WO2013146230A1 - 光拡散部材およびその製造方法、表示装置 - Google Patents

光拡散部材およびその製造方法、表示装置 Download PDF

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light
shielding layer
graphic
light shielding
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透 菅野
恵美 山本
前田 強
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シャープ株式会社
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    • G02F1/133562Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements on the viewer side

Definitions

  • the present invention relates to a light diffusing member, a manufacturing method thereof, and a display device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-075135 filed in Japan on March 28, 2012, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Liquid crystal display devices are widely used as portable electronic devices such as cellular phones or displays for televisions, personal computers, and the like.
  • a liquid crystal display device is excellent in visibility from the front, but has a narrow viewing angle. Therefore, various devices have been made to widen the viewing angle.
  • a member for diffusing light emitted from a display body such as a liquid crystal panel (hereinafter referred to as a light diffusing member) is provided on the viewing side of the display body.
  • Patent Document 1 discloses a light diffusion sheet in which a plurality of truncated cone unit lenses are two-dimensionally arranged on a plane.
  • this light diffusion sheet light is transmitted through each unit lens, and a gap between adjacent unit lenses is filled with a resin material to which light absorbing particles are added.
  • the angle distribution of the light emitted from the light diffusion sheet is determined by the size of the area of the side surface (inclined surface) of the light transmission part, but the above method does not increase the area of the side surface although the area of the light emission surface is increased. . For this reason, it is difficult to obtain emitted light having a desired angular distribution.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a light diffusing member from which emitted light having a desired angular distribution can be obtained. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the light-diffusion member which can reduce the time and effort which a design change requires. It is another object of the present invention to provide a display device that includes the light diffusing member and has excellent display quality.
  • a light diffusing member of the present invention is provided on a light-transmitting base material, a plurality of light shielding layers scattered on one surface of the base material, and the one surface of the base material.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that the plurality of light shielding layers are aperiodically arranged when viewed from the normal direction of the one surface of the substrate.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that at least one of the plurality of light shielding layers has a dimension different from that of the other light shielding layers.
  • the light diffusing member of the present invention includes a light-transmitting base material, a light shielding layer formed on one surface of the base material, a plurality of openings scattered in a formation region of the light shielding layer, and the plurality of openings.
  • a light-transmitting material layer that is thicker than the light-shielding layer, and when viewed from the normal direction of the one surface of the substrate, at least some of the plurality of openings
  • the opening has a planar shape surrounded by the first graphic and the second graphic included in the first graphic, or at least a part of the first graphic and partially overlaps the first graphic
  • the cross-sectional area when cut in a plane parallel to the one surface of the base material in the formation region of the light-shielding layer has a planar shape surrounded by at least a part of the second graphic arranged as described above The shape is large on the light shielding layer side and gradually decreases with distance from the light shielding layer. Empty portion is provided, a portion other than the hollow portion
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that the plurality of openings are aperiodically arranged when viewed from the normal direction of the one surface of the substrate.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that at least one of the plurality of openings has a size different from that of the other openings.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that the first graphic and the second graphic have the same shape.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that the second graphic is arranged concentrically inside the first graphic.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that the second graphic is eccentrically arranged inside the first graphic.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that the position of the second graphic inside the first graphic is irregular across the plurality of the first graphic.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that at least one of the first graphic and the second graphic has an isotropic shape.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that at least one of the first graphic and the second graphic has an anisotropic shape.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that a plurality of the second figures are arranged inside one of the first figures.
  • the plurality of second graphics arranged inside one of the first graphics is the isotropic second graphics and the anisotropic second graphics. It includes a figure.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that air exists in the hollow portion.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that a light scattering layer is provided at a position closer to the light emission side than the light transmitting portion.
  • the light diffusion member of the present invention is characterized in that the light shielding layer is made of a light absorbing material.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that the light absorbing material is composed of any one of a black resin, black ink, a metal simple substance, and a laminated film of a metal simple substance and a metal oxide.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that an inclination angle of a side surface of at least one light transmission portion among the plurality of light transmission portions is different from an inclination angle of a side surface of another light transmission portion.
  • the light diffusing member of the present invention is characterized in that an inclination angle of a side surface of at least one of the plurality of light transmission portions varies depending on a place.
  • the method for manufacturing a light diffusing member of the present invention includes a step of arranging a plurality of first figures interspersed within a predetermined region, and the first figure so as to be included in the first figure, or the first figure A plurality of second figures are arranged so as to partially overlap the figure, and a plurality of patterns having a planar shape surrounded by at least a part of the first figure and at least a part of the second figure are designed. A step of forming a plurality of light-shielding layers corresponding to the pattern on one surface of the substrate having light transparency, and a light-transmitting property so as to cover the plurality of light-shielding layers on the one surface of the substrate.
  • the method for manufacturing a light diffusing member of the present invention includes a step of arranging a plurality of first figures interspersed within a predetermined region, and the first figure so as to be included in the first figure, or the first figure A plurality of second figures are arranged so as to partially overlap the figure, and a plurality of patterns having a planar shape surrounded by at least a part of the first figure and at least a part of the second figure are designed. A step of forming a light-shielding layer having a plurality of openings corresponding to the pattern on one surface of the light-transmitting substrate, and covering the plurality of openings on the one surface of the substrate.
  • the display device of the present invention is provided with a display body and a viewing angle widening member that is provided on the viewing side of the display body and emits light in a state where the angular distribution of light incident from the display body is wider than before incidence.
  • the viewing angle enlarging member is composed of the light diffusing member of the present invention.
  • the display device of the present invention is characterized in that the display body includes a light source and a light modulation element that modulates light from the light source, and the light source emits directional light.
  • the display device of the present invention is characterized in that the display body is a liquid crystal display element.
  • the present invention it is possible to provide a light diffusing member from which emitted light having a desired angular distribution can be obtained. Moreover, according to this invention, the manufacturing method of the light-diffusion member which can reduce the time and effort which a design change requires can be provided. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a display device that includes the light diffusing member and has excellent display quality.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 2A. It is sectional drawing which shows the liquid crystal panel in a liquid crystal display device. It is a figure for demonstrating the mode of the reflection of the light in the side surface of the light transmissive part of the viewing angle expansion film in a liquid crystal display device. It is a figure for demonstrating the mode of the reflection of the light in the side surface of the light transmissive part of the viewing angle expansion film in a liquid crystal display device. It is a flowchart which shows the manufacturing process of a viewing angle expansion film.
  • FIGS. 1 to 7B a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7B.
  • a liquid crystal display device including a transmissive liquid crystal panel as a display body will be described.
  • the scale of the size may be changed depending on the component.
  • FIG. 1 is a perspective view of the liquid crystal display device of the present embodiment as viewed obliquely from above (viewing side).
  • 2A is a plan view of the liquid crystal display device of the present embodiment
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2A.
  • the liquid crystal display device 1 (display device) of the present embodiment includes a backlight 2 (light source), a first polarizing plate 3, a first retardation plate 13, and a liquid crystal panel 4 (light modulation).
  • liquid crystal display body 6 display body having a second retardation plate 8 and a second polarizing plate 5, and a viewing angle widening film 7 (viewing angle widening member, light diffusing member).
  • the liquid crystal panel 4 is schematically illustrated as a single plate, and the detailed structure thereof will be described later with reference to FIG. The observer sees the display from the upper side of the liquid crystal display device 1 in FIG. 2B where the viewing angle widening film 7 is arranged. Therefore, in the following description, the side on which the viewing angle widening film 7 is disposed is referred to as a viewing side, and the side on which the backlight 2 is disposed is referred to as a back side.
  • the light emitted from the backlight 2 is modulated by the liquid crystal panel 4, and a predetermined image, character, or the like is displayed by the modulated light. Further, when the light emitted from the liquid crystal panel 4 passes through the viewing angle widening film 7, the angle distribution of the emitted light becomes wider than before entering the viewing angle widening film 7, and the light is widened. Is injected from. Thereby, the observer can visually recognize the display with a wide viewing angle.
  • liquid crystal panel 4 an active matrix transmissive liquid crystal panel is described as an example, but a liquid crystal panel applicable to the present invention is not limited to an active matrix transmissive liquid crystal panel.
  • the liquid crystal panel applicable to the present invention may be, for example, a transflective (transmissive / reflective) liquid crystal panel or a reflective liquid crystal panel, and each pixel may be a switching thin film transistor (Thin Film Transistor, hereinafter). It may be a simple matrix type liquid crystal panel not provided with (abbreviated as TFT).
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the liquid crystal panel 4.
  • the liquid crystal panel 4 includes a TFT substrate 9 as a switching element substrate, a color filter substrate 10 disposed so as to face the TFT substrate 9, and the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10. And a sandwiched liquid crystal layer 11.
  • the liquid crystal layer 11 is surrounded by a TFT substrate 9, a color filter substrate 10, and a frame-shaped seal member (not shown) that bonds the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10 at a predetermined interval. It is enclosed in the space.
  • the liquid crystal panel 4 of the present embodiment performs display in, for example, a VA (Vertical Alignment, vertical alignment) mode, and the liquid crystal layer 11 uses vertical alignment liquid crystal having negative dielectric anisotropy.
  • a spherical spacer 12 is disposed between the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10 to keep the distance between these substrates constant.
  • the display mode is not limited to the VA mode described above, and a TN (Twisted Nematic) mode, an STN (Super Twisted Nematic) mode, an IPS (In-Plane Switching) mode, or the like can be used.
  • the TFT substrate 9 has a plurality of pixels (not shown) as a minimum unit area for display arranged in a matrix.
  • a plurality of source bus lines (not shown) are formed on the TFT substrate 9 so as to extend in parallel with each other, and a plurality of gate bus lines (not shown) extend in parallel with each other, And it is formed so as to be orthogonal to a plurality of source bus lines. Therefore, on the TFT substrate 9, a plurality of source bus lines and a plurality of gate bus lines are formed in a lattice pattern, and a rectangular region partitioned by adjacent source bus lines and adjacent gate bus lines is one. One pixel.
  • the source bus line is connected to the source electrode of the TFT described later, and the gate bus line is connected to the gate electrode of the TFT.
  • a TFT 19 having a semiconductor layer 15, a gate electrode 16, a source electrode 17, a drain electrode 18, and the like is formed on the surface of the transparent substrate 14 constituting the TFT substrate 9 on the liquid crystal layer 11 side.
  • the transparent substrate 14 for example, a glass substrate can be used.
  • a semiconductor layer 15 is formed.
  • a gate insulating film 20 is formed on the transparent substrate 14 so as to cover the semiconductor layer 15.
  • a material of the gate insulating film 20 for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof is used.
  • a gate electrode 16 is formed on the gate insulating film 20 so as to face the semiconductor layer 15.
  • a laminated film of W (tungsten) / TaN (tantalum nitride), Mo (molybdenum), Ti (titanium), Al (aluminum), or the like is used.
  • a first interlayer insulating film 21 is formed on the gate insulating film 20 so as to cover the gate electrode 16.
  • a material of the first interlayer insulating film 21 for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof is used.
  • a source electrode 17 and a drain electrode 18 are formed on the first interlayer insulating film 21.
  • the source electrode 17 is connected to the source region of the semiconductor layer 15 through a contact hole 22 that penetrates the first interlayer insulating film 21 and the gate insulating film 20.
  • the drain electrode 18 is connected to the drain region of the semiconductor layer 15 through a contact hole 23 that penetrates the first interlayer insulating film 21 and the gate insulating film 20.
  • the same conductive material as that for the gate electrode 16 is used.
  • a second interlayer insulating film 24 is formed on the first interlayer insulating film 21 so as to cover the source electrode 17 and the drain electrode 18.
  • the same material as the first interlayer insulating film 21 described above or an organic insulating material is used.
  • a pixel electrode 25 is formed on the second interlayer insulating film 24.
  • the pixel electrode 25 is connected to the drain electrode 18 through a contact hole 26 that penetrates the second interlayer insulating film 24. Therefore, the pixel electrode 25 is connected to the drain region of the semiconductor layer 15 using the drain electrode 18 as a relay electrode.
