1では、光入射端面40bが接着層42に接着されると共に、光拡散部40と遮光層41との間に形成される空間43内に接着層42の一部(以下侵入部という。)42aが侵入した構成となっている。これにより、基材39の液晶表示体6と対向する面から光入射端面40bに至る距離T1よりも、基材39の液晶表示体6と対向する面から空間43内の接着層42の表面に至る距離T2が短くなっている(T1>T2)。
この場合、接着層42の空間43内に侵入した侵入部42aは、隣り合う光拡散部40の逆テーパー状に傾斜した側面40cの間で引っ掛かった状態となる(アンカー効果という。)。また、接着層42の空間43内に侵入した侵入部42aによって、接着層42の光拡散部40に対する接着面積が増加することになる。これにより、接着層42と光拡散部40との間の接着強度を高めることができる。
したがって、本実施形態の液晶表示装置1では、第2の偏光板5(液晶表示体6)に接着層42を介して光拡散部40(光拡散部材7)を貼合したときに、この液晶表示体6に対する光拡散部材7の接着強度を高めることによって、更なる表示品質及び信頼性の向上を図ることが可能である。
なお、基材39の液晶表示体6と対向する面は、基材39の遮光層41が形成されている面である。また、光拡散部40の光入射端面40bは、基材39の遮光層41が形成されている面とほぼ平行な面(平坦面)を形成している。したがって、距離T1については、基材39の遮光層41が形成されている面から光拡散部40の光入射端面40bと側面40cとの間の角部40dに至る垂直距離として求めるものとする。
一方、空間43内の接着層42(侵入部42a)の表面については、必ずしも基材39の遮光層41が形成されている面と平行な面(平坦面)とはならない。したがって、距離T2については、空間43内の接着層42(侵入部42a)が光拡散部40の側面40cと接する位置を基準にして、基材39の遮光層41が形成されている面から侵入部42aが光拡散部40の側面40cと接する位置に至る垂直距離として求めるものとする。
また、本実施形態の液晶表示装置1では、光拡散部40と遮光層41との間に形成される空間43の遮光層41から光入射端面40bに至る高さTよりも接着層42の厚みDが小さくなっている(T>D)。これにより、液晶表示体6に光拡散部材7を貼合したときに、この光拡散部材7の光拡散機能が低下することを抑制している。
具体的に、この光拡散部材7では、光拡散部40の側面40cで入射光を全反射させるため、光拡散部40の側面40cを挟んだ内側と外側との界面における屈折率差を大きくすることが望ましい。
光拡散部材7では、光拡散部40と遮光層41との間に形成される空間43に空気層が存在している。これにより、側面40cを挟んで高屈折率側となる光拡散部40と、低屈折率側となる空気層との間で屈折率差を最大とすることができる。
一方、空間43内に接着層42が侵入した侵入部42aでは、光拡散部40の側面40cと接着層42との間で屈折率差が低下し、光拡散機能が低下することになる。また、光拡散部40の角部40dは、接着層42により被覆された状態となっている。この場合、角部40dでの光拡散機能が低下することで、この角部40dでの不要な光の散乱が抑えられ、表示性能の劣化を防ぐことができる。
ここで、空間43の高さTよりも接着層42の厚みDが大きい場合(T<D)の光拡散部40の側面40cに入射した入射光L’の光路を図14に示す。一方、本実施形態のように、空間43の高さTよりも接着層42の厚みDが小さい場合(T>D)の光拡散部40の側面40cに入射した入射光Lの光路を図15に示す。
図14及び図15に示すように、接着層42の弾性率が同じであれば、接着層42の厚みDが小さいほど、液晶表示体6に光拡散部材7を圧着させたときの光拡散部40の間から空間43内に侵入する接着層42の量(侵入部42aの厚み)を減らすことができる。
また、空間43の高さTよりも接着層42の厚みDが小さい場合には、空間43内が接着層42で完全に埋まることがない。
また、空間43の高さTよりも接着層42の厚みDが小さい場合には、空間43内が接着層42で完全に埋まることがない。
なお、圧着する時の接着層42の弾性率は、光拡散部材7の弾性率よりも低い方が好ましい。これにより、液晶表示体6に光拡散部材7を圧着した際に、光拡散部材7の変形を抑えつつ、接着層42を光拡散部40の間から空間43内に侵入させることができるため、光拡散部材7の光拡散性能の低下を抑制することが可能となる。
したがって、図14に示す空間43の高さTよりも接着層42の厚みDが大きい場合(T<D)の空間43内に侵入した接着層42(侵入部42a)の厚みd’は、図15に示す空間43の高さTよりも接着層42の厚みDが小さい場合(T>D)の空間43内に侵入した接着層42(侵入部42a)の厚みd(T1−T2)よりも大きくなる(d’>d)。
このため、図14に示す空間43の高さTよりも接着層42の厚みDが大きい場合(T<D)は、光拡散部40の側面40cに入射した入射光L’が、接着層42の侵入した部分において全反射せずに、側面40cを透過して遮光層41で吸収されることになる。この場合、光射出端面40aから入射光Lを取り出すことができないため、その分だけ表示の明るさが低下することになる。
これに対して、図15に示す空間43の高さTよりも接着層42の厚みDが小さい場合(T>D)は、光拡散部40の側面40cに入射した入射光Lを、空気層(空間43)との界面で全反射させることができる。この場合、光の利用効率を高めることができ、良好な視野角特性を得ることができる。
本実施形態の液晶表示装置1では、このような知見に基づいて、空間43の高さTよりも接着層42の厚みDを小さくしている。これにより、液晶表示体6に光拡散部材7を貼合したときに、接着層42の空間43内への侵入を抑制しながら、この光拡散部材7の光拡散機能が低下することを抑制することが可能である。
本実施形態の液晶表示装置1では、接着層42として、活性化エネルギーの照射により硬化する接着剤を用いることが好ましい。具体的に、このような接着剤としては、光硬化型の接着剤や、熱硬化型の接着剤などを好適に用いることができる。本実施形態では、このような接着剤を液晶表示体6の第2の偏光板5の面上に塗布した後、接着剤に対して紫外光(UV光)などの光照射又は加熱を行うことによって、半固体状態の接着層42を形成する。そして、この半固体状態の接着層42を介して光拡散部材7を第2の偏光板5に貼合した後、更なる光照射又は加熱を行うことによって、接着層42を硬化させる。
本実施形態の液晶表示装置1では、このような活性化エネルギーの照射により硬化する接着剤を接着層42に用いることによって、液晶表示体6に光拡散部材7を貼合したときに、接着層42の空間43内への侵入を抑制しながら、この光拡散部材7の光拡散機能が低下することを抑制することが可能である。したがって、本実施形態の液晶表示装置1によれば、光の利用効率を高めると共に、良好な視野角特性を得ることができる。
また、接着層42として、活性化エネルギーの照射により硬化する接着剤を用いた場合は、上述した空間43の高さTよりも接着層42の厚みDを小さくする(T>D)場合に限らず、光拡散部材7を第2の偏光板5に貼合するのに十分な接着層42の厚みを確保することができる。
さらに、接着層42の材料については、この接着層42の空間43内への侵入を抑制するため、光拡散部40の材料との親和性が低いものを用いることが望ましい。
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態として図16に示す液晶表示装置1Aについて説明する。
なお、以下の説明では、上記液晶表示装置1と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。図16は、液晶表示体6に接着シート49を介して光拡散部材7Aが貼合された液晶表示装置1Aを示す断面図である。
次に、本発明の第2の実施形態として図16に示す液晶表示装置1Aについて説明する。
なお、以下の説明では、上記液晶表示装置1と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。図16は、液晶表示体6に接着シート49を介して光拡散部材7Aが貼合された液晶表示装置1Aを示す断面図である。
図16に示す液晶表示装置1Aでは、上記接着層42の代わりに、接着シート49を用いている。具体的に、この接着シート49は、光透過性を有する接着シート基材49aと、接着シート基材49aの両面に形成された接着層49b,49cとを有している。接着シート基材49aには、基材39と同じものを用いることができる。また、接着層49b,49cには、上記接着層42と同じものを用いることができる。それ以外は、上記液晶表示装置1と基本的に同じ構成である。
なお、接着シート49では、接着シート基材49aと接着層49b,49cとの屈折率を等しくすることが好ましい。また、接着シート基材49a及び接着層49b,49cの屈折率は、0.15以下とすることがより好ましい。接着シート基材49aと接着層49b,49cとの屈折率を等しくすると、各界面での不要な反射を抑制することができ、接着シート49の透過率の低下を抑制することが可能となる。