  • a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide, Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide, Indium Zinc Oxide) is used.
  • An alignment film 27 is formed on the entire surface of the second interlayer insulating film 24 so as to cover the pixel electrode 25.
  • This alignment film 27 has an alignment regulating force for vertically aligning liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 11.
  • the form of the TFT may be the top gate type TFT shown in FIG. 3 or the bottom gate type TFT.
  • a black matrix 30, a color filter 31, a planarizing layer 32, a counter electrode 33, and an alignment film 34 are sequentially formed on the surface of the transparent substrate 29 constituting the color filter substrate 10 on the liquid crystal layer 11 side.
  • the black matrix 30 has a function of blocking light transmission in the inter-pixel region, and is a photo in which metal such as a multilayer film of Cr (chromium) or Cr / Cr oxide, or carbon particles is dispersed in a photosensitive resin. It is made of resist.
  • the color filter 31 includes dyes of red (R), green (G), and blue (B), and one pixel electrode 25 on the TFT substrate 9 is any one of R, G, and B. Two color filters 31 are arranged to face each other.
  • the flattening layer 32 is made of an insulating film that covers the black matrix 30 and the color filter 31, and has a function of smoothing and flattening a step formed by the black matrix 30 and the color filter 31.
  • a counter electrode 33 is formed on the planarization layer 32. As the material of the counter electrode 33, a transparent conductive material similar to that of the pixel electrode 25 is used. Further, an alignment film 34 having a vertical alignment regulating force is formed on the entire surface of the counter electrode 33.
  • the color filter 31 may have a multicolor configuration of three or more colors of R, G, and B.
  • the backlight 2 includes a light source 36 such as a light emitting diode and a cold cathode tube, and a light guide plate 37 that emits light toward the liquid crystal panel 4 using internal reflection of light emitted from the light source 36. ,have.
  • the backlight 2 may be an edge light type in which the light source 36 is disposed on the end face of the light guide 37 as described above, or may be a direct type in which the light source is disposed directly below the light guide.
  • the directional backlight makes collimated or substantially collimated light incident on a light diffusion portion of a viewing angle widening film 7 to be described later.
  • a directional backlight By using a directional backlight, blurring can be reduced and the light utilization efficiency can be further increased.
  • the directional backlight can be realized by optimizing the shape and arrangement of the reflection pattern formed in the light guide plate 37.
  • a first polarizing plate 3 that functions as a polarizer is provided between the backlight 2 and the liquid crystal panel 4.
  • a second polarizing plate 5 that functions as an analyzer is provided between the liquid crystal panel 4 and the viewing angle widening film 7.
  • the 1st polarizing plate 3 and the liquid crystal panel 4 and the 2nd polarizing plate 5 and the liquid crystal panel 4 are provided.
  • the viewing angle widening film 7 includes a base material 39, a plurality of light shielding layers 40 formed on one surface of the base material 39 (a surface opposite to the viewing side), and a base material 39. And a transparent resin layer 41 (light transmissive material layer) formed on one surface.
  • the viewing angle widening film 7 has a posture in which the side on which the transparent resin layer 41 is provided faces the second polarizing plate 5 and the base 39 side faces the viewing side. 5 is fixed by an adhesive layer 42.
  • the base material 39 examples include base materials made of transparent resin such as polyethylene terephthalate (PET), triacetylcellulose (TAC) film, polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), and polyethersulfone (PES) film. Preferably used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • TAC triacetylcellulose
  • PC polycarbonate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PES polyethersulfone
  • the base material 39 becomes a base when a material for the light shielding layer 40 and the transparent resin layer 41 is applied later in the manufacturing process described later.
  • the base material 39 has heat resistance and mechanical strength in the heat treatment step during the manufacturing process. It is necessary to prepare. Therefore, as the base material 39, a glass base material or the like may be used in addition to the resin base material. However, it is preferable that the thickness of the base material 39 is as thin as possible without impairing heat resistance and mechanical strength.
  • the total light transmittance of the substrate 39 is preferably 90% or more in accordance with JIS K7361-1. When the total light transmittance is 90% or more, sufficient transparency can be obtained.
  • a transparent resin substrate having a thickness of 100 ⁇ m is used as an example.
  • the plurality of light shielding layers 40 are formed so as to be scattered on one surface (surface opposite to the viewing side) of the base material 39.
  • the planar shape when each light shielding layer 40 is viewed from the normal direction of the base material 39 is a second graphic smaller than the first graphic in a circle 45a that is the first graphic.
  • the shape includes a circle 45b.
  • the circle 45a is referred to as a first circle
  • the circle 45b is referred to as a second circle.
  • the light shielding layer 40 is an annular portion surrounded by the first circle 45a and the second circle 45b.
  • the inside of the second circle 45 b is an opening 40 h of the light shielding layer 40.
  • the center of the first circle 45a coincides with the center of the second circle 45b. That is, the opening 40 h is concentrically arranged inside the light shielding layer 40.
  • the plurality of light shielding layers 40 are regularly arranged.
  • the x axis is defined as the horizontal direction of the screen of the liquid crystal panel 4
  • the y axis is defined as the vertical direction of the screen of the liquid crystal panel 4
  • the z axis is defined as the thickness direction of the liquid crystal display device 1.
  • the light shielding layers 40 in each column arranged in the y-axis direction are arranged at a constant pitch
  • the light shielding layers 40 in each row arranged in the x-axis direction are arranged at a constant pitch.
  • the light shielding layers 40 in a predetermined row arranged in the x-axis direction and the light shielding layers 40 in rows adjacent to the row in the y-axis direction are arranged at positions shifted by 1 ⁇ 2 pitch in the x-axis direction. Yes.
  • the light shielding layer 40 is composed of a black resin layer having a light absorption property and photosensitivity such as a black resist, or a black ink.
  • a single metal such as Cr (chromium) or a Cr / Cr oxide multilayer film, or a laminated film of a single metal and a metal oxide may be used.
  • the diameter of each light shielding layer 40 is 10 ⁇ m, and the pitch between adjacent light shielding layers 40 is 20 ⁇ m.
  • a transparent resin layer 41 is formed on one surface of the base material 39.
  • the transparent resin layer 41 is made of an organic material having optical transparency and photosensitivity such as acrylic resin and epoxy resin. Further, the total light transmittance of the transparent resin layer 41 is preferably 90% or more in accordance with JIS K7361-1. When the total light transmittance is 90% or more, sufficient transparency can be obtained.
  • the thickness of the transparent resin layer 41 is set to be sufficiently larger than the thickness of the light shielding layer 40. In the case of this embodiment, the layer thickness of the transparent resin layer 41 is about 25 ⁇ m as an example, and the layer thickness of the light shielding layer 40 is about 1 ⁇ m as an example.
  • the light shielding layer 40 is formed in a hollow area having a shape in which a cross-sectional area when cut along a plane parallel to one surface of the base material 39 is large on the light shielding layer 40 side and gradually decreases as the distance from the light shielding layer 40 increases.
  • a portion 43 is formed. That is, the cross-sectional shape of the hollow portion 43 has an inverted triangular shape when the base material 39 is turned upward as shown in FIG. 2B.
  • the planar shape of the light shielding layer 40 is annular
  • the planar shape of the hollow portion 43 is also annular.
  • Air is present inside the hollow portion 43.
  • a portion other than the hollow portion 43 of the transparent resin layer 41 that is, a portion where the transparent resin is continuously present contributes to light transmission.
  • the transparent resin also exists in a truncated cone shape at a portion corresponding to the opening 40h of the light shielding layer 40, and contributes to light transmission. Therefore, in the following description, a portion other than the hollow portion 43 of the transparent resin layer 41 is referred to as a light transmission portion 44.
  • the light incident on the light transmitting portion 44 is totally reflected at the side surface of the light transmitting portion 44, that is, the interface between the light transmitting portion 44 and the hollow portion 43, and is substantially confined inside the light transmitting portion 44.
  • the light is directed toward 39 and is emitted to the outside through the base material 39.
  • the viewing angle widening film 7 is disposed so that the base material 39 faces the viewing side, and therefore, the surface (base) having the smaller area of the two opposing surfaces of the light transmission portion 44.
  • the surface on the side in contact with the material 39) is the light emitting end surface 44a, and the surface with the larger area (the surface opposite to the base material 39) is the light incident end surface 44b.
  • the inclination angle ⁇ (angle formed between the light emission end face 44a and the side face 44c shown in FIG. 4B) of the side face 44c (interface between the light transmissive part 44 and the hollow part 43) of the light transmissive part 44 is preferably about 60 ° to 90 °.
  • the inclination angle ⁇ of the side surface 44c of the light transmission part 44 is not particularly limited as long as the loss of incident light is not so large and the incident light can be sufficiently diffused.
  • the angle ⁇ formed between the side surface 44c of the light transmitting portion 44 and the light emitting end surface 44a is such that the light incident in parallel or substantially parallel to the optical axis OA is totally reflected.
  • the angle ⁇ ′ (in degrees) exceeding the critical angle with respect to the normal line CL of the side surface 44c is set.
  • the angle ⁇ may be referred to as an inclination angle of the side surface 44 c of the light transmission portion 44.
  • the angle ⁇ is a point P where the side surface 44c of the light transmitting portion 44 intersects the light emission end surface 44a, a point Q where the incident light VR parallel to the optical axis OA is incident on the side surface 44c, and a perpendicular to the light emission end surface 44a. If the intersection of the perpendicular line passing through the point Q and the light emission end face 44a is a point R, it can be represented by an angle QPR. At this time, since the value of the angle PQR is (90 ⁇ ) °, the inclination angle ⁇ of the side surface 44c of the light transmitting portion 44 is the same as the incident angle ⁇ ′ of the incident light VR at the point Q. Therefore, the inclination angle ⁇ of the side surface 44c of the light transmission portion 44 is set to an angle exceeding the critical angle.
  • the side surface 44c of the light transmitting portion 44 is an interface between the transparent acrylic resin and air. It becomes.
  • the refractive index difference at the interface between the inside and the outside of the light transmitting portion 44 is greater than that when any low refractive index material exists outside. The maximum is when there is. Therefore, from Snell's law, in the configuration of the present embodiment, the critical angle is the smallest, and the incident angle range in which the light is totally reflected by the side surface 44c of the light transmitting portion 44 is the widest. As a result, light loss is further suppressed, and high luminance can be obtained.
  • the incident light entering at an angle greater than the critical angle is emitted totally reflected by the side surface 44c is transmitted through the light transmitting portion 44 toward the viewer.
  • the incident light transmitted through the light transmitting portion 44 without being incident on the side surface 44c is directly emitted to the observer side.
  • light incident at an angle below the critical angle is not totally reflected, transmitted through the side surface 44c of the light transmitting portion 44, enters the hollow portion 43.
  • the light shielding layer 40 having light absorption is provided in a region other than the light transmitting portion 44, the light transmitted through the side surface 44c of the light transmitting portion 44 is absorbed by the light shielding layer 40. Therefore, blurring of display and a decrease in contrast can be suppressed.
  • the amount of light transmitted through the side surface 44c of the light transmitting portion 44 increases, a light amount loss occurs and an image with high luminance cannot be obtained. Therefore, in the liquid crystal display device 1 of the present embodiment, it is preferable to use a backlight that emits light at an angle that does not enter the side surface 44c of the light transmission portion 44 at a critical angle or less, that is, a so-called directional backlight. .
  • the refractive index of the base material 39 and the refractive index of the transparent resin layer 41 are substantially equal.
  • the reason is that, for example, when the refractive index of the base material 39 and the refractive index of the transparent resin layer 41 are greatly different, the light incident from the light incident end surface 44b is emitted from the transparent resin layer 41 when the transparent resin layer 41 is about to be emitted. This is because unnecessary light refraction or reflection occurs at the interface between the substrate 41 and the base material 39, which may cause problems such as failure to obtain a desired viewing angle and a reduction in the amount of emitted light.
  • FIG. 1 The outline of the manufacturing process of the liquid crystal display 6 will be described first.