本実施形態の液晶表示装置1Aでは、このような接着シート49を挟んで光拡散部材7Aと第2の偏光板5とが貼合されている。この場合、接着シート49の光拡散部40(光拡散部材7A)と接着される側の接着層(一方の接着層)49bの厚みD1と、接着シート49の第2の偏光板5(液晶表示体6)と接着される側の接着層(他方の接着層)49cの厚みD2とをそれぞれ小さくすることができる。また、接着層49b,49cよりも弾性率の高い接着シート基材49aによって、光拡散部材7Aを圧着させるときの接着シート49の剛性を確保することできる。
液晶表示装置1Aでは、上述した接着層42と同様に、一方の接着層49bの一部(以下、侵入部という。)49dを空間43内に侵入させた構成となっている。この場合、基材39の液晶表示体6と対向する面から光入射端面40bに至る距離T1よりも、基材39の液晶表示体6と対向する面から空間43内の一方の接着層49bの表面に至る距離T2が短くなっている(T1>T2)。
これにより、液晶表示装置1Aでは、上記液晶表示装置1の場合と同様に、接着層42と光拡散部40との間の接着強度を高めることができる。したがって、この液晶表示装置1Aでは、液晶表示体6に接着シート49を介して光拡散部材7Aを貼合したときに、この液晶表示体6に対する光拡散部材7Aの接着強度を高めることによって、更なる表示品質及び信頼性の向上を図ることが可能である。
なお、距離T1については、上記液晶表示装置1の場合と同様に、基材39の遮光層41が形成されている面から光拡散部40の角部40dに至る垂直距離として求めるものとする。一方、距離T2についても、上記液晶表示装置1の場合と同様に、空間43内の一方の接着層49(侵入部49d)が光拡散部40の側面40cと接する位置を基準にして、基材39の遮光層41が形成されている面から侵入部49dが光拡散部40の側面40cと接する位置に至る垂直距離として求めるものとする。
また、液晶表示装置1Aでは、他方の接着層49cの厚みD2を一方の接着層49bの厚みD1よりも大きくすること(D2>D1)が好ましい。一般に接着層は、厚みが小さくなるほど接着強度が低下することになる。したがって、接着シート49では、一方の接着層49bの厚みD1よりも他方の接着層49cの厚みD2を大きくすることで、第2の偏光板5(液晶表示体6)に対する十分な接着強度を確保することが可能である。なお、本実施形態では、他方の接着層49cの厚みD2を一方の接着層49bの厚みD1よりも大きくなる場合(D2>D1)を例示しているが、十分な接着強度を確保できる場合は、そのような両者の厚みD1,D2に差を設ける場合に限らず、例えば両者の厚みD1,D2を等しくしたりする(D2=D1)ことも可能である。
以上のように、本実施形態の液晶表示装置1Aでは、上記液晶表示装置1の場合と同様に、液晶表示体6に接着シート49を介して光拡散部材7Aを貼合したときに、この液晶表示体6に対する光拡散部材7Aの接着強度を高めることによって、更なる表示品質及び信頼性の向上を図ることが可能である。
また、本実施形態の液晶表示装置1Aでは、光拡散部40の角部40dは、一方の接着層49bにより被覆された状態となっている。この場合、角部40dでの光拡散機能が低下することで、この角部40dでの不要な光の散乱が抑えられ、表示性能の劣化を防ぐことができる。
また、本実施形態の液晶表示装置1Aでは、光拡散部40と遮光層41との間に形成される空間43の遮光層41から光入射端面40bに至る高さTよりも一方の接着層49bの厚みD1が小さくなっている(T>D1)。これにより、液晶表示体6に光拡散部材7Aを貼合したときに、この光拡散部材7Aの光拡散機能が低下することを抑制している。
(液晶表示装置の変形例)
次に、上記液晶表示装置1,1Aの変形例について説明する。
なお、以下に示す第1〜第4の変形例は、上記液晶表示装置1,1Aの何れにも適用可能な構成であり、各変形例を適用した液晶表示装置1,1Aでは、何れも同様の作用効果を得ることが可能である。したがって、本実施形態では、各変形例を上記液晶表示装置1に適用した場合を例示して説明するものとする。なお、以下の説明では、上記液晶表示装置1と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
次に、上記液晶表示装置1,1Aの変形例について説明する。
なお、以下に示す第1〜第4の変形例は、上記液晶表示装置1,1Aの何れにも適用可能な構成であり、各変形例を適用した液晶表示装置1,1Aでは、何れも同様の作用効果を得ることが可能である。したがって、本実施形態では、各変形例を上記液晶表示装置1に適用した場合を例示して説明するものとする。なお、以下の説明では、上記液晶表示装置1と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
〔第1の変形例〕
先ず、第1の変形例として図17に示す液晶表示装置1Bについて説明する。
なお、図17は、第1の変形例として示す液晶表示装置1Bの断面図である。
先ず、第1の変形例として図17に示す液晶表示装置1Bについて説明する。
なお、図17は、第1の変形例として示す液晶表示装置1Bの断面図である。
液晶表示装置1Bは、上記光拡散部材7の代わりに、図17に示す光拡散部材7Bを備えた構成である。光拡散部材7Bは、光拡散部40の光入射端面40bに複数の凹部又は凸部(本例では凹部)40eを有している。
この構成の場合、光入射端面40bの面内に複数の凹部40e(又は凸部)を設けることで、光拡散部40の接着層42に対する接着面積を増加させることができる。その結果、光拡散部材7Bでは、接着層42と光拡散部40との間の接着強度を高めることが可能である。
ここで、光拡散部材7Bの製造工程について、図18A〜図18Dを参照して説明する。なお、図18A〜図18Dは、光拡散部材7Bの製造工程を順次説明するための断面図である。
光拡散部材7Bの製造工程では、先ず、図18Aに示すように、上述した図7に示すステップS1〜S3(図8A,図8Bを参照。)の工程に従って、基材39の一面に複数の開口部41aを有する遮光層41を形成する。
次に、図18Bに示すように、上述した図7に示すステップS4(図8Cを参照。)の工程に従って、遮光層41の上に透明ネガレジストを塗布することによって、光拡散部40となる塗膜48を形成した後、この塗膜48の表面に複数の凸部400aが形成された型部材400を押し当てる。この状態で、塗膜48のプリベークを行う。または、図示を省略するものの、複数の凸部が形成されたセパレートフィルムの面上にドライフィルムレジスト(塗膜48に相当する。)が形成されたものを遮光層41の上にラミネートしてもよい。
次に、図18Cに示すように、上述した図7に示すステップS5,S6(図8D,図8Eを参照。)の工程に従って、塗膜48(又はドライフィルムレジスト)に対して背面露光を行った後、塗膜48に対して現像を行い、型部材400(又はセパレートフィルム)を除去する。これにより、図18Dに示すように、光入射端面40bの面内に複数の凹部40eが設けられた光拡散部材7Bを作製することが可能である。
なお、光拡散部材7Bの作製方法としては、上述した方法以外にも、例えば表面に複数の凸部が形成された基材を用い、ドライフィルムレジストをラミネートした後に強く巻き取ることによって、ドライフィルムレジストの表面にドライフィルムレジストの保護フィルムを介して複数の凸部を押し付け、このドライフィルムレジストの表面に複数の凹部を形成する方法を用いることも可能である。また、光拡散部材7Bの作製方法としては、例えば表面に複数の凸部が形成された基材を用い、液体レジストを塗布し、不要な溶剤を乾燥により除去した後に、強く巻き取ることによって、レジストの表面に複数の凸部を押し付け、このレジストの表面に複数の凹部を形成する方法を用いることも可能である。
なお、第1の変形例を上記液晶表示装置1,1Aに適用した場合、光拡散部40の光入射端面40bは、基材39の遮光層41が形成されている面と平行な面(平坦面)とはならない。したがって、距離T1については、基材39の遮光層41が形成されている面から光拡散部40の角部40dに至る垂直距離として求めるものとする。一方、距離T2については、空間43内の接着層42又は一方の接着層49(侵入部42a,49d)が光拡散部40の側面40cと接する位置を基準にして、基材39の遮光層41が形成されている面から侵入部42a,49dが光拡散部40の側面40cと接する位置に至る垂直距離として求めるものとする。
〔第2の変形例〕
次に、第2の変形例として図19に示す液晶表示装置1Cについて説明する。
なお、図19は、第2の変形例として示す液晶表示装置1Cの断面図である。
次に、第2の変形例として図19に示す液晶表示装置1Cについて説明する。
なお、図19は、第2の変形例として示す液晶表示装置1Cの断面図である。
液晶表示装置1Cは、上記光拡散部材7の代わりに、図19に示す光拡散部材7Cを備えた構成である。光拡散部材7Cは、光拡散部40の角部40dから拡径方向に突出したフランジ部40fを有している。