  • the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10 are respectively produced.
  • the surface of the TFT substrate 9 on which the TFT 19 is formed and the surface of the color filter substrate 10 on which the color filter 31 is formed are arranged to face each other, and the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10 are sealed.
  • liquid crystal is injected into a space surrounded by the TFT substrate 9, the color filter substrate 10, and the seal member.
  • the first retardation plate 13, the first polarizing plate 3, the second retardation plate 8, and the second polarizing plate 4 are attached to both surfaces of the liquid crystal panel 4 thus formed using an optical adhesive or the like. Match.
  • the liquid crystal display body 6 is completed.
  • a conventionally well-known method is used for the manufacturing method of the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10, description is abbreviate
  • the pattern of the light shielding layer 40 is designed.
  • a plurality of first figures are scattered and arranged in a predetermined region (step S1 in FIG. 5).
  • a plurality of first circles 45 a having the same dimensions are used as a plurality of first figures, and a rectangular area having the same dimensions as the base material 39 is used.
  • the circles 45a are arranged at a constant pitch in each column arranged in the y-axis direction, and arranged at a constant pitch in each row arranged in the x-axis direction.
  • the plurality of first circles 45a are arranged at positions shifted by 1 ⁇ 2 pitch in the x-axis direction in a predetermined row arranged in the x-axis direction and a row adjacent to the row in the y-axis direction.
  • a plurality of second figures are arranged so as to be included in the first figure (step S2 in FIG. 5).
  • the second circle 45b having a diameter smaller than that of the first circle 45a is used as the plurality of second figures, and the second circle 45b is concentrically disposed inside the first circle 45a. To do. Thereby, a plurality of annular patterns surrounded by the first circle 45a and the second circle 45b are designed.
  • the ratio of the total area of the light emission end face 44a of the light transmitting portion 44 to the total area of the viewing angle widening film 7 (base material 39) is defined as the aperture ratio.
  • the aperture ratio is, for example, 50%.
  • the size and number of the first circle 45a are set.
  • the area corresponding to the aperture ratio of 10% is distributed to all the first circles 45a, and the dimensions of the second circles 45b are set.
  • the aperture ratio of 50% can be increased to 60%.
  • the light shielding layer 40 is formed on the base material 39 based on the pattern designed in the previous process (step S3 in FIG. 5).
  • a polyethylene terephthalate (PET) base material 39 having a thickness of 100 ⁇ m is prepared, and using a printing method, a black resin containing carbon as a light shielding layer material on one surface of the base material 39, or The light shielding layer 40 made of black ink and having a thickness of 1 ⁇ m is transferred from the roller 46 onto the substrate 39.
  • PET polyethylene terephthalate
  • a plurality of light shielding layers 40 having a circular planar shape are formed on one surface of the base material 39.
  • the annular light shielding layer 40 corresponds to a non-formation region (hollow portion 43) of the light transmission portion 44 in the next step.
  • the light shielding layer 40 is formed by a printing method using a black resin or black ink, but instead of this method, the light shielding layer 40 may be formed by a photolithography method using a black negative resist. Alternatively, the light shielding layer 40 may be directly formed on the base material 39 by mask vapor deposition of a metal such as chromium.
  • a transparent negative resist (negative photosensitive resin layer) made of an acrylic resin is applied to the upper surface of the light shielding layer 40 as a light transmissive material, and a film thickness of 25 ⁇ m is applied.
  • a coating film 48 is formed (step S4 in FIG. 5).
  • the base material 39 on which the coating film 48 is formed is placed on a hot plate, and the coating film 48 is pre-baked at a temperature of 95 ° C. Thereby, the solvent in the transparent negative resist is volatilized.
  • the coating film 48 is irradiated with diffused light F from the substrate 39 side using the light shielding layer 40 as a mask to perform exposure (step S5 in FIG. 5).
  • an exposure apparatus using a mixed line of i-line having a wavelength of 365 nm, h-line having a wavelength of 404 nm, and g-line having a wavelength of 436 nm is used.
  • the exposure amount is 500 mJ / cm 2 .
  • a diffusion plate having a haze of about 50 is arranged on the optical path of the light emitted from the exposure apparatus, Light is irradiated through the diffusion plate. Thereafter, the substrate 39 on which the coating film 48 is formed is placed on a hot plate, and post-exposure baking (PEB) of the coating film 48 is performed at a temperature of 95 ° C.
  • PEB post-exposure baking
  • the coating film 48 made of a transparent negative resist is developed using a dedicated developer and post-baked at 100 ° C. (step S6 in FIG. 5).
  • a transparent resin layer 41 having a plurality of hollow portions 43 is formed on one surface of the base material 39.
  • the transparent negative resist constituting the coating film 48 is radially spread so as to spread outward from the non-formation region of the light shielding layer 40. To be exposed.
  • the forward tapered hollow portion 43 is formed, and the light transmitting portion 44 has a reverse tapered shape.
  • the inclination angle of the side surface 44c of the light transmitting portion 44 can be controlled by the degree of diffusion of the diffused light F.
  • the total light transmittance of the viewing angle widening film 7 is preferably 90% or more. When the total light transmittance is 90% or more, sufficient transparency can be obtained, and the optical performance required for the viewing angle widening film 7 can be sufficiently exhibited.
  • the total light transmittance is as defined in JIS K7361-1.
  • a liquid resist is used as the material of the transparent resin layer has been described, but a film resist may be used instead of this configuration.
  • the completed viewing angle widening film 7 is disposed with the base material 39 facing the viewing side and the light transmitting portion 44 facing the second polarizing plate 5 with the adhesive layer 42 interposed therebetween. Is attached to the liquid crystal display body 6.
  • the viewing angle widening effect of the viewing angle widening film 7 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.
  • the light L1 incident substantially perpendicular to the light incident end face 44b near the center of the light transmitting portion 44 is Without being totally reflected by the side surface 44c of the light transmission part 44, the light transmission part 44 passes straight through and is transmitted.
  • the light L2 incident substantially perpendicular to the light incident end face 44b at the peripheral edge of the light transmitting portion 44 is incident on the side surface 44c of the light transmitting portion at an incident angle larger than the critical angle.
  • the light L3 incident obliquely with respect to the light incident end face 44b of the light transmitting portion 44 enters the side surface 44c of the light transmitting portion 44 at an incident angle smaller than the critical angle. Therefore, the light L ⁇ b> 3 passes through the side surface 44 c of the light transmission portion 44 and is absorbed by the light shielding layer 40.
  • the light L1 and L2 incident on the viewing angle widening film 7 substantially perpendicularly to the viewing angle widening film 7 has a wider angle distribution than that before entering the viewing angle widening film 7. Injected from the corner enlargement film 7. Therefore, even if the observer inclines the line of sight from the front direction (normal direction) of the liquid crystal display body 6, a good display can be visually recognized.
  • the planar shape of the side surface 44c (reflection surface) of the light transmission portion 44 is circular, the angular distribution spreads in all directions centered on the normal direction of the screen of the liquid crystal display body 6. Therefore, the observer can visually recognize a good display in all directions.
  • the viewing angle of the liquid crystal display 6 can be expanded by using the viewing angle widening film 7.
  • the light L3 obliquely incident on the viewing angle widening film 7 is light that is obliquely transmitted through the liquid crystal panel 4, and is light that is different from a desired retardation, that is, light that causes a decrease in so-called display contrast.
  • the viewing angle widening film 7 of the present embodiment can increase the display contrast by cutting such light with the light shielding layer 40.
  • the angle distribution of the light emitted from the light diffusion sheet is determined by the area of the side surface (inclined surface) of the light transmission part, but when the size and number of individual light transmission parts are changed, the area of the light emission surface is increased. The area of the side does not increase. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain emitted light having a desired angular distribution.
  • the viewing angle widening film 7 of the present embodiment when there is a request to change the aperture ratio once set, the dimension of the opening 40h without changing the outer dimension of each light shielding layer 40. It is possible to change the area of the light transmitting portion 44 simply by changing the angle. In other words, among the double circles constituting the outer shape of each light shielding layer 40, the light transmitting portion 44 can be obtained by changing the size of the inner second circle 45b without changing the size of the outer first circle 45a. The area of can be changed.
  • the manufacturing method according to the present embodiment does not change the size of the outer shape (first circle 45a) of the light shielding layer 44.
  • the aperture ratio is 50% and does not change.
  • the size of the opening 40h (second circle 45b) is increased, and the size of the second circle 45b is set so that the opening area corresponding to the aperture ratio of 20% is distributed to all the light shielding layers 40. .
  • the aperture ratio is increased from 60% to 70%. Can be increased. In this way, by increasing the aperture ratio, it is possible to effectively use the light that has been lost until now.
  • the aperture ratio when adjusting the aperture ratio, it is only necessary to change the area of the opening 40h, and it is not necessary to change the external dimensions, number, and arrangement of the individual light shielding layers 40. It is possible to reduce the time and labor required.
  • one light shielding layer 40 since one light shielding layer 40 has a double circle, the area of the side surface 44c of the light transmitting portion 44 with respect to the area of one light shielding layer 40 becomes very large. As a result, the degree of freedom in adjusting the tilt angle of the side surface 44c of the light transmitting portion 44 is increased, and it becomes easier to obtain emitted light having a desired angular distribution.
  • the step of patterning the light transmitting portion 44 in the step of patterning the light transmitting portion 44, if a method of irradiating light through a photomask from the side of the coating film 48 made of a transparent negative resist is used, the light is blocked with a small size. It is extremely difficult to adjust the alignment between the base material 39 on which the layer 40 is formed and the photomask, and it is inevitable that a shift occurs. As a result, the light transmission part 44 and the light shielding layer 40 may overlap, and the light transmittance may be reduced.
  • the light transmissive part 44 does not form the light shielding layer 40 because the transparent resin layer 41 is irradiated from the back side of the base material 39 with the light shielding layer 40 as a mask. It is formed in a state of self-alignment (self-alignment) with the region. As a result, the light transmission part 44 and the light shielding layer 40 do not overlap each other, and the light transmittance can be reliably maintained. In addition, since precise alignment work is unnecessary, the time required for manufacturing can be shortened.
  • the plurality of light shielding layers 40 are regularly arranged.
  • a plurality of light shielding layers 40 whose planar shape is annular are randomly arranged on the base material 39. Accordingly, a plurality of hollow portions formed at the same position as the plurality of light shielding layers 40 are also randomly arranged on the base material 39.
  • the manufacturing process of the viewing angle widening film 50 of this modification is the same as that in the above embodiment. However, it is necessary to randomly arrange a plurality of light shielding layers on the base material 39, and an example of a technique for designing a pattern in which a plurality of light shielding layers are randomly arranged will be described.
  • the entire rectangular region 51 having the same shape as the substrate is m ⁇ n (for example, 36) consisting of m (for example, 6) and n (for example, 6) in the horizontal direction. Divide into small areas 52.
  • FIG. 9B a pattern in which the first circle 45a of the light shielding layer is arranged so as to be closest packed in one small region 52 divided in the previous step is created (left side of FIG. 9B).
  • Figure position data serving as a reference for the position of each circle, such as the center coordinates of each circle, is given fluctuation, and position data of a plurality of types (for example, three types of patterns A, B, and C). (Three figures on the right side of FIG. 9B).
  • a plurality of types of position data A, B, and C produced in the previous step are randomly assigned to m ⁇ n areas.
  • the position data A, B, and C are allocated to the small areas 52 so that the position data A, position data B, and position data C appear randomly in the 36 small areas 52. Therefore, when the photomask 51 is viewed for each small region 52, the arrangement of the first circle 45a (outer shape of the light shielding layer pattern) of each small region 52 is any one of the position data A, the position data B, and the position data C. In other words, not all the light shielding layer patterns are arranged at random in the entire region. However, when the entire photomask 51 is viewed, the plurality of light shielding layer patterns are randomly arranged. That is, the light shielding layer may not be disposed completely at random over the entire substrate.
  • an interference fringe pattern is visually recognized when the period of each pattern is slightly shifted.
  • a viewing angle widening film in which a plurality of light shielding layers are arranged in a matrix and a liquid crystal panel in which a plurality of pixels are arranged in a matrix are overlapped, the periodic pattern by the light shielding layers of the viewing angle widening film and the liquid crystal panel.
  • the plurality of light shielding layers 40 are randomly arranged in a plane, so that interference with the regular arrangement of pixels of the liquid crystal panel 4 occurs.
  • the display quality can be maintained without causing moire.
  • the opening part 40h was provided in all the light shielding layers 40.
  • an opening 40 h is provided in a part of the light shielding layer 40, and an opening 40 h is provided in the remaining light shielding layer 40. It is not done.
  • the plurality of light shielding layers 40 are randomly arranged on the base material 39.
  • the aperture ratio is 50% when the first circle 45a is entirely a light shielding layer.
  • the area corresponding to the aperture ratio of 10% is allocated to all the first circles 45a and the dimensions of the second circle 45b are set.
  • the area corresponding to the aperture ratio of 10% may be allocated to only a part of the first circles 45a.
  • the dimension of the 2nd circle 45b does not become too small, and the opening part 40h can be formed reliably.
  • the aperture ratio can be adjusted appropriately.
  • the opening 40 h is concentrically disposed inside the light shielding layer 40.
  • the opening 40h is eccentrically arranged inside the light shielding layer 40 as shown in FIG. 10C. That is, the center of the first circle 45a and the center of the second circle 45b constituting the contour of the light shielding layer 40 do not coincide with each other.
  • the plurality of light shielding layers 40 are randomly arranged on the base material 39.
  • each light shielding layer 61 is annular.
  • the planar shape of each light shielding layer 61 is a square ring. That is, the second square 62b constituting the outer shape of the opening 61h is concentrically disposed inside the first square 62a constituting the outer shape of the light shielding layer 61.
  • the opening 61 h may be provided only in some of the light shielding layers 61 as in the above-described modification. Further, the opening 61 h may be provided eccentrically inside the light shielding layer 61.
  • each light shielding layer 64 is a regular octagonal ring. That is, the second regular octagon 65b constituting the outer shape of the opening 64h is disposed concentrically inside the first regular octagon 65a constituting the outer shape of the light shielding layer 64.
  • the opening 64h may be provided only in a part of the light shielding layers 64 as in the above-described modification. Further, the opening may be provided eccentrically inside the light shielding layer 64.
  • the planar shape of the light shielding layer 40 in the above embodiment is an annular shape
  • the side surface 44c of the light transmission portion 44 that is, the cross-sectional shape of the reflecting surface is also circular. That is, the planar shape of the light shielding layer 40 is an isotropic shape. Therefore, the light reflected by the side surface 44c of the light transmitting portion 44 diffuses in all directions at 360 degrees.
  • the square annular light shielding layer 61 shown in FIG. 11A light diffuses in a direction perpendicular to each side of the square.
  • the light can be concentrated and diffused in the vertical direction, the horizontal direction, and the oblique 45 degree direction, in which viewing angle characteristics are particularly important in liquid crystal display devices. it can.
  • different light diffusion characteristics can be obtained by appropriately changing the shape of the light shielding portion.
  • the time and labor required for the design change when adjusting the aperture ratio can be reduced, and the emitted light having a desired angular distribution can be easily obtained.
  • the same effect as the form can be obtained.
  • FIGS. 12A and 12B The basic configuration of the liquid crystal display device of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the configuration of the light shielding layer of the viewing angle widening film is different from that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, description of the basic composition of a liquid crystal display device is abbreviate
  • FIG. 12A is a perspective view showing the liquid crystal display device 67 of the present embodiment.
  • FIG. 12B is a plan view of the viewing angle widening film 68 of the present embodiment. 12A and 12B, the same reference numerals are given to the same components as those used in the first embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
  • the plurality of light shielding layers 40 have the same dimensions.
  • the dimensions (diameters) of the plurality of light shielding layers 69 and the dimensions (diameters) of the openings 69h are different.
  • the diameters of the plurality of light shielding layers 69 are distributed in the range of 10 ⁇ m to 25 ⁇ m.
  • the inclination angle of the side surface 70c of the light transmission part 70 is the same.
  • the plurality of light shielding layers 69 and the openings 69h have a plurality of types of dimensions, and the side surface 70c of the light transmission unit 70 has one type of inclination angle. Further, the plurality of light shielding layers 69 are randomly arranged in a plane as in the first modified example. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the viewing angle widening film 68 of the present embodiment it is possible to reduce the time and labor required for the design change when adjusting the aperture ratio, and it becomes easy to obtain the emitted light having a desired angular distribution. Similar effects can be obtained.
  • the dimensions of the light shielding layers 69 are also different, so that moire fringes due to light diffraction can be more reliably suppressed. Furthermore, since the dimension of the opening 69h is different in addition to the dimension of the light shielding layer 69, the degree of design freedom can be increased.
  • FIG. 13 is a plan view of the viewing angle widening film of this embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same components as those used in the first embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
  • the light shielding layer 40 has an annular shape, and the first graphic forming the outer shape of the light blocking layer 40 and the second graphic forming the shape of the opening are both perfect circles. It was.
  • the point that the light shielding layer 73 is annular is the same as that of the first embodiment.
  • the first figure forming the outer shape of the light shielding layer 73 is a circle 74a
  • the second figure forming the shape of the opening 73h is an ellipse 74b
  • the circle 74a and the ellipse 74b are arranged concentrically.
  • the first graphic is an isotropic shape and the second graphic is an anisotropic shape.
  • the ellipse 74b forming the opening 73h is arranged in the x-axis direction and the minor axis in the y-axis direction so as to be horizontally long in FIG.
  • the plurality of light shielding layers 73 are regularly arranged, but may be randomly arranged.
  • the first and second described above can reduce the time and labor required for the design change when adjusting the aperture ratio, and make it easier to obtain the emitted light having a desired angular distribution. The same effect as the embodiment can be obtained.
  • the planar shape of the opening 73h of the light shielding layer 73 is an ellipse, and therefore the cross-sectional shape of the side surface (reflecting surface) at the position corresponding to the opening 73h among the side surfaces of the light transmitting portion is also elliptic. It is.
  • the diffusion of light in the direction perpendicular to the major axis of the ellipse 74b constituting the opening is stronger than the diffusion of light in the direction perpendicular to the minor axis.
  • the viewing angle widening film 72 of this embodiment has anisotropic light diffusion characteristics.
  • the first figure forming the outer shape of the light shielding layer 73 is a circle
  • the second figure forming the shape of the opening 73h is an ellipse.
  • the first figure forming the outer shape of the light shielding layer 78 and the second figure forming the shape of the opening 78h are both elliptical. It is.
  • the two ellipses 79a and 79b are arranged concentrically.
  • the plurality of light shielding layers 78 are regularly arranged on the base material 39.
  • the first figure forming the outer shape of the light shielding layer 82 is an ellipse 83a
  • the second figure forming the shape of the opening 82h is a circle 83b. is there.
  • the ellipse 83a and the circle 83b are arranged concentrically.
  • the plurality of light shielding layers 82 are regularly arranged on the base material 39.
  • the first graphic forming the outer shape of the light shielding layer 78 and the second graphic forming the opening 78h are both ellipses 79a and 79b.
  • the first graphic forming the outer shape of the light shielding layer 85 and the second graphic forming the opening 85h are both rectangles 86a and 86b.
  • the two rectangles 86a and 86b are arranged concentrically.
  • the light shielding layer 78 is arranged vertically, but the light shielding layer 78 may be arranged horizontally.
  • the first graphic forming the outer shape of the light shielding layer 88 and the second graphic forming the opening 88h are both elongated octagons 89a and 89b.
  • the two octagons 89a and 89b are arranged concentrically.
  • the light shielding layer 88 is arranged vertically, but the light shielding layer 88 may be arranged horizontally.
  • the time and labor required for the design change when adjusting the aperture ratio can be reduced, and the emitted light having a desired angular distribution can be easily obtained.
  • the same effects as those of the first to third embodiments can be obtained.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the viewing angle widening film of this embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same components as those used in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
  • the plurality of light shielding layers 40 have the same dimensions.
  • the dimensions of the plurality of light shielding layers 92 are different, and the inclination angles of the side surfaces 93c of the light transmission portions 93 are different. That is, when viewing the entire plurality of light transmission portions 93, the plurality of light shielding layers 92 have a plurality of types of dimensions, and the side surfaces 93 c of the plurality of light transmission portions 93 have a plurality of types of inclination angles.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the first to third described above can reduce the time and labor required for the design change when adjusting the aperture ratio, and can easily obtain the emitted light having the desired angular distribution. The same effect as the embodiment can be obtained.
  • the viewing angle widening film 91 of the present embodiment since the inclination angles of the side surfaces 93c of the plurality of light transmission portions 93 are different from each other, the light emission angle distribution is changed to a plurality of inclination angles of the side surfaces 93c. Interpolation between the light transmission parts 93 can be widened. As a result, when the liquid crystal display device is observed while changing the angle, the luminance changes gently according to the observation angle, and the viewing angle characteristics can be improved.
  • the inclination angle of the side surface 93c of the light transmission part 93 was made into multiple types, a brightness
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the viewing angle widening film of this embodiment.
  • the same components as those used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the side surface 44c of the light transmitting portion 44 has a constant inclination angle.
  • the side surface 97c of the light transmitting portion 97 which is a portion other than the light shielding layer 96, protrudes from the light emitting end surface 97a to the light incident end surface 97b.
  • the curve is gently curved and the angle of inclination varies depending on the location.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the first to fourth aspects described above can reduce the time and labor required for a design change when adjusting the aperture ratio, and make it easier to obtain emitted light having a desired angular distribution. The same effect as the embodiment can be obtained.
  • the side surface 93c has a plurality of kinds of inclination angles in the plurality of light transmission portions 93 as a whole.
  • the inclination angle varies depending on the location of the side surface 96c even in each light transmitting portion 96. For this reason, the light emission angle distribution is widened as compared with the case where the side surface inclination angle is constant. Thereby, the luminance changes gently according to the observation angle, and the viewing angle characteristics can be improved.
  • FIGS. 18A and 18B The basic configuration of the liquid crystal display device of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the configuration of the viewing angle widening film is different from that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, description of the basic composition of a liquid crystal display device is abbreviate
  • 18A is a plan view showing the liquid crystal display device 100 of the present embodiment
  • FIG. 18B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 18A.
  • symbol is attached
  • the viewing angle widening film 101 includes a region where the light shielding layer 102 and the hollow portion 103 are present and a region where the light transmitting portion 104 is present as the visual field according to the first embodiment. It is reversed compared to the corner enlargement film. That is, the viewing angle widening film 7 of the first embodiment has the frustoconical light transmitting portion 44, whereas the viewing angle widening film 101 of the present embodiment is a base material in the frustoconical space.
  • a light shielding layer 102 is provided in a portion in contact with 39, and a hollow portion 103 is provided in the other portion.
  • the light transmission portion 104 is provided in a region other than the formation region of the light shielding layer 102.
  • the light shielding layer 102 of the present embodiment is provided over the entire surface of the base material 39, and is provided with a plurality of circular openings 102h, and a circular light shielding layer 102 is further provided inside each opening 102h. Yes. Therefore, the planar shape of each opening 102h is an annular shape.
  • the first graphic that is the outer shape of the opening 102h and the second graphic that is the outer shape of the light shielding layer 102 are both circles 106a and 106b.
  • the outer edge of the opening 102h and the outer edge of the inner light shielding layer 102 are arranged concentrically.
  • the plurality of openings 102h are arranged periodically, but the plurality of openings 102h may be arranged aperiodically. In the present embodiment, the plurality of openings 102h have the same dimensions, but the plurality of openings 102h may have different dimensions.
  • the method of designing the pattern of the light shielding layer 102 differs from 1st Embodiment.
  • a first stage of pattern design a plurality of first circles 106a (first graphics) to be openings 102h are arranged in a predetermined area.