この構成の場合、光拡散部40の角部40dにフランジ部40fを設けることで、光拡散部40の接着層42に対する接着面積を増加させると共に、接着層42の空間43内に侵入した侵入部42aがフランジ部40fに引っ掛かった状態となる。これにより、光拡散部材7Cでは、接着層42と光拡散部40との間の接着強度を高めることが可能である。
なお、第2の変形例を上記液晶表示装置1,1Aに適用した場合、光拡散部40の光入射端面40bに連続してフランジ部40fが形成された状態となる。したがって、距離T1については、基材39の遮光層41が形成されている面から光拡散部40のフランジ部40fの先端に至る垂直距離として求めるものとする。一方、距離T2については、空間43内の接着層42又は一方の接着層49(侵入部42a,49d)が光拡散部40の側面40c(フランジ部40fを含む。)と接する位置を基準にして、基材39の遮光層41が形成されている面から侵入部40,49dが光拡散部40の側面40c(フランジ部40fを含む。)と接する位置に至る垂直距離として求めるものとする。
〔第3の変形例〕
次に、第3の変形例として図20に示す液晶表示装置1Dについて説明する。
なお、図20は、第3の変形例として示す液晶表示装置1Dの断面図である。
次に、第3の変形例として図20に示す液晶表示装置1Dについて説明する。
なお、図20は、第3の変形例として示す液晶表示装置1Dの断面図である。
液晶表示装置1Dは、上記光拡散部材7の代わりに、図20に示す光拡散部材7Dを備えた構成である。光拡散部材7Dは、光拡散部40の光入射端面40bが凸状に湾曲している構成(以下、光入射端面401bとする。)である。
この構成の場合、光拡散部40の光入射端面401bが凸状に湾曲していることで、光拡散部40の接着層42に対する接着面積を増加させることができる。その結果、光拡散部材7Dでは、接着層42と光拡散部40との間の接着強度を高めることが可能である。
また、この構成の場合、光拡散部40の間から空間43内に侵入する接着層42の量(侵入部42aの厚み)を抑えつつ、接着層42の深さ方向に光拡散部40の光入射面401bを埋め込ませることができる。これにより、光拡散部材7Dでは、光拡散部40の光拡散機能が低下するのを抑えつつ、接着層42と光拡散部40との間の接着強度を高めることが可能である。
なお、第3の変形例を上記液晶表示装置1,1Aに適用した場合、光拡散部40の光入射端面401bは、基材39の遮光層41が形成されている面と平行な面(平坦面)とはならない。したがって、距離T1については、基材39の遮光層41が形成されている面から光拡散部40の角部40dに至る垂直距離として求めるものとする。一方、距離T2については、空間43内の接着層42又は一方の接着層49(侵入部42a,49d)が光拡散部40の側面40cと接する位置を基準にして、基材39の遮光層41が形成されている面から侵入部42a,49dが光拡散部40の側面40cと接する位置に至る垂直距離として求めるものとする。
〔第4の変形例〕
次に、第4の変形例として図21に示す液晶表示装置1Eについて説明する。
なお、図21は、第4の変形例として示す液晶表示装置1Eの断面図である。
次に、第4の変形例として図21に示す液晶表示装置1Eについて説明する。
なお、図21は、第4の変形例として示す液晶表示装置1Eの断面図である。
液晶表示装置1Eは、上記光拡散部材7の代わりに、図21に示す光拡散部材7Eを備えた構成である。光拡散部材7Eは、光拡散部40の光入射端面40bが凹状に湾曲している構成(以下、光入射端面402bとする。)である。
この構成の場合、光拡散部40の光入射端面402bが凹状に湾曲していることで、光拡散部40の接着層42に対する接着面積を増加させることができる。その結果、光拡散部材7Eでは、接着層42と光拡散部40との間の接着強度を高めることが可能である。
また、この構成の場合、光拡散部40の角部40dが光拡散部40に埋め込まれた状態となるものの、この角部40dでの光拡散機能が低下するため、角部40dでの不要な光の散乱が抑えられ、表示性能の劣化を防ぐことが可能である。
なお、第4の変形例を上記液晶表示装置1,1Aに適用した場合、光拡散部40の光入射端面402bは、基材39の遮光層41が形成されている面と平行な面(平坦面)とはならない。したがって、距離T1については、基材39の遮光層41が形成されている面から光拡散部40の角部40dに至る垂直距離として求めるものとする。一方、距離T2については、空間43内の接着層42又は一方の接着層49(侵入部42a,49d)が光拡散部40の側面40cと接する位置を基準にして、基材39の遮光層41が形成されている面から侵入部42a,49dが光拡散部40の側面40cと接する位置に至る垂直距離として求めるものとする。
(光拡散部材の別の構成例)
次に、上記液晶表示装置1,1A〜1Eが備える光拡散部材7,7A〜7Eの別の構成例について説明する。なお、以下に示す第1〜第3の構成例は、上記液晶表示装置1,1A〜1Fの何れにも適用可能な構成であり、各構成例を適用した液晶表示装置1,1A〜1Fでは、何れも同様の作用効果を得ることが可能である。したがって、本実施形態では、各構成例を上記液晶表示装置1に適用した場合を例示して説明するものとする。なお、以下の説明では、上記液晶表示装置1と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
次に、上記液晶表示装置1,1A〜1Eが備える光拡散部材7,7A〜7Eの別の構成例について説明する。なお、以下に示す第1〜第3の構成例は、上記液晶表示装置1,1A〜1Fの何れにも適用可能な構成であり、各構成例を適用した液晶表示装置1,1A〜1Fでは、何れも同様の作用効果を得ることが可能である。したがって、本実施形態では、各構成例を上記液晶表示装置1に適用した場合を例示して説明するものとする。なお、以下の説明では、上記液晶表示装置1と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
〔第1の構成例〕
先ず、第1の構成例として図22及び図23に示す光拡散部材107について説明する。
なお、図22は、光拡散部材107の構成を示す斜視図である。図23は、光拡散部材107の構成を示す断面図である。
先ず、第1の構成例として図22及び図23に示す光拡散部材107について説明する。
なお、図22は、光拡散部材107の構成を示す斜視図である。図23は、光拡散部材107の構成を示す断面図である。
光拡散部材107は、上記光拡散部材7が備える光拡散部40と遮光層41との形成領域が逆転している構成である。具体的に、この光拡散部材107は、図22及び図23に示すように、基材39と、基材39の一面(視認側と反対側の面)に形成された光制御層107aとを概略備えている。光制御層107aは、液晶パネル4からの光を拡散させて光の射出方向を制御するものであり、基材39の一面に形成された複数の遮光層41と、基材39の一面において遮光層41の形成領域以外の領域に形成された光拡散部140と、基材39の一面において遮光層41の形成領域に形成された中空部143とから構成されている。
なお、遮光部41の形成領域以外の領域に形成された光拡散部140とは、概ね遮光部41の形成領域以外の領域に形成された光拡散部140を含むものである。「概ね遮光部41の形成領域以外の領域に形成された光拡散部140」とは、一部分が遮光部41に重なった状態に形成された光拡散部140を含むことを意味する。すなわち、遮光層41のエッジ部において、光拡散部140の一部が遮光層41に僅かに重なって形成されている場合も含む。
複数の遮光層41は、基材39の一面の法線方向から見て点在して配置されている。光拡散部140は、遮光層41の形成領域以外の領域に連続して形成されている。複数の遮光層41は、基材39の主面の法線方向から見てランダムに(非周期的に)配置されている。複数の遮光層41に対応する位置に形成される複数の中空部143も基材39上にランダムに配置されている。
遮光層41の間隔(ピッチ)と大きさ(サイズ)は、液晶パネル4の画素の間隔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つの遮光層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。
中空部143は、水平断面(xy断面)の形状が円形であり、基材39側の面積が大きく、基材39と反対側の面の面積が小さく、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小さくなっている。すなわち、中空部143は、基材39側から見たとき、側面がテーパー状に傾斜した円錐台形状を有している。
中空部143の内部は、空気層が存在する空間である。光拡散部140は、中空部143以外の部分により構成される。光拡散部140は、光の透過に寄与する部分であり、透明樹脂が連続して存在することで構成される。
光拡散部140の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140a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140bとなる。