  • the second circle 106b second graphic that becomes the light shielding layer 102 is arranged so as to be enclosed in the first circle 106a.
  • the aperture ratio is 70%, for example.
  • the size and number of the first circle 106a are set.
  • the area corresponding to the decrease in the aperture ratio of 10% is distributed to all the first circles 106a, and the dimensions of the second circles 106b are set.
  • the aperture ratio is based on the assumption that all the inside of the first circle 106a is an opening. 70% can be reduced to 60% to achieve the desired aperture ratio.
  • the light shielding layer 102 is formed on the base material based on the designed pattern.
  • the following steps are the same as those in the first embodiment.
  • the first to fifth aspects described above can reduce the time and labor required for a design change when adjusting the aperture ratio, and make it easier to obtain emitted light having a desired angular distribution. The same effect as the embodiment can be obtained.
  • the opening 102h has an annular shape
  • the first graphic forming the outer shape of the opening 102h and the second graphic forming the shape of the light shielding layer 102 are both circles 106a. 106b.
  • the first figure forming the outer shape of the opening 109h is a circle 110a
  • the second shape forming the shape of the light shielding layer 109 is an ellipse 110b.
  • the circle 110a and the ellipse 110b are arranged concentrically. That is, the first graphic is an isotropic shape and the second graphic is an anisotropic shape.
  • the ellipse 110b forming the light shielding layer 109 is arranged in the x-axis direction and the minor axis in the y-axis direction so as to be horizontally long in FIG. 19A.
  • the plurality of openings 109h are regularly arranged, but may be randomly arranged.
  • the viewing angle widening film of this modification has anisotropic light diffusion characteristics.
  • the first graphic forming the outer shape of the opening 109h is the circle 110a
  • the second graphic forming the shape of the light shielding layer 109 is the ellipse 110b.
  • the first figure forming the outer shape of the opening 113h and the second figure forming the shape of the light shielding layer 113 are both elliptical.
  • 114a and 114b are both elliptical.
  • the two ellipses 114a and 114b are arranged concentrically.
  • the plurality of openings 113 h are regularly arranged on the base material 39.
  • the first figure forming the outer shape of the opening 117h is an ellipse 118a
  • the second figure forming the shape of the light shielding layer 117 is a circle 118b. is there.
  • the ellipse 118a and the circle 118b are arranged concentrically.
  • the plurality of openings 117 h are regularly arranged on the base material 39.
  • the viewing angle widening films of the first to third modifications it is possible to reduce the time and labor required for a design change when adjusting the aperture ratio, and it is easy to obtain emitted light having a desired angular distribution.
  • the same effects as in the sixth embodiment can be obtained.
  • the viewing angle widening films of the second and third modified examples since at least one of the first graphic and the second graphic has an anisotropic shape, anisotropic light diffusion characteristics are obtained. An effect similar to that of the first modified example in which the viewing angle widening film can be realized can be obtained.
  • a plurality of openings 120h1 and 120h2 may be provided inside one light shielding layer 120.
  • an isotropic opening 120h1 and an anisotropic opening 120h2 may be mixed.
  • two openings 120h1 and 120h2 are provided inside the circular light shielding layer 120, one opening 120h1 is circular (isotropic shape), and one opening 120h2 is oval. It has a shape (anisotropic shape).
  • two openings are provided here, three or more openings may be provided.
  • a plurality of light shielding layers 122a and 122b may be provided inside one opening 122h.
  • an isotropic light shielding layer 122a and an anisotropic light shielding layer 122b may be mixed.
  • two light shielding layers 122a and 122b are provided inside a circular opening 122h, one light shielding layer 122a is circular (isotropic shape), and one light shielding layer 122b is elliptical. It has a shape (anisotropic shape).
  • two light shielding layers are provided here, three or more light shielding layers may be provided.
  • the light shielding layer 126 provided with 126h, the light shielding layer 128 provided with the rectangular opening 128h inside the circle, the light shielding layer 130 provided with the rectangular opening 130h inside the rectangle, and the like may be used.
  • an opening 132h in which two circles are connected and an elliptical light shielding layer 132 is provided on the inside thereof, and a light shielding layer having a shape in which two circles are connected inside one circle.
  • an opening 134h provided with 134, an opening 136h provided with a rectangular light shielding layer 136 inside a circle, an opening 138h provided with a rectangular light shielding layer 138 inside a rectangle, or the like may be used.
  • the second graphic does not have to be completely enclosed inside the first graphic.
  • a circle 140a which is the first graphic
  • a circle 140b which is the second graphic, partially overlap, and a portion surrounded by the two circles 140a and 140b is a light shielding layer 141. It may be.
  • the light shielding layer does not have to be a completely closed ring.
  • the light shielding layer 142 may have a shape in which a part of the ring is interrupted.
  • the major axis direction and minor axis direction of both ellipses do not necessarily have to coincide.
  • the major axis direction of the ellipse 144b that becomes the opening 143h may be orthogonal to the major axis direction of the ellipse 144a that becomes the outer shape of the light shielding layer 143.
  • a circle 145a as the first graphic part and two circles 145b1 and 145b2 as the second graphic partly overlap each other, and a part surrounded by each graphic becomes a light shielding layer 146. It may be.
  • a circle 147a as the first graphic and a circle 147b as the second graphic partially overlap, and a portion surrounded by the two circles 147a and 147b is an opening 148h. It may be.
  • an opening 149h having a shape in which a part of the ring is interrupted may be used.
  • the long axis direction of the ellipse 151b that becomes the light shielding layer 150 is the long axis direction of the ellipse 151a that becomes the outer shape of the opening 150h as in the opening 150h shown in FIG. 23C. They may be orthogonal.
  • a circle 152a as the first graphic part and two circles 152b1 and 152b2 as the second graphic partly overlap each other, and a part surrounded by each graphic becomes an opening 153h. It may be.
  • a light scattering film 156 (light scattering layer) may be disposed on the viewing side of the base material 39 of the viewing angle widening film 7. According to this configuration, the light emitted from the base material 39 is scattered by the light scattering film 156. Therefore, a gentle angular distribution can be obtained without the angular distribution of emitted light being biased to a specific angle.
  • the light scattering layer does not necessarily have to be handled individually as a film, and may be formed in a layer shape. In that case, the light scattering layer is not necessarily disposed on the outermost surface, and may be disposed on the light emission side with respect to the light transmitting portion 44.
  • the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • an example of a liquid crystal display device is given as the display body.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to an organic electroluminescence display device, a plasma display, or the like.
  • the viewing angle expansion film and the liquid crystal display body do not necessarily need to contact.
  • another optical film or an optical component may be inserted between the viewing angle widening film and the liquid crystal display.
  • a viewing angle expansion film and a liquid crystal display body may exist in the position which left
  • a polarizing plate is unnecessary, so that the viewing angle widening film and the polarizing plate do not come into contact with each other.
  • an antireflection layer As a configuration in which at least one of an antireflection layer, a polarizing filter layer, an antistatic layer, an antiglare treatment layer, and an antifouling treatment layer is provided on the viewing side of the base material of the viewing angle widening film in the above embodiment. Also good. According to this configuration, it is possible to add a function to reduce external light reflection, a function to prevent the adhesion of dust and dirt, a function to prevent scratches, and the like according to the type of layer provided on the viewing side of the substrate. Further, it is possible to prevent deterioration of viewing angle characteristics with time.
  • the specific configuration relating to the arrangement and shape of the light transmission part and the light shielding layer, the dimensions and materials of each part of the viewing angle widening film, the manufacturing conditions in the manufacturing process, and the like are not limited to the above embodiment, and can be changed as appropriate. .
  • the present invention is applicable to various display devices such as liquid crystal display devices, organic electroluminescence display devices, and plasma displays.
  • base material 40, 61, 64, 69, 73, 78, 82, 85, 88, 92, 96, 102, 109, 113, 117, 120, 122a, 122b, 124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 141, 142, 143, 146, 150 ...
  • light shielding layer 40h, 61h, 64h, 69h, 78h, 82h, 85h, 88h, 102h, 109h, 113h, 117h, 120h1, 120h2, 122 , 124h, 126h, 128h, 130h, 132h, 134h, 136h, 138h, 143h, 148h, 149h, 150h, 153h ... opening, 41 ... transparent resin layer (light transmissive material layer), 43, 103 ... hollow part, 44, 70, 93, 97, 104 ... light transmission part, 45a, 62a, 65a, 74a, 106a, 140a, 145a, 147a, 152a ...