光拡散部材107では、隣接する光拡散部140の間に空気層(中空部143)が介在しているため、光拡散部140を例えばアクリル樹脂で形成したとすると、光拡散部140の側面140cはアクリル樹脂と空気層との界面となる。これにより、光拡散部140に入射した光は、光拡散部140と中空部143との界面で全反射しつつ、光拡散部140の内部に略閉じ込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。
したがって、光拡散部材107では、スネル(Snell)の法則より、臨界角が最も小さくなり、光拡散部140の側面140cで光が全反射する入射角範囲が広い。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、上記基材39及び光拡散部140の屈折率は、それぞれ略同等であることが望ましい。これらの屈折率が大きく異なっていると、例えば光入射端面140bから入射した光が光拡散部140から基材39に光が入射する際に光拡散部140と基材39との界面で不要な光の屈折や反射が生じてしまう。すなわち、所望の光拡散角度が得られない、或いは射出光の光量が減少する等といった問題が生じるおそれがあるが、上述のように屈折率を略同等とすることで上記問題の発生を防止することができる。
一方、基材39と接着層42との屈折率が異なる場合は、光の経路で基材39と接着層42との間になる光拡散部140の屈折率を基材39の屈折率と接着層42の屈折率の中間の値とする。これにより、界面での不要な反射を抑制することが可能となる。
また、光拡散部材107では、光を全反射するため、光拡散部140の周囲を低屈折率状態としてもよく、空気層に代えて、中空部143内に窒素等の不活性ガスが充填されている状態としてもよい。若しくは、中空部143内が真空状態や大気圧よりも減圧された状態であってもよい。
以上のような構成を有する光拡散部材107は、上記光拡散部材7、7A〜7Eと同様に、液晶表示体6の視認側に配置される。すなわち、基材39の他面を視認側に向けた状態で、光拡散部140が接着層42又は接着シート49を介して第2の偏光板5に貼合される。
光拡散部材107では、上記光拡散部材7,7A〜7Eの何れの構成も適用可能である。したがって、上記光拡散部材107に上記光拡散部材7,7A〜7Eの構成を適用することで、同様の効果を得ることが可能である。すなわち、光拡散部材107では、光入射端面140bが接着層42に接着されると共に、光拡散部140と遮光層41との間に形成される中空部143内に接着層42の一部(侵入部)42aが侵入した構成となっている。これにより、基材39の液晶表示体6と対向する面から光入射端面140bに至る距離T1よりも、基材39の液晶表示体6と対向する面から中空部143内の接着層42の表面に至る距離T2が短くなっている(T1>T2)。
この場合、接着層42の中空部143内に侵入した侵入部42aは、隣り合う光拡散部140の逆テーパー状に傾斜した側面140cの間で引っ掛かった状態となる。また、接着層42の中空部143内に侵入した侵入部42aによって、接着層42の光拡散部140に対する接着面積が増加することになる。これにより、接着層42と光拡散部140との間の接着強度を高めることができる。
〔第2の構成例〕
次に、第2の構成例として図24及び図25に示す光拡散部材207について説明する。
なお、図24は、光拡散部材207の構成を示す斜視図である。図25は、光拡散部材207の構成を示す模式図であり、図25中の左側上段には、光拡散部材207の平面図、図25中の左側下段には、A−A切断線に沿った光拡散部材207の断面図、図25中の右側上段には、B−B切断線に沿った光拡散部材207の断面図を示す。
次に、第2の構成例として図24及び図25に示す光拡散部材207について説明する。
なお、図24は、光拡散部材207の構成を示す斜視図である。図25は、光拡散部材207の構成を示す模式図であり、図25中の左側上段には、光拡散部材207の平面図、図25中の左側下段には、A−A切断線に沿った光拡散部材207の断面図、図25中の右側上段には、B−B切断線に沿った光拡散部材207の断面図を示す。
光拡散部材207は、上記光拡散部材7が備える光拡散部40の形状を方位異方性のない円錐台形状から方位異方性を有した楕円錐台形状とした構成である。具体的に、この光拡散部材207は、図24及び図25に示すように、基材39と、基材39の一面(視認側と反対側の面)に形成された光制御層207aとを概略備えている。光制御層207aは、液晶パネル4からの光を拡散させて光の射出方向を制御するものであり、基材39の一面に形成された複数の光拡散部240と、遮光層41とから構成されている。
複数の光拡散部240は、基材39の一面に点在して設けられている。基材39の法線方向から見た光拡散部240の平面形状は、細長い楕円形であり、長軸と短軸とを有している。なお、本実施形態では、大きさの異なる光拡散部240が点在しているものの、各光拡散部240における長軸の長さに対する短軸の長さの比が概ね等しい。なお、複数の光拡散部240は、大きさの異なるものに限らず、大きさの同じものであってもよい。
光拡散部240は、基材39側の光射出端面240aの面積が小さく、基材39と反対側の光入射端面240b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漸次拡大している。したがって、この光拡散部240は、基材39側から基材39と反対側に向けて、側面240cが逆テーパー状に傾斜した楕円錐台形状を有している。また、基材39の一面における複数の光拡散部240以外の部分には、遮光層41が連なって設けられている。したがって、光拡散部240と遮光層41との間には、空間43が形成され、この空間43には、空気層が存在している。
光拡散部材207では、各光拡散部240の平面形状をなす楕円の長軸方向が概ねX方向に揃っている。一方、各光拡散部240の平面形状をなす楕円の短軸方向が概ねY方向に揃っている。このことから、光拡散部240の側面240cの向きを考えると、光拡散部240の側面240cのうち、X方向に沿った側面240cの面積の割合は、Y方向に沿った側面240cの面積の割合よりも多い。このため、X方向に沿った側面240cで反射してY方向に拡散する光Lyは、Y方向に沿った側面240cで反射してX方向に拡散する光Lxよりも多くなる。
したがって、この光拡散部材207は、光を異方的に拡散させる方位異方性を有し、光射出端面240aと光入射端面240bとの間に形成される側面240cのうち、その面積が大きくなる方位よりも、その面積が小さくなる方位において、光の拡散力が相対的に高くなっている。すなわち、この光拡散部材207は、Y方向において強い方位異方性を有している。以下、この方位異方性が相対的に強くなる方向を「方位角方向」という。
以上のような構成を有する光拡散部材207は、上記光拡散部材7、7A〜7Eと同様に、液晶表示体6の視認側に配置される。すなわち、基材39の他面を視認側に向けた状態で、光拡散部240が接着層42又は接着シート49を介して第2の偏光板5に貼合される。
光拡散部材207では、上記光拡散部材7,7A〜7Eの何れの構成も適用可能である。したがって、上記光拡散部材207に上記光拡散部材7,7A〜7Eの構成を適用することで、同様の効果を得ることが可能である。すなわち、光拡散部材207では、光入射端面240bが接着層42に接着されると共に、光拡散部240と遮光層41との間に形成される空間243内に接着層42の一部(侵入部)42aが侵入した構成となっている。これにより、基材39の液晶表示体6と対向する面から光入射端面240bに至る距離T1よりも、基材39の液晶表示体6と対向する面から空間243内の接着層42の表面に至る距離T2が短くなっている(T1>T2)。
この場合、接着層42の空間243内に侵入した侵入部42aは、隣り合う光拡散部240の逆テーパー状に傾斜した側面240cの間で引っ掛かった状態となる。また、接着層42の空間243内に侵入した侵入部42aによって、接着層42の光拡散部240に対する接着面積が増加することになる。これにより、接着層42と光拡散部240との間の接着強度を高めることができる。
また、光拡散部材207は、光拡散部240の方位角方向を液晶パネル4における視野角特性改善方向と一致させている。本実施形態では、液晶パネル4における視野角特性改善方向がY方向であるため、このY方向と光拡散部材207の方位角方向とが一致している。これにより、液晶パネル4における視野角特性改善方向に光を良好に拡散させることができ、明るく視認性に優れた画像を表示することができる。
すなわち、液晶表示体6の液晶層11の電圧印加時の液晶層11の厚みの中間領域における液晶分子のダイレクタの向く方向と、光拡散部材207の光の拡散力が相対的に高くなっている方位角方向とを揃える。これにより、液晶表示体6の表示性の角度変化が大きい電圧印加時の液晶層11の厚みの中間領域における液晶分子のダイレクタの向く方向での視野角特性を優先的に改善することが可能となる。
なお、光拡散部材207の方位角方向については、上述したY方向に限定されるものではなく、液晶パネル4の視野角特性改善方向に合わせて適宜変更することが可能である。
また、光拡散部材207は、上述した光拡散部240の方位角方向が一方向に揃った構成に限定されるものではなく、例えば図26に示すように、方位異方性の方位角方向が異なった光拡散部240a,240bを有する構成であってもよい。この場合、方位異方性の方位角方向が異ならせることによって、液晶パネル4の視野角特性改善方向を多角化することができる。
また、液晶表示装置1は、上記光拡散部材7,207のような構成に限らず、例えば図27に示すように、上述した円形の光拡散部40と楕円形の光拡散部240とが混在する光拡散部材を備えた構成とすることも可能である。さらに、光拡散部40,240の形状については、このような円形や楕円形に限らず、対称又は非対称な多角形とすることも可能である。
〔第3の構成例〕
次に、第3の構成例として図28及び図29に示す光拡散部材307について説明する。
なお、図28は、光拡散部材307の構成を示す斜視図である。図29は、光拡散部材307の構成を示す模式図であり、図29中の左側上段には、光拡散部材307の平面図、図29中の左側下段には、A−A切断線に沿った光拡散部材307の断面図、図29中の右側上段には、B−B切断線に沿った光拡散部材307の断面図を示す。
次に、第3の構成例として図28及び図29に示す光拡散部材307について説明する。
なお、図28は、光拡散部材307の構成を示す斜視図である。図29は、光拡散部材307の構成を示す模式図であり、図29中の左側上段には、光拡散部材307の平面図、図29中の左側下段には、A−A切断線に沿った光拡散部材307の断面図、図29中の右側上段には、B−B切断線に沿った光拡散部材307の断面図を示す。
光拡散部材307は、上記光拡散部材207が備える光拡散部240と遮光層41との形成領域が逆転している構成である。具体的に、この光拡散部材307は、図28及び図29に示すように、基材39と、基材39の一面(視認側と反対側の面)に形成された光制御層307aとを概略備えている。光制御層307aは、液晶パネル4からの光を拡散させて光の射出方向を制御するものであり、基材39の一面に形成された複数の遮光層41と、基材39の一面において遮光層41の形成領域以外の領域に形成された光拡散部340と、基材39の一面において遮光層41の形成領域に形成された中空部343とから構成されている。
複数の遮光層41は、基材39の一面の法線方向から見て点在して配置されている。光拡散部140は、遮光層41の形成領域以外の領域に連続して形成されている。複数の遮光層41は、基材39の主面の法線方向から見てランダムに(非周期的に)配置されている。複数の遮光層41に対応する位置に形成される複数の中空部343も基材39上にランダムに配置されている。
遮光層41の間隔(ピッチ)と大きさ(サイズ)は、液晶パネル4の画素の間隔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つの遮光層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。
中空部343は、水平断面(xy断面)の形状が楕円形であり、基材39側の面積が大きく、基材39と反対側の面の面積が小さく、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小さくなっている。すなわち、中空部343は、基材39側から見たとき、側面がテーパー状に傾斜した楕円錐台形状を有している。なお、本実施形態では、大きさの異なる中空部343が点在しているものの、各中空部343における長軸の長さに対する短軸の長さの比が概ね等しい。なお、複数の中空部343は、大きさの異なるものに限らず、大きさの同じものであってもよい。
中空部343の内部は、空気層が存在する空間である。光拡散部340は、中空部343以外の部分により構成される。光拡散部340は、光の透過に寄与する部分であり、透明樹脂が連続して存在することで構成される。
光拡散部340の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340a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340bとなる。
光拡散部材307では、隣接する光拡散部340の間に空気層(中空部343)が介在しているため、光拡散部340を例えばアクリル樹脂で形成したとすると、光拡散部340の側面340cはアクリル樹脂と空気層との界面となる。これにより、光拡散部340に入射した光は、光拡散部340と中空部343との界面で全反射しつつ、光拡散部340の内部に略閉じ込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。
したがって、光拡散部材307では、スネル(Snell)の法則より、臨界角が最も小さくなり、光拡散部340の側面140cで光が全反射する入射角範囲が広い。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、上記基材39及び光拡散部340の屈折率は、それぞれ略同等であることが望ましい。これらの屈折率が大きく異なっていると、例えば光入射端面340bから入射した光が光拡散部340から基材39に光が入射する際に光拡散部340と基材39との界面で不要な光の屈折や反射が生じてしまう。すなわち、所望の光拡散角度が得られない、或いは射出光の光量が減少する等といった問題が生じるおそれがあるが、上述のように屈折率を略同等とすることで上記問題の発生を防止することができる。
一方、基材39と接着層42との屈折率が異なる場合は、光の経路で基材39と接着層42との間になる光拡散部340の屈折率を基材39の屈折率と接着層42の屈折率の中間の値とする。これにより、界面での不要な反射を抑制することが可能となる。
また、光拡散部材307では、光を全反射するため、光拡散部340の周囲を低屈折率状態としてもよく、空気層に代えて、中空部343内に窒素等の不活性ガスが充填されている状態としてもよい。若しくは、中空部343内が真空状態や大気圧よりも減圧された状態であってもよい。
光拡散部材307では、各中空部343の平面形状をなす楕円の長軸方向が概ねX方向に揃っている。一方、各光中空部343の平面形状をなす楕円の短軸方向が概ねY方向に揃っている。このことから、光拡散部340の側面340cの向きを考えると、光拡散部340の側面340cのうち、X方向に沿った側面340cの割合はY方向に沿った側面340cの割合よりも多い。このため、X方向に沿った側面340cで反射してY方向に拡散する光Lyは、Y方向に沿った側面340cで反射してX方向に拡散する光Lxよりも多くなる。
したがって、この光拡散部材307は、光を異方的に拡散させる方位異方性を有し、光射出端面340aと光入射端面340bとの間に形成される側面340cのうち、その面積が大きくなる方位よりも、その面積が小さくなる方位において、光の拡散力が相対的に高くなっている。すなわち、この光拡散部材307は、Y方向において強い方位異方性を有している。
以上のような構成を有する光拡散部材307は、上記光拡散部材7,7A〜7Eと同様に、液晶表示体6の視認側に配置される。すなわち、基材39の他面を視認側に向けた状態で、光拡散部340が接着層42又は接着シート49を介して第2の偏光板5に貼合される。
光拡散部材307では、上記光拡散部材7,7A〜7Eの何れの構成も適用可能である。したがって、上記光拡散部材307に上記光拡散部材7,7A〜7Eの構成を適用することで、同様の効果を得ることが可能である。すなわち、光拡散部材307では、光入射端面340bが接着層42に接着されると共に、光拡散部340と遮光層41との間に形成される中空部343内に接着層42の一部(侵入部)42aが侵入した構成となっている。これにより、基材39の液晶表示体6と対向する面から光入射端面340bに至る距離T1よりも、基材39の液晶表示体6と対向する面から中空部343内の接着層42の表面に至る距離T2が短くなっている(T1>T2)。
この場合、接着層42の中空部343内に侵入した侵入部42aは、隣り合う光拡散部340の逆テーパー状に傾斜した側面340cの間で引っ掛かった状態となる。また、接着層42の中空部343内に侵入した侵入部42aによって、接着層42の光拡散部340に対する接着面積が増加することになる。これにより、接着層42と光拡散部340との間の接着強度を高めることができる。
また、光拡散部材307は、光拡散部340の方位角方向を液晶パネル4における視野角特性改善方向と一致させている。本実施形態では、液晶パネル4における視野角特性改善方向がY方向であるため、このY方向と光拡散部材307の方位角方向とが一致している。これにより、液晶パネル4における視野角特性改善方向に光を良好に拡散させることができ、明るく視認性に優れた画像を表示することができる。