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Abstract

 視野角拡大フィルム(光拡散部材)は、光透過性を有する基材と、基材の一面に点在する複数の遮光層と、基材の一面に設けられた透明樹脂層(光透過性材料層)と、を備える。複数の遮光層のうちの少なくとも一部の遮光層は、第1の図形と第1の図形に内包される第2の図形とによって囲まれた平面形状、もしくは、第1の図形の少なくとも一部と第1の図形に重なる第2の図形の少なくとも一部とによって囲まれた平面形状を有し、遮光層の形成領域に、基材の一面に平行な平面で切断したときの断面積が遮光層側で大きく、遮光層から離れるにつれて漸次小さくなる中空部が設けられ、中空部以外の部分が光透過部とされている。

Description

光拡散部材およびその製造方法、表示装置
 本発明は、光拡散部材およびその製造方法、表示装置に関する。
 本願は、2012年3月28日に、日本に出願された特願2012-075135号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 携帯電話機等をはじめとする携帯型電子機器、もしくはテレビジョン、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従来から知られている。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挙げられる。
 例えば下記の特許文献1には、円錐台状の複数の単位レンズが平面上に2次元に配列された光拡散シートが開示されている。この光拡散シートにおいては、各単位レンズの内部を光が透過し、隣接する単位レンズ間の間隙には光吸収粒子を添加した樹脂材料が充填されている。
特開2009-86682号公報
 特許文献1に記載の光拡散シートにおいて、射出光の量を増やすためには、光拡散シートの全面積に占める単位レンズ部分の全面積、すなわち単位レンズの光射出面の全面積を増やす必要がある。光射出面の面積を増やす手法として、例えば各単位レンズの寸法を小さくしつつ単位レンズ間のピッチを狭め、単位レンズの配置密度を高めることが考えられる。あるいは、正面の射出光を増やすだけであれば、各単位レンズの寸法を大きくすることが考えられる。しかしながら、これらの手法を用いる場合、単位レンズの設計や配置を変更する必要があり、設計変更に多大な時間や手間が掛かる。また、光拡散シートからの射出光の角度分布は光透過部の側面(傾斜面)の面積の大小で決まるが、上記の手法では光射出面の面積を増やした割に側面の面積が増えない。そのため、所望の角度分布を有する射出光を得ることが難しい。
 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、所望の角度分布を有する射出光が得られる光拡散部材を提供することを目的とする。また、設計変更に要する時間や手間を削減できる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、前記基材の一面に点在する複数の遮光層と、前記基材の前記一面に設けられ、前記遮光層よりも厚い光透過性材料層と、を備え、前記基材の前記一面の法線方向から見て、前記複数の遮光層のうちの少なくとも一部の遮光層が、第1の図形と前記第1の図形に内包される第2の図形とによって囲まれた平面形状、もしくは、第1の図形の少なくとも一部と前記第1の図形に一部重なるように配置された第2の図形の少なくとも一部とによって囲まれた平面形状を有し、前記遮光層の形成領域に、前記基材の前記一面に平行な平面で切断したときの断面積が前記遮光層側で大きく、前記遮光層から離れるにつれて漸次小さくなる形状の中空部が設けられ、前記光透過性材料層の前記中空部以外の部分が光透過部とされたことを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記複数の遮光層が、前記基材の前記一面の法線方向から見て非周期的に配置されていることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記複数の遮光層のうち、少なくとも一つの遮光層の寸法が他の遮光層の寸法と異なることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の一面に形成された遮光層と、前記遮光層の形成領域に点在する複数の開口部と、前記複数の開口部の形成領域に設けられ、前記遮光層よりも厚い光透過性材料層と、を備え、前記基材の前記一面の法線方向から見て、前記複数の開口部のうちの少なくとも一部の開口部が、第1の図形と前記第1の図形に内包される第2の図形とによって囲まれた平面形状、もしくは、第1の図形の少なくとも一部と前記第1の図形に一部重なるように配置された第2の図形の少なくとも一部とによって囲まれた平面形状を有し、前記遮光層の形成領域に、前記基材の前記一面に平行な平面で切断したときの断面積が前記遮光層側で大きく、前記遮光層から離れるにつれて漸次小さくなる形状の中空部が設けられ、前記光透過性材料層の前記中空部以外の部分が光透過部とされたことを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記複数の開口部が、前記基材の前記一面の法線方向から見て非周期的に配置されていることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記複数の開口部のうち、少なくとも一つの開口部の寸法が他の開口部の寸法と異なることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記第1の図形と前記第2の図形とが同一の形状であることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記第1の図形の内側に前記第2の図形が同心状に配置されていることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記第1の図形の内側に前記第2の図形が偏心して配置されていることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記第1の図形の内側における前記第2の図形の位置が前記複数の第1の図形にわたって非規則的であることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記第1の図形と前記第2の図形との少なくとも一方が、等方性形状であることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記第1の図形と前記第2の図形との少なくとも一方が、異方性形状であることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、一つの前記第1の図形の内側に複数の前記第2の図形が配置されていることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、一つの前記第1の図形の内側に配置された前記複数の第2の図形が、等方性形状の前記第2の図形と異方性形状の前記第2の図形とを含むことを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記中空部に空気が存在していることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記光透過部よりも光射出側の位置に光散乱層が設けられていることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記遮光層が光吸収性材料からなることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、前記光吸収性材料が、黒色樹脂、黒色インク、金属単体、および金属単体と金属酸化物との積層膜のいずれか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は、複数の前記光透過部のうち、少なくとも一つの光透過部の側面の傾斜角度が他の光透過部の側面の傾斜角度と異なることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材は、複数の前記光透過部のうち、少なくとも一つの光透過部の側面の傾斜角度が場所によって異なることを特徴とする。
 本発明の光拡散部材の製造方法は、複数の第1の図形を所定の領域内に点在して配置する工程と、前記第1の図形に内包されるように、もしくは、前記第1の図形に一部重なるように複数の第2の図形を配置し、前記第1の図形の少なくとも一部と前記第2の図形の少なくとも一部とによって囲まれた平面形状を有する複数のパターンを設計する工程と、光透過性を有する基材の一面に、前記パターンに対応した複数の遮光層を形成する工程と、前記基材の前記一面に、前記複数の遮光層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、前記遮光層および前記ネガ型感光性樹脂層を形成した前記基材の前記一面と反対側の面から、前記遮光層の非形成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、前記ネガ型感光性樹脂層における前記遮光層の形成領域に、前記基材の一面に平行な平面で切断した断面積が前記遮光層側で大きく、前記遮光層から離れるにつれて漸次小さくなる形状の中空部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
 本発明の光拡散部材の製造方法は、複数の第1の図形を所定の領域内に点在して配置する工程と、前記第1の図形に内包されるように、もしくは、前記第1の図形に一部重なるように複数の第2の図形を配置し、前記第1の図形の少なくとも一部と前記第2の図形の少なくとも一部とによって囲まれた平面形状を有する複数のパターンを設計する工程と、光透過性を有する基材の一面に、前記パターンに対応した複数の開口部を有する遮光層を形成する工程と、前記基材の前記一面に、前記複数の開口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、前記遮光層および前記ネガ型感光性樹脂層を形成した前記基材の前記一面と反対側の面から、前記開口部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、前記ネガ型感光性樹脂層における前記遮光層の形成領域に、前記基材の一面に平行な平面で切断した断面積が前記遮光層側で大きく、前記遮光層から離れるにつれて漸次小さくなる形状の中空部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
 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、前記表示体が、光源と、前記光源からの光を変調する光変調素子と、を有し、前記光源が指向性を有する光を射出することを特徴とする。
 本発明の表示装置は、前記表示体が液晶表示素子であることを特徴とする。
 本発明によれば、所望の角度分布を有する射出光が得られる光拡散部材を提供することができる。また、本発明によれば、設計変更に要する時間や手間を削減できる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実施形態の液晶表示装置を示す斜視図である。 第1実施形態の液晶表示装置の平面図である。 図2AのA-A’線に沿う断面図である。 液晶表示装置における液晶パネルを示す断面図である。 液晶表示装置における視野角拡大フィルムの光透過部の側面での光の反射の様子を説明するための図である。 液晶表示装置における視野角拡大フィルムの光透過部の側面での光の反射の様子を説明するための図である。 視野角拡大フィルムの製造工程を示すフローチャートである。 視野角拡大フィルムの製造工程を示す図である。 視野角拡大フィルムの製造工程を示す図である。 視野角拡大フィルムの製造工程を示す図である。 視野角拡大フィルムの製造工程を示す図である。 視野角拡大フィルムの作用を説明するための模式図である。 視野角拡大フィルムの作用を説明するための模式図である。 第1実施形態の視野角拡大フィルムの第1変形例を示す平面図である。 第1変形例の視野角拡大フィルムの遮光部の配置を示す図である。 第1変形例の視野角拡大フィルムの遮光部の配置を示す図である。 第1変形例の視野角拡大フィルムの遮光部の配置を示す図である。 第1実施形態の視野角拡大フィルムの第2変形例を示す平面図である。 第1実施形態の視野角拡大フィルムの第3変形例を示す平面図である。 第1実施形態の視野角拡大フィルムの第4変形例を示す平面図である。 第1実施形態の視野角拡大フィルムの第5変形例を示す平面図である。 第1実施形態の視野角拡大フィルムの第6変形例を示す平面図である。 第2実施形態の液晶表示装置を示す斜視図である。 第2実施形態の液晶表示装置を示す平面図である。 第3実施形態の視野角拡大フィルムを示す平面図である。 第3実施形態の視野角拡大フィルムの第1変形例を示す平面図である。 第3実施形態の視野角拡大フィルムの第2変形例を示す平面図である。 第3実施形態の視野角拡大フィルムの第3変形例を示す平面図である。 第3実施形態の視野角拡大フィルムの第4変形例を示す平面図である。 第4実施形態の視野角拡大フィルムを示す断面図である。 第5実施形態の視野角拡大フィルムを示す断面図である。 第6実施形態の液晶表示装置の平面図である。 第6実施形態の液晶表示装置の断面図である。 第6実施形態の視野角拡大フィルムの第1変形例を示す平面図である。 第6実施形態の視野角拡大フィルムの第1変形例を示す平面図である。 第6実施形態の視野角拡大フィルムの第1変形例を示す平面図である。 視野角拡大フィルムの変形例を示す平面図である。 視野角拡大フィルムの変形例を示す平面図である。 視野角拡大フィルムの変形例を示す平面図である。 視野角拡大フィルムの変形例を示す平面図である。 視野角拡大フィルムの変形例を示す平面図である。 視野角拡大フィルムの変形例を示す平面図である。 視野角拡大フィルムの変形例を示す平面図である。 視野角拡大フィルムの変形例を示す平面図である。 視野角拡大フィルムの変形例を示す平面図である。 視野角拡大フィルムの変形例を示す平面図である。 視野角拡大フィルムの変形例を示す平面図である。 視野角拡大フィルムの変形例を示す平面図である。 視野角拡大フィルムの変形例を示す断面図である。
〔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7B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を斜め上方(視認側)から見た斜視図である。図2Aは、本実施形態の液晶表示装置の平面図であり、図2Bは、図2AのA-A’線に沿う断面図である。
 本実施形態の液晶表示装置1(表示装置)は、図1および図2Bに示すように、バックライト2(光源)と第1偏光板3と第1位相差板13と液晶パネル4(光変調素子)と第2位相差板8と第2偏光板5とを有する液晶表示体6(表示体)と、視野角拡大フィルム7(視野角拡大部材、光拡散部材)と、から構成されている。図1および図2B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で図3を用いて説明する。観察者は、視野角拡大フィルム7が配置された図2B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。よって、以下の説明では、視野角拡大フィルム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。
 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フィルム7を透過すると、射出光の角度分布が視野角拡大フィルム7に入射する前よりも広がった状態となって光が視野角拡大フィルム7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)液晶パネルや反射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3は、液晶パネル4の縦断面図である。
 液晶パネル4は、図3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。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。なお、表示モードについては、上記のVAモードに限らず、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In-Plane Switching)モード等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、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。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、画素電極25を覆うように第2層間絶縁膜24上の全面に配向膜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TFTであっても良いし、ボトムゲート型TFTであっても良い。
 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、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。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おり、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。また、対向電極33上の全面に、垂直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。