すなわち、液晶表示体6の液晶層11の電圧印加時の液晶層11の厚みの中間領域における液晶分子のダイレクタの向く方向と、光拡散部材307の光の拡散力が相対的に高くなっている方位角方向とを揃える。これにより、液晶表示体6の表示性の角度変化が大きい電圧印加時の液晶層11の厚みの中間領域における液晶分子のダイレクタの向く方向での視野角特性を優先的に改善することが可能となる。
なお、光拡散部材307の方位角方向については、上述したY方向に限定されるものではなく、液晶パネル4の視野角特性改善方向に合わせて適宜変更することが可能である。
また、光拡散部材307は、上述した中空部343の方位角方向が一方向に揃った構成に限定されるものではなく、例えば図30に示すように、方位異方性の方位角方向が異なった中空部343a,343bを有する構成であってもよい。この場合、方位異方性の方位角方向が異ならせることによって、液晶パネル4の視野角特性改善方向を多角化することができる。
また、液晶表示装置1は、上記光拡散部材107,307のような構成に限らず、例えば図31に示すように、上述した円形の中空部143と楕円形の中空部340とが混在する光拡散部材を備えた構成とすることも可能である。さらに、中空部143,343の形状については、このような円形や楕円形に限らず、対称又は非対称な多角形とすることも可能である。
〔接着層付き光拡散部材〕
次に、本発明の一実施形態として、図32に示す接着層付き光拡散部材100について説明する。なお、図32は、接着層付き光拡散部材100の構成を示す断面図である。
次に、本発明の一実施形態として、図32に示す接着層付き光拡散部材100について説明する。なお、図32は、接着層付き光拡散部材100の構成を示す断面図である。
接着層付き光拡散部材100は、上記液晶表示体6に接着層42又は接着シート49を介して光拡散部材7,7A〜7E,107,207,307を貼合する前の光拡散部材7,7A〜7E,107,207,307と、接着層42又は接着シート49とを含む構成である。なお、本実施形態では、図32において、上記液晶表示体6に接着層42を介して光拡散部材7を貼合する前の光拡散部材7を例示している。
上記液晶表示体6に貼合する前の接着層付き光拡散部材100は、接着層42(又は他方の接着層49c)の液晶表示体6に接着される側の面に、接着層42(又は他方の接着層49c)よりも弾性率の高い表面保護シート101が剥離可能に貼合されている。表面保護シート101は、接着層42(又は他方の接着層49c)から剥離されるまでの間、接着層42(又は他方の接着層49c)を保護する。
また、表面保護シート101は、接着層42(又は他方の接着層49c)側から鋭利な突起物等で点荷重を受けても、光拡散部40(140,240,340)や接着層42(又は接着シート49)の変形を抑制し、光拡散部材7(7A〜7E,107,207,307)の空間43の変形や空間43への接着層42(又は一方の接着層49b)の過剰な侵入を防ぎ、光拡散機能が低下することを抑制することができる。
また、光拡散部材7(7A〜7E,107,207,307)に接着シート49を接着することにより、接着シート49側から鋭利な突起物等で点荷重を受けても、接着層49b,49cよりも弾性率の高い接着シート基材49aが光拡散部40(140,240,340)や接着層49bの変形を抑制し、光拡散部材7の空間43の変形や空間43への接着層49bの過剰な侵入を防ぎ、光拡散機能が低下することを抑制することができる。
液晶表示体6に貼合する前の接着層付き光拡散部材100の別の形態としては、接着層42(又は他方の接着層49c)の液晶表示体6に接着される側の面に、更に偏光層を有したフィルム(第2の偏光板5)が接着された構成としてもよい。この構成の場合、第2の偏光板5の液晶表示体6に接着される側の面に接着層(図示せず。)が形成されており、この接着層の表面に表面保護シート101が剥離可能に貼合されている。これにより、表面保護シート101は、接着層から剥離されるまでの間、接着層を保護する。
上述した接着層付き光拡散部材100を上記液晶表示体6の視認側に貼合する際は、表面保護シート101を剥離して除去した後、上記液晶表示体6に接着層42(又は接着シート49)を介して光拡散部材7(7A〜7E,107,207,307)を貼合する。
また、第2の偏光板5と一体化された接着層付き光拡散部材100の場合は、第2の偏光板5を貼合する前の液晶表示体6の視認者側に貼合される。これにより、上記液晶表示装置1,1A〜1Eを得ることが可能である。
また、第2の偏光板5と一体化された接着層付き光拡散部材100の場合は、第2の偏光板5を貼合する前の液晶表示体6の視認者側に貼合される。これにより、上記液晶表示装置1,1A〜1Eを得ることが可能である。
なお、本発明の実施形態に係る接着層付き光拡散部材は、上記液晶表示体6のサイズに合わせてカットされたもの限らず、カットされる前の長尺状の原反ロールであってもよい。
(接着層付き光拡散部材の製造方法)
次に、上記接着層付き光拡散部材100の製造方法について、図33及び図34を参照して説明する。なお、図33は、接着層付き光拡散部材100の製造装置60の構成を示す側面図である。図34は、接着層付き光拡散部材100の製造工程を示すフローチャートである。
次に、上記接着層付き光拡散部材100の製造方法について、図33及び図34を参照して説明する。なお、図33は、接着層付き光拡散部材100の製造装置60の構成を示す側面図である。図34は、接着層付き光拡散部材100の製造工程を示すフローチャートである。
製造装置60は、図33に示すように、基材39となる長尺の基材シート39Aをロール・トゥー・ロール(RtoR)で搬送し、その間に各種の処理を行うものである。また、この製造装置60は、遮光層41の形成に印刷法を用いている。
製造装置60は、基材シート39Aを送り出す送出ローラー61が一端側に設けられ、基材シート39Aを巻き取る巻取ローラー62が他端側に設けられることによって、送出ローラー61側から巻取ローラー62側に向けて基材シート39Aを搬送(移動)させる構成となっている。
基材シート39Aの搬送方向の中途部には、送出ローラー61側から巻取ローラー62側に向けて、印刷装置63と、第1の貼合装置64と、露光装置65と、現像装置66と、乾燥装置67と、第2の貼合装置68と、硬化装置69とが、順次配置されている。
印刷装置63は、基材シート39A上に複数の遮光層41をグラビア印刷により形成するものである。第1の貼合装置64は、複数の遮光層41が形成された基材シート39A上にネガ型のドライフィルムレジスト(感光性樹脂層)DFRを貼合するものである。露光装置65は、基材シート39A側から露光光Fを照射し、ドライフィルムレジストDFRの露光を行うものである。現像装置66は、露光後のドライフィルムレジストDFRを現像液DLによって現像するものである。乾燥装置67は、現像後のドライフィルムレジストDFRからなる光拡散部40が形成された基材シート39Aの乾燥を行うものである。第2の貼合装置68は、光拡散部40が形成された基材シート39A上に接着層42(又は接着シート49)となる接着層付きシート42Aを貼合するものである。硬化装置69は、光拡散部40が形成された基材シート39Aに紫外光(UV光)F’を照射し、光拡散部40の硬化(ポストキュア)を行うものである。
上記製造装置60を用いて接着層付き光拡散部材100を製造する際は、先ず、図34に示すステップS1において、基材シート39Aの一面に、グラビア印刷により複数の遮光層41を形成する。具体的には、図33に示すように、印刷装置63が備える印刷ローラー63aを基材シート39Aの面上で基材シート39Aの搬送方向と同一方向に回転させながら、遮光層41となる遮光層材料を転写する。これにより、複数の遮光層41を基材シート39Aの一面に一括して形成することができる。
例えば、遮光層41の平面形状は楕円形状であり、遮光層41の膜厚は150nmである。また、遮光層41以外の領域は、次工程の光拡散部40の形成領域に対応した開口部41aを形成している。隣接する遮光層41の間隔(ピッチ)の配置は、規則的でもなく、周期的でもない。遮光層41の間隔(ピッチ)と遮光層41の大きさ(サイズ)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つの遮光層41が形成される。そのため、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でも面内で均一に広視野角化を図ることができる。
なお、本実施形態では、グラビア印刷を用いて遮光層41を形成したが、これに限らなず、グラビアオフセット印刷を用いてもよい。この他にも、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層41を形成することもできる。この場合、開口パターン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。若しくは、蒸着法やインクジェット法等を用いて遮光層41を直接形成してもよい。
次に、図34に示すステップS2において、複数の遮光層41が形成された基材シート39A上にドライフィルムレジストDFRを貼合する。具体的には、図33に示すように、第1の貼合装置64が備える送出ローラー64aからドライフィルムレジストDFRを送り出し、貼合ローラー64bを基材シート39Aの搬送方向と同一方向に回転させながら、基材シート39Aの面上に、例えば厚みが20μm程度のドライフィルムレジストDFRを貼合する。
なお、貼合前のドライレジストフィルムDFRについては、図示を省略するものの、感光性樹脂層が保護フィルムと基材フィルムとで挟み込まれた構造を有している。このドライレジストフィルムDFRを基材シート39Aに貼合する際には、保護フィルムを感光性樹脂層から剥離した後に、感光性樹脂層が基材シート39Aと接するように貼合される。
これにより、基材シート39A(基材39)の一面に複数の遮光層41と、遮光層41が形成された面上を覆うドライフィルムレジスト(感光性樹脂層)DFRとが形成された中間体100Aを得ることができる。
次に、図34に示すステップS3において、中間体100AのドライフィルムレジストDFRに対して露光を行う。具体的には、図33に示すように、露光装置65が備える複数の光源65aから射出された露光光Fを基材シート39A側から照射する。これにより、遮光層41をマスクとして、ドライフィルムレジストDFRに対する露光を行うことができる。このとき、露光光Fとして、紫外光(UV光)を用いる。本実施形態では、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を行った。また、露光量は500mJ/cm2とした。
本実施形態では、ドライフィルムレジストDFRを露光するのに適した露光光Fとして拡散光を用いることが好ましい。ドライフィルムレジストDFRは、このような拡散された露光光Fにより遮光層41の非形成領域(開口部41a)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、光拡散部40の側面40cを、基材39側から基材39と反対側に向けて、逆テーパー状に傾斜した傾斜面とすることができる。
なお、露光光Fについては、基材シート39Aの進行に伴って、露光光Fの強度が徐々に弱くなる等、露光光Fの強度が変化してもよい。また、基材シート39Aの進行に伴って、露光光Fの射出角度が徐々に変化してもよい。また、露光光Fは、平行光を拡散板により拡散した光であってもよい。これらの方法を用いて、光拡散部40の側面40cのテーパー角を所望の角度に制御することができる。
次に、図34に示すステップS4において、露光後のドライフィルムレジストDFRに対して現像を行う。具体的には、図33に示すように、現像装置66が露光後のドライフィルムレジストDFRに対して現像液DLを塗布する。これにより、ドライフィルムレジストDFRの未露光部分が除去され、基材シート39Aの一面に光拡散部40が形成される。なお、図示を省略するが、現像液を塗布する前に、上述したドライフィルムレジストDFRの感光性樹脂層の上面から、ドライフィルムレジストDFRの基材フィルムを剥離する。
次に、図34に示すステップS5において、光拡散部40が形成された基材シート39Aの乾燥を行う。具体的には、図33に示すように、乾燥装置67が50℃の熱温風Hを基材シート39Aの光拡散部40側から吹き付けることにより、光拡散部40の乾燥を行う。なお、乾燥については、ホットプレートによる乾燥や、赤外線照射による乾燥を行ってもよい。
次に、図34に示すステップS6において、光拡散部40が形成された基材シート39A上に接着層付きシート42Aを貼合する。具体的には、図33に示すように、第2の貼合装置58が備える送出ローラー58aから接着層付きシート42Aを送り出し、貼合ローラー68bを基材シート39Aの搬送方向と同一方向に回転させながら、基材シート39Aの面上に、例えば厚みが15μm程度の接着層付きシート42Aを貼合する。
なお、図示を省略するが、貼合前の接着層付きシート42Aは、接着層42(又は接着シート49)の両面が表面保護シート101で挟み込まれた構造を有している。この接着層付きシート42Aを基材シート39Aに貼合する際には、一方の表面保護シート101を接着層42から剥離した後に、接着層42が光拡散部40と接するように貼合される。
次に、図34に示すステップS7において、光拡散部40の硬化(ポストキュア)を行う。具体的には、図33に示すように、硬化装置69が備える複数の光源69aから射出された紫外光(UV光)F’を基材シート39Aの光拡散部40側から照射し、光拡散部40を硬化させる。
以上のような工程を経ることによって、長尺の接着層付き光拡散部材100を得ることができる。この接着層付き光拡散部材100は、巻取ローラー52に所定量だけ巻き取られた後、次工程へと送られる。
作製された接着層付き光拡散部材100は、液晶パネル4に合わせて所定の大きさに裁断された後、液晶表示体6に貼合される。すなわち、基材39を視認側に向けて、接着層42を第2の偏光板5に対向させた状態で、この接着層付き光拡散部材100が第2の偏光板5に貼合される。
以上のような工程を経ることによって、液晶表示装置1を作製することができる。
以上のような工程を経ることによって、液晶表示装置1を作製することができる。
本実施形態では、上記光拡散部40を形成する工程において、遮光層41をマスクとして露光光Fを照射しているため、光拡散部40が遮光層41の開口部41aの位置に自己整合(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40と遮光層41とが密着した状態となってこれらの間に隙間ができず、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。
また、本実施形態では、ドライフィルムレジストDFR(光拡散部40)に貼り付けられた接着層付きシート42Aにより光拡散部40を保護しながら、遮光層41の影とならない光入射端面40b側からの紫外光(UV光)の照射によって、光拡散部40をムラ無く本硬化(ポストキュア)させることができる。
なお、本実施形態では、作製された長尺の接着層付き光拡散部材100に対して、更に、第2の偏光板5となる光学シートを貼り合わせる工程を設けてもよい。これにより、接着層付き光拡散部材100を第2の偏光板5とを一体に形成することができる。
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも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、表示体として液晶パネル4を備えた液晶表示装置の例を挙げたが、これに限ることなく、表示体として、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子や、プラズマディスプレイ等を備えた表示装置に本発明を適用してもよい。
例えば上記実施形態では、表示体として液晶パネル4を備えた液晶表示装置の例を挙げたが、これに限ることなく、表示体として、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子や、プラズマディスプレイ等を備えた表示装置に本発明を適用してもよい。
また、上記実施形態では、光拡散部材7,7A〜7E,107,207,307を液晶表示体6の第2の偏光板5上に接着する例を示したが、光拡散部材7,107,207,307と液晶表示体6とは必ずしも接触していなくてもよい。例えば、光拡散部材7,7A〜7E,107,207,307と液晶表示体6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よい。あるいは、光拡散部材7,7A〜7E,107,207,307を液晶表示体6とが離れた位置にあってもよい。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、光拡散部材7,7A〜7E,107,207,307と偏光板とが接触することはない。
また、上記実施形態における光拡散部材7,7A〜7E,107,207,307の基材39の視認側に、反射防止層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層のうちの少なくとも一つを設けた構成としてもよい。この構成によれば、基材39の視認側に設ける層の種類に応じて、外光反射を低減する機能、塵埃や汚れの付着を防止する機能、傷を防止する機能等を付加することができ、視野角特性の経時劣化を防ぐことができる。
また、上記実施形態では、光拡散部40,140,240,340の形状を円錐台形状若しくは楕円錐台形状としたが、光拡散部40,140,240,340の側面40c,140c,240c,340cの傾斜角度は光軸を中心として必ずしも対称でなくてもよい。上記実施形態のように光拡散部40,140,240,340の形状を円錐台形状若しくは楕円錐台形状とした場合には、光拡散部40,140,240,340の側面40c,140c,240c,340cの傾斜角度が光軸を中心として対称となるため、光軸を中心として対称的な角度分布が得られる。これに対して、表示装置の用途や使い方に応じて意図的に非対称な角度分布が要求される場合、例えば画面の上方側だけ、若しくは右側だけに視野角を広げたい等の要求がある場合には、光拡散部40,140,240,340の側面の傾斜角度を非対称にしてもよい。