 図2B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、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。バックライト2は、このように光源36が導光体37の端面に配置されたエッジライト型でも良いし、光源が導光体の直下に配置された直下型でも良い。本実施形態で用いるバックライト2には、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を用いることが望ましい。指向性バックライトは、後述する視野角拡大フィルム7の光拡散部に対してコリメートまたは略コリメートした光を入射させる。指向性バックライトを用いることで、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。上記の指向性バックライトは、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実現できる。
 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。液晶パネル4と視野角拡大フィルム7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1偏光板3と液晶パネル4との間、第2偏光板5と液晶パネル4との間には、光の位相差を補償するための第1位相差板13、第2位相差板8がそれぞれ設けられている。
 以下、視野角拡大フィルム7について詳細に説明する。
 視野角拡大フィルム7は、図1および図2B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)に形成された複数の遮光層40と、基材39の一面に形成された透明樹脂層41(光透過性材料層)と、から構成されている。この視野角拡大フィルム7は、図2Bに示すように、透明樹脂層41が設けられた側を第2偏光板5に向け、基材39の側を視認側に向けた姿勢で第2偏光板5上に粘着層42により固定されている。
 基材39には、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム、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、後で遮光層40や透明樹脂層41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虞があるからである。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、一例として厚さが100μmの透明樹脂製基材を用いる。
 複数の遮光層40が、図2Aに示すように、基材39の一面(視認側と反対側の面)に点在するように形成されている。本実施形態では、各遮光層40を基材39の法線方向から見たときの平面形状は、第1の図形となる円45aの中に第1の図形よりも小さい第2の図形となる円45bを内包した形状である。以下では、円45aを第1の円、円45bを第2の円と称する。遮光層40は、第1の円45aと第2の円45bとによって囲まれた円環状の部分である。第2の円45bの内側は遮光層40の開口部40hである。
 本実施形態の場合、第1の円45aの中心と第2の円45bの中心とは一致している。すなわち、遮光層40の内側に開口部40hが同心状に配置されている。
 複数の遮光層40は規則的に配置されている。ここで、x軸を液晶パネル4の画面の水平方向、y軸を液晶パネル4の画面の垂直方向、z軸を液晶表示装置1の厚さ方向、と定義する。複数の遮光層40のうち、例えばy軸方向に並ぶ各列の遮光層40は一定ピッチで配置され、x軸方向に並ぶ各行の遮光層40は一定ピッチで配置されている。また、x軸方向に並ぶ所定の行の遮光層40とその行に対してy軸方向に隣接する行の遮光層40とは、x軸方向に1/2ピッチずつずれた位置に配置されている。
 遮光層40は、一例として、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樹脂層、もしくは黒色インクで構成されている。その他、Cr(クロム)やCr/酸化Crの多層膜等の金属単体や金属単体と金属酸化物との積層膜を用いても良い。本実施形態では、一例として各遮光層40の直径は10μm、隣り合う遮光層40間のピッチは20μmである。
 透明樹脂層41が、基材39の一面に形成されている。透明樹脂層41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、透明樹脂層41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。透明樹脂層41の層厚は遮光層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、透明樹脂層41の層厚は一例として25μm程度であり、遮光層40の層厚は一例として1μm程度である。
 透明樹脂層41における遮光層40の形成領域には、基材39の一面に平行な平面で切断したときの断面積が遮光層40側で大きく、遮光層40から離れるにつれて漸次小さくなる形状の中空部43が形成されている。すなわち、中空部43の断面形状は、図2Bのように、基材39を上側にしたとき、逆三角形状の形状を有している。本実施形態の場合、遮光層40の平面形状が円環状であるため、中空部43の平面形状も円環状となる。
 中空部43の内部には空気が存在している。透明樹脂層41の中空部43以外の部分、すなわち透明樹脂が連続して存在する部分は光の透過に寄与する。遮光層40の開口部40hに対応する部分にも透明樹脂が円錐台状に存在し、光の透過に寄与する。よって、以下の説明では、透明樹脂層41の中空部43以外の部分を光透過部44と称する。光透過部44に入射した光は、光透過部44の側面、すなわち光透過部44と中空部43との界面で全反射しつつ、光透過部44の内部に略閉じこめられた状態で基材39に向けて導光し、基材39を介して外部に射出される。
 視野角拡大フィルム7は、図2B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、光透過部44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44a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44bとなる。光透過部44の側面44c(光透過部44と中空部43との界面)の傾斜角度θ(図4Bに示す光射出端面44aと側面44cとのなす角)は60°~90°程度が好ましい。ただし、光透過部44の側面44cの傾斜角度θ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。
 図4Bに示すように、光透過部44の側面44cと光射出端面44aとのなす角θ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、光透過部44の側面44cの法線CLに対して臨界角を超える角度θ’(単位は度)に設定される。以下、角度θを光透過部44の側面44cの傾斜角と言うこともある。角度θは、光透過部44の側面44cが光射出端面44aと交わる点を点P、光軸OAに平行な入射光VRの側面44cへの入射点を点Q、光射出端面44aに対する垂線のうちで点Qを通る垂線と光射出端面44a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、光透過部44の側面44c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、光透過部44の側面44cの傾斜角θは上記臨界角を超える角度に設定される。
 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、光透過部44を例えば透明アクリル樹脂で形成したとすると、光透過部44の側面44cは透明アクリル樹脂と空気との界面となる。ここで、中空部43を他の低屈折率材料で充填したとしても、光透過部44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が存在する場合が最大となる。したがって、Snellの法則より、本実施形態の構成においては臨界角が最も小さくなり、光透過部44の側面44c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。
 図4Aの矢印LおよびLに示すように、臨界角を超える角度で入射した入射光は、側面44cで全反射して光透過部44を透過して観察者側へ射出される。また、図4Aの矢印Lに示すように、側面44cに入射することなく光透過部44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4Aの矢印Lで示すように、臨界角以下の角度で入射した入射光は全反射せず、光透過部44の側面44cを透過し、中空部43に入射する。
 本実施形態の場合、光透過部44以外の領域に光吸収性を有する遮光層40が設けられているので、光透過部44の側面44cを透過した光は遮光層40で吸収される。そのため、表示のボヤケやコントラストの低下が抑えられる。しかしながら、光透過部44の側面44c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、本実施形態の液晶表示装置1においては、光透過部44の側面44c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、いわゆる指向性を有するバックライトを用いることが好ましい。
 基材39の屈折率と透明樹脂層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の屈折率と透明樹脂層41の屈折率とが大きく異なっていると、光入射端面44bから入射した光が透明樹脂層41から射出しようとする際に透明樹脂層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虞があるからである。
 次に、上記構成の液晶表示装置1の製造方法について、図5~図6Dを用いて説明する。
 以下では、視野角拡大フィルム7の製造工程を中心に説明する。
 液晶表示体6の製造工程の概略を先に説明すると、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4をそれぞれ貼り合わせる。以上の工程を経て、液晶表示体6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。
 視野角拡大フィルム7の製造する際には、遮光層40のパターンを設計する。このとき、パターン設計の第1段階として、複数の第1の図形を所定の領域内に点在して配置する(図5のステップS1)。本実施形態の場合、複数の第1の図形として、同一寸法の第1の円45aを用い、基材39と同一寸法の長方形の領域に、図2Aに示したように、複数の第1の円45aを、y軸方向に並ぶ各列に一定ピッチで配置し、x軸方向に並ぶ各行に一定ピッチで配置する。さらに、複数の第1の円45aを、x軸方向に並ぶ所定の行とその行に対してy軸方向に隣接する行において、x軸方向に1/2ピッチずつずれた位置に配置する。
 次に、第2段階として、複数の第2の図形を、第1の図形に内包されるように配置する(図5のステップS2)。本実施形態の場合、複数の第2の図形として、第1の円45aよりも小さい径の第2の円45bを用い、第1の円45aの内側に第2の円45bを同心状に配置する。これにより、第1の円45aと第2の円45bとによって囲まれた円環状の複数のパターンを設計する。
 ここで、視野角拡大フィルム7(基材39)の全面積に対する光透過部44の光射出端面44aの全面積の割合を開口率と定義する。例えば開口率が60%の視野角拡大フィルム7を製造する場合、第1段階では、第1の円45aの内側が全て遮光層であったと仮定して、例えば開口率が50%となるように、第1の円45aの寸法や数を設定する。次に、第2段階として、開口率10%分の面積を全ての第1の円45aに振り分け、第2の円45bの寸法を設定する。このように、第1の円45aの内側に遮光層40の開口部40hとなる第2の円45bを配置することにより、第1の円45aの内側が全て遮光層であったと仮定したときの開口率である50%を60%に増やすことができる。
 次に、前工程で設計したパターンに基づき、基材39上に遮光層40を形成する(図5のステップS3)。
 図6Aに示すように、厚さが100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)の基材39を準備し、印刷法を用いて、基材39の一面に遮光層材料としてカーボンが含有された黒色樹脂、もしくは黒色インクからなる厚さ1μmの遮光層40をローラー46から基材39上に転写する。
 この工程により、図6Bに示すように、平面形状が円環状の複数の遮光層40を基材39の一面に形成する。円環状の遮光層40は次工程の光透過部44の非形成領域(中空部43)に対応する。本実施形態では、黒色樹脂や黒色インクを用いた印刷法によって遮光層40を形成したが、この方法に代えて、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40を形成してもよい。もしくは、クロム等の金属をマスク蒸着するなどして、遮光層40を基材39上に直接形成しても良い。
 次いで、図6Cに示すように、スピンコート法を用いて、遮光層40の上面に光透過性材料としてアクリル樹脂からなる透明ネガレジスト(ネガ型感光性樹脂層)を塗布し、膜厚25μmの塗膜48を形成する(図5のステップS4)。
 次いで、上記の塗膜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。
 次いで、基材39側から遮光層40をマスクとして塗膜48に拡散光Fを照射し、露光を行う(図5のステップS5)。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/cmとする。このとき、露光装置から射出された平行光を拡散光Fとして基材39に照射する手段の一つとして、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し、拡散板を介して光を照射する。
 その後、上記の塗膜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48の現像を行い、100℃でポストベークを行う(図5のステップS6)。これにより、図6Dに示すように、複数の中空部43を有する透明樹脂層41を基材39の一面に形成する。本実施形態では、図6Cに示したように、拡散光Fを用いて露光を行っているので、塗膜48を構成する透明ネガレジストが遮光層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、光透過部44は逆テーパ状の形状となる。光透過部44の側面44cの傾斜角度は拡散光Fの拡散の度合いで制御できる。本実施形態の場合、上述したように、光透過部44の側面44cの傾斜角度が例えば60°~90°程度となるように、拡散光Fの拡散の度合いを設定することが望ましい。
 以上、図6A~図6Dの工程を経て、本実施形態の視野角拡大フィルム7が完成する。視野角拡大フィルム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、視野角拡大フィルム7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、透明樹脂層の材料として、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フィルム7を、図2Bに示すように、基材39を視認側に向け、光透過部44を第2偏光板5に対向させた状態で、粘着層42を介して液晶表示体6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。
 本実施形態の視野角拡大フィルム7の視野角拡大効果について、図7A、図7Bを用いて説明する。
 図7Aに示すように、液晶表示体6から射出され、視野角拡大フィルム7に入射した光のうち、光透過部44の中心付近において光入射端面44bに対して略垂直に入射した光L1は、光透過部44の側面44cで全反射することなく、光透過部44をそのまま直進して透過する。また、光透過部44の周縁部において光入射端面44b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透過部の側面44cに入射するため、光透過部44の側面44cで全反射する。全反射した光は、その後、光透過部44の光射出端面44aでさらに屈折し、光射出端面44a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、光透過部44の光入射端面44b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透過部44の側面44cに入射する。そのため、光L3は、光透過部44の側面44cを透過し、遮光層40で吸収される。
 以上の作用により、図7Bに示すように、視野角拡大フィルム7に対して略垂直に入射した光L1,L2は、視野角拡大フィルム7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フィルム7から射出される。したがって、観察者が液晶表示体6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、光透過部44の側面44c(反射面)の平面形状が円形であるため、液晶表示体6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できる。すなわち、この視野角拡大フィルム7の使用によって液晶表示体6の視野角を拡大することができる。一方、視野角拡大フィルム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。
 本実施形態の視野角拡大フィルム7は、このような光を遮光層40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。
 従来の光拡散シートにおいては、一旦設定した開口率を変更したいという要求があった場合、シート全体に占める光透過部(もしくは遮光層)の面積を変えるために、個々の光透過部(もしくは遮光層)の寸法や数を設計し直す必要があった。そのため、設計変更に多大な時間や手間が掛かっていた。また、光拡散シートからの射出光の角度分布は光透過部の側面(傾斜面)の面積で決まるが、個々の光透過部の寸法や数を変えた場合、光射出面の面積を増やした割に側面の面積が増えない。そのため、所望の角度分布を有する射出光を得ることが難しい、という問題があった。
 これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム7においては、一旦設定した開口率を変更したいという要求があった場合、個々の遮光層40の外形寸法を変えることなく、開口部40hの寸法を変えるだけで光透過部44の面積を変えることができる。言い換えると、各遮光層40の外形を構成する2重の円のうち、外側の第1の円45aの寸法を変えることなく、内側の第2の円45bの寸法を変えるだけで光透過部44の面積を変えることができる。
 上述の具体例で言えば、例えば開口率を60%から70%に変更したい場合、本実施形態の製造方法では遮光層44の外形(第1の円45a)の寸法は変えないため、第1の円45aの内側が全て遮光層であったと仮定したときの開口率は50%で変わらない。その上で、開口部40h(第2の円45b)の寸法を大きくして、開口率20%分の開口部面積を全ての遮光層40に振り分けるように第2の円45bの寸法を設定する。このように、遮光層40の外形(第1の円45a)の寸法を変えることなく、開口部40h(第2の円45b)の寸法を大きくすることにより、開口率を60%から70%に増やすことができる。このように、開口率を増やすことにより、今まで損失していた光を有効に利用することができる。
 したがって、本実施形態によれば、開口率を調整する際に、開口部40hの面積を変えるだけで済み、個々の遮光層40の外形寸法、数、および配置を変える必要がないため、設計変更に掛かる時間や手間を削減することができる。また、1個の遮光層40が2重の円を有しているため、1個の遮光層40の面積に対する光透過部44の側面44cの面積が非常に大きくなる。その結果、光透過部44の側面44cの傾斜角の調整の自由度が上がるため、所望の角度分布を有する射出光を得やすくなる。
 視野角拡大フィルム7の製造方法において、光透過部44をパターニングする工程では、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する手法を用いたとすると、微小サイズの遮光層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、光透過部44と遮光層40とが重なり、光透過率が低下する虞がある。これに対して、本実施形態の場合、遮光層40をマスクとして基材39の背面側から透明樹脂層41に拡散光Fを照射しているため、光透過部44が遮光層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、光透過部44と遮光層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。
 仮に遮光層40がなかったとすると、視野角拡大フィルム7に視認側から入射する外光が基材39の表面で散乱する。すると、外光散乱が発生して明るい場所での視認性が低下する。さらに、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フィルム7では、複数の遮光層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。
[第1変形例]
 上記実施形態では、図2Aに示すように、複数の遮光層40は規則的に配置されている。この構成に代えて、本変形例の視野角拡大フィルム50では、図8に示すように、平面形状が円環状の複数の遮光層40が基材39上にランダムに配置されている。それに伴い、複数の遮光層40と同一の位置に形成される複数の中空部も基材39上にランダムに配置される。
 本変形例の視野角拡大フィルム50の製造工程は、上記実施形態と同様である。ただし、複数の遮光層を基材39上にランダムに配置する必要があり、複数の遮光層がランダムに配置されたパターンを設計する手法の一例について説明する。
 最初に、図9Aに示すように、基材と同形の矩形領域51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)の小領域52に分割する。
 次に、図9Bに示すように、前の工程で分割した1つの小領域52において、遮光層の第1の円45aを最密充填となるように配置したパターンを作成する(図9Bの左側の図)。次に、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(図9Bの右側の3つの図)。
 次に、図9Cに示すように、前の工程で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個の小領域52にランダムに出現するように、各位置データA,B,Cを各小領域52に割り当てる。したがって、フォトマスク51を個々の小領域52毎に見ると、各小領域52の第1の円45a(遮光層パターンの外形)の配置は位置データA、位置データB、位置データCのいずれかのパターンに当てはまり、全領域で全ての遮光層パターンが全くランダムに配置されている訳ではない。しかしながら、フォトマスク51の全体を見ると、複数の遮光層パターンはランダムに配置されている。すなわち、遮光層は基材の全体にわたって完全にランダムに配置されていなくてもよい。
 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。例えば複数の遮光層がマトリクス状に配列された視野角拡大フィルム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、視野角拡大フィルムの遮光層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、本変形例の視野角拡大フィルム50を用いた場合、複数の遮光層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。
[第2変形例]
 上記第1変形例の視野角拡大フィルム50は、全ての遮光層40に開口部40hが設けられていた。この構成に代えて、本変形例の視野角拡大フィルム55では、図10Aに示すように、一部の遮光層40に開口部40hが設けられ、残りの遮光層40には開口部40hが設けられていない。複数の遮光層40は、基材39上にランダムに配置されている。
 例えば上述の具体例のように、開口率が60%の視野角拡大フィルムを製造する際に、第1の円45aの内側が全て遮光層であったときに開口率が50%となるように第1の円45aを設計した後、開口率10%分の面積を全ての第1の円45aに振り分け、第2の円45bの寸法を設定する場合を想定する。このとき、開口率10%分の面積を全ての第1の円45aに振り分けたのでは第2の円45bの寸法が小さくなり過ぎて開口部40hがつぶれるなど、確実に形成できない場合がある。この場合、開口率10%分の面積を一部の第1の円45aのみに振り分ければよい。これにより、第2の円45bの寸法が小さくなり過ぎることがなく、開口部40hを確実に形成することができる。その結果、開口率を適切に調整することができる。
[第3変形例]
 上記第2変形例の視野角拡大フィルム55は、複数の遮光層40が全て点在して配置されていた。この構成に代えて、本変形例の視野角拡大フィルム57では、図10Bに示すように、一部の遮光層40については、隣接する遮光層40同士が連結されている。
複数の遮光層40は、基材39上にランダムに配置されている。
[第4変形例]
 上記第2変形例の視野角拡大フィルム55は、遮光層40の内側に開口部40hが同心状に配置されていた。この構成に代えて、本変形例の視野角拡大フィルム59では、図10Cに示すように、遮光層40の内側に開口部40hが偏心して配置されている。すなわち、遮光層40の輪郭を構成する第1の円45aの中心と第2の円45bの中心とが一致していない。複数の遮光層40は、基材39上にランダムに配置されている。
[第5変形例]
 上記実施形態の視野角拡大フィルム7においては、個々の遮光層の平面形状が円環状であった。この構成に代えて、本変形例では、図11Aに示すように、個々の遮光層61の平面形状が正方形環状である。すなわち、遮光層61の外形を構成する第1の正方形62aの内側に、開口部61hの外形を構成する第2の正方形62bが同心状に配置されている。なお、上述の変形例と同様、一部の遮光層61にのみ開口部61hが設けられていてもよい。また、遮光層61の内側に開口部61hが偏心して設けられていてもよい。
[第6変形例]
 本変形例では、図11Bに示すように、個々の遮光層64の平面形状が正八角形環状である。すなわち、遮光層64の外形を構成する第1の正八角形65aの内側に、開口部64hの外形を構成する第2の正八角形65bが同心状に配置されている。なお、上述の変形例と同様、一部の遮光層64にのみ開口部64hが設けられていてもよい。また、遮光層64の内側に開口部が偏心して設けられていてもよい。
 上記実施形態の遮光層40の平面形状は円環状であるから、光透過部44の側面44c、すなわち反射面の断面形状も円形である。すなわち、遮光層40の平面形状は、等方性の形状である。したがって、光透過部44の側面44cで反射した光は360度、全ての方位に向けて拡散する。これに対して、例えば図11Aに示す正方形環状の遮光層61であれば、正方形の各辺に垂直な方向に向けて光が拡散する。
 図11Bに示す正八角形環状の遮光層64であれば、特に液晶表示装置で視野角特性が重要視されている垂直方向と水平方向と斜め45度方向とに集中して光を拡散させることができる。このように、視野角の異方性が要求される場合、遮光部の形状を適宜変えることで異なる光拡散特性を得ることができる。
 上記第1~第6変形例の視野角拡大フィルムにおいても、開口率を調整する際に設計変更に掛かる時間や手間を削減できる、所望の角度分布を有する射出光を得やすくなる、といった上記実施形態と同様の効果が得られる。
[第2実施形態]
 以下、本発明の第2実施形態について、図12A、図12Bを用いて説明する。
 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、視野角拡大フィルムの遮光層の構成が第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、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
 図12Aは、本実施形態の液晶表示装置67を示す斜視図である。図12Bは、本実施形態の視野角拡大フィルム68の平面図である。
 また、図12A、図12Bにおいて、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
 第1実施形態では、複数の遮光層40は全て同一の寸法であった。これに対し、本実施形態の視野角拡大フィルム68では、図12A、図12Bに示すように、複数の遮光層69の寸法(直径)および開口部69hの寸法(直径)が異なっている。例えば複数の遮光層69の直径は10μm~25μmの範囲で分布している。光透過部70の側面70cの傾斜角度は同一である。すなわち、複数の遮光層69および開口部69hが複数種類の寸法を有し、光透過部70の側面70cは1種類の傾斜角度を有している。また、複数の遮光層69は、上記第1変形例と同様、平面的にランダムに配置されている。その他の構成は第1実施形態と同様である。
 本実施形態の視野角拡大フィルム68においても、開口率を調整する際に設計変更に掛かる時間や手間を削減できる、所望の角度分布を有する射出光を得やすくなる、といった上記第1実施形態と同様の効果が得られる。
 本実施形態の場合、複数の遮光層69がランダムに配置されていることに加え、遮光層69の寸法も異なるため、光の回折現象によるモアレ縞をより確実に抑制することができる。さらに、遮光層69の寸法に加えて開口部69hの寸法も異なるため、設計の自由度を高めることができる。
[第3実施形態]
 以下、本発明の第3実施形態について、図13を用いて説明する。
 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、視野角拡大フィルムの遮光層の構成が第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、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
 図13は、本実施形態の視野角拡大フィルムの平面図である。
 また、図13において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
 第1実施形態の視野角拡大フィルム7においては、遮光層40が円環状であり、遮光層40の外形をなす第1の図形、開口部の形状をなす第2の図形がともに正円であった。これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム72においては、図13に示すように、遮光層73が円環状である点は第1実施形態と同様である。ただし、遮光層73の外形をなす第1の図形が円74aであり、開口部73hの形状をなす第2の図形が楕円74bであり、円74aと楕円74bとが同心状に配置されている。すなわち、第1の図形は等方性の形状であり、第2の図形は異方性の形状である。開口部73hをなす楕円74bは、図13において横長となるように、長軸がx軸方向、短軸がy軸方向に配置されている。第1実施形態と同様、複数の遮光層73は規則的に配置されているが、ランダムに配置されていてもよい。
 本実施形態の視野角拡大フィルム72においても、開口率を調整する際に設計変更に掛かる時間や手間を削減できる、所望の角度分布を有する射出光を得やすくなる、といった上記第1、第2実施形態と同様の効果が得られる。
 本実施形態の場合、遮光層73の開口部73hの平面形状は楕円形であるから、光透過部の側面のうち、開口部73hに対応する位置の側面(反射面)の断面形状も楕円形である。その結果、本実施形態の視野角拡大フィルム72では、開口部を構成する楕円74bの長軸に垂直な方向への光の拡散が短軸に垂直な方向への光の拡散よりも強くなる。そのため、開口部73hを構成する楕円74bの配置に応じて垂直方向(上下方向)と水平方向(左右方向)とで光の拡散の強さが異なる視野角拡大フィルムを実現できる。すなわち、本実施形態の視野角拡大フィルム72は、異方的な光拡散特性を有するものとなる。
[第1変形例]
 上記実施形態の視野角拡大フィルム72では、遮光層73の外形をなす第1の図形が円であり、開口部73hの形状をなす第2の図形が楕円であった。この構成に代えて、本変形例の視野角拡大フィルム77では、図14Aに示すように、遮光層78の外形をなす第1の図形、開口部78hの形状をなす第2の図形がともに楕円である。2つの楕円79a,79bは同心状に配置されている。複数の遮光層78は、基材39上に規則的に配置されている。
[第2変形例]
 本変形例の視野角拡大フィルム81では、図14Bに示すように、遮光層82の外形をなす第1の図形が楕円83aであり、開口部82hの形状をなす第2の図形が円83bである。楕円83aと円83bとは同心状に配置されている。複数の遮光層82は、基材39上に規則的に配置されている。
[第3変形例]
 第1変形例の視野角拡大フィルム77では、遮光層78の外形をなす第1の図形、開口部78hの形状をなす第2の図形がともに楕円79a,79bであった。これに対して、本変形例では、図15Aに示すように、遮光層85の外形をなす第1の図形、開口部85hの形状をなす第2の図形がともに長方形86a,86bである。2つの長方形86a,86bは同心状に配置されている。なお、図15Aでは遮光層78を縦長に配置しているが、遮光層78を横長に配置してもよい。
[第4変形例]
 本変形例では、図15Bに示すように、遮光層88の外形をなす第1の図形、開口部88hの形状をなす第2の図形がともに細長の八角形89a,89bである。2つの八角形89a,89bは同心状に配置されている。なお、図15Bでは遮光層88を縦長に配置しているが、遮光層88を横長に配置してもよい。
 上記第1~第4変形例の視野角拡大フィルムにおいても、開口率を調整する際に設計変更に掛かる時間や手間を削減できる、所望の角度分布を有する射出光を得やすくなる、といった上記第1~第3実施形態と同様の効果が得られる。また、これらの変形例では、第1の図形、第2の図形の少なくとも一方が異方性の形状を有しているため、異方的な光拡散特性を有する視野角拡大フィルムが実現できる、といった第3実施形態と同様の効果が得られる。
[第4実施形態]
 以下、本発明の第4実施形態について、図16を用いて説明する。
 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、視野角拡大フィルムの光透過部の形状が第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、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
 図16は、本実施形態の視野角拡大フィルムを示す断面図である。図16において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
 第1実施形態では、複数の遮光層40は全て同一の寸法であった。これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム91では、図16に示すように、複数の遮光層92の寸法が異なり、光透過部93の側面93cの傾斜角度が異なっている。すなわち、複数の光透過部93全体を見ると、複数の遮光層92が複数種の寸法を有し、複数の光透過部93の側面93cが複数種の傾斜角度を有する。その他の構成は第1の実施形態と同様である。
 本実施形態の視野角拡大フィルム91においても、開口率を調整する際に設計変更に掛かる時間や手間を削減できる、所望の角度分布を有する射出光を得やすくなる、といった上記第1~第3実施形態と同様の効果が得られる。
 さらに、本実施形態の視野角拡