その他、光拡散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。
本発明のいくつかの態様は、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。
1,1A〜1E…液晶表示装置(表示装置) 6…液晶表示体(表示体) 7,7A〜7E,107,207,307…光拡散部材 39…基材、40,140,240,340…光拡散部、40a,140a,240a,340a…光射出端面、40b,140b,240b,340b…光入射端面 40c,140c,240c,340c…側面 40d…角部 40e…凹部(又は凸部) 401b…凸状に湾曲した光射出端面 402b…凹状に湾曲した光射出端面 40f…フランジ部 41…遮光層 42…接着層 42a…侵入部 43…空間 143,343…中空部 49…接着シート 49a…接着シート基材 49b…一方の接着層 49c…他方の接着層 49d…侵入部
Claims (18)
- 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光拡散部材と、前記表示体と前記光拡散部材との間に介在される接着層と、を含み、
前記光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の前記表示体と対向する面に所定の高さで形成された光拡散部と、前記基材の前記表示体と対向する面のうち前記光拡散部以外の領域に前記光拡散部の高さよりも小さい厚みで形成された遮光層と、を有し、
前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有し、
前記光入射端面が前記接着層に接着されると共に、前記光拡散部と前記遮光層との間に形成される空間内に前記接着層の一部が侵入しており、
前記基材の前記表示体と対向する面から前記光入射端面に至る距離よりも、前記基材の前記表示体と対向する面から前記空間内の前記接着層の表面に至る距離が短い表示装置。 - 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光拡散部材と、前記表示体と前記光拡散部材との間に介在される接着シートと、を含み、
前記光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の前記表示体と対向する面に所定の高さで形成された光拡散部と、前記基材の前記表示体と対向する面のうち前記光拡散部以外の領域に前記光拡散部の高さよりも小さい厚みで形成された遮光層と、を有し、
前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有し、
前記接着シートは、光透過性を有する接着シート基材と、前記接着シート基材の両面に形成された接着層と、を有し、
前記光入射端面が前記接着シートの一方の接着層に接着されると共に、前記光拡散部と前記遮光層との間に形成される空間内に前記一方の接着層の一部が侵入しており、
前記基材の前記表示体と対向する面から前記光入射端面に至る距離よりも、前記基材の前記表示体と対向する面から前記空間内の前記一方の接着層の表面に至る距離が短い表示装置。 - 前記接着シートの前記一方の接着層の厚みよりも他方の接着層の厚みが大きい請求項2に記載の表示装置。
- 前記空間の前記遮光層から前記光入射端面に至る距離よりも、前記光入射端面に接着される前記接着層の厚みが小さい請求項1〜3の何れか一項に記載の表示装置。
- 前記光入射端面に複数の凹部又は凸部が設けられている請求項1〜4の何れか一項に記載の表示装置。
- 前記光入射端面が凸状に湾曲している請求項1〜4の何れか一項に記載の表示装置。
- 前記光入射端面が凹状に湾曲している請求項1〜4の何れか一項に記載の表示装置。
- 前記接着層は、活性化エネルギーの照射により硬化する接着剤からなる請求項1〜7の何れか一項に記載の表示装置。
- 前記光拡散部材は、前記光拡散部の前記光射出端面と前記光入射端面との間に形成される側面のうち、その面積が大きくなる方位よりも、その面積が小さくなる方位において、光の拡散力が相対的に高くなる方位異方性を有する請求項1〜8の何れか一項に記載の表示装置。
- 前記光拡散部材は、前記方位異方性の方位角方向が異なった光拡散部を有する請求項9に記載の表示装置。
- 前記光拡散部材は、前記基材の主面の法線方向から見てランダムに並んで配置された複数の光拡散部を有し、
前記遮光層は、前記光拡散部以外の領域に連続して形成されている請求項1〜10の何れか一項に記載の表示装置。 - 前記光拡散部材は、前記基材の主面の法線方向から見てランダムに並んで配置された複数の遮光層を有し、
前記光拡散部は、前記遮光層以外の領域に連続して形成されている請求項1〜10の何れか一項に記載の表示装置。 - 表示体の視認側に配置され、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光拡散部材と、
前記表示体と前記光拡散部材との間に介在される接着層と、を含み、
前記光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の前記表示体と対向する面に所定の高さで形成された光拡散部と、前記基材の前記表示体と対向する面のうち前記光拡散部以外の領域に前記光拡散部の高さよりも小さい厚みで形成された遮光層と、を有し、
前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有し、
前記光入射端面が前記接着層に接着されると共に、前記光拡散部と前記遮光層との間に形成される空間内に前記接着層の一部が侵入しており、
前記基材の前記表示体と対向する面から前記光入射端面に至る距離よりも、前記基材の前記表示体と対向する面から前記空間内の前記接着層の表面に至る距離が短い接着層付き光拡散部材。 - 表示体の視認側に配置され、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光拡散部材と、
前記表示体と前記光拡散部材との間に介在される接着シートと、を含み、
前記光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の前記表示体と対向する面に所定の高さで形成された光拡散部と、前記基材の前記表示体と対向する面のうち前記光拡散部以外の領域に前記光拡散部の高さよりも小さい厚みで形成された遮光層と、を有し、
前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有し、
前記接着シートは、光透過性を有する接着シート基材と、前記接着シート基材の両面に形成された接着層と、を有し、
前記光入射端面が前記接着シートの一方の接着層に接着されると共に、前記光拡散部と前記遮光層との間に形成される空間内に前記一方の接着層の一部が侵入しており、
前記基材の前記表示体と対向する面から前記光入射端面に至る距離よりも、前記基材の前記表示体と対向する面から前記空間内の前記一方の接着層の表面に至る距離が短い接着層付き光拡散部材。 - 前記接着層又は前記他方の接着層の前記表示体に接着される側の面に剥離可能に貼合された表面保護シート、又は、前記接着層又は前記他方の接着層の前記表示体に接着される側の面に貼合された偏光板を含む請求項13又は14に記載の接着層付き光拡散部材。
- 前記光拡散部材は、前記基材の主面の法線方向から見てランダムに並んで配置された複数の光拡散部を有し、
前記遮光層は、前記光拡散部以外の領域に連続して形成されている請求項13〜15の何れか一項に記載の接着層付き光拡散部材。 - 前記光拡散部材は、前記基材の主面の法線方向から見てランダムに並んで配置された複数の遮光層を有し、
前記光拡散部は、前記遮光層以外の領域に連続して形成されている請求項13〜15の何れか一項に記載の接着層付き光拡散部材。 - 光透過性を有する基材と、
前記基材の一面に所定の高さで形成された光拡散部と、
前記基材の一面のうち前記光拡散部以外の領域に前記光拡散部の高さよりも小さい厚みで形成された遮光層と、
前記光拡散部の前記基材と対向する面とは反対側の面に設けられた接着層、又は、光透過性を有する基材と、前記基材の両面に形成された接着層と、を有する接着シートと、を備える前記光拡散部と前記遮光層との間に形成される空間内に前記接着層の一部が侵入した接着層付き光拡散部材の製造方法であって、
前記基材となる長尺の基材シートの上に前記遮光層を形成する工程と、
前記遮光層が形成された基材シートの上に前記光拡散部を形成する工程と、
前記光拡散部が形成された基材シートの上に前記接着層又は前記接着シートとなる長尺の接着層付きシートを貼合する工程と、
前記接着層付きシートが貼合された基材シートを巻き取る工程と、を含む接着層付き光拡散部材の製造方法。
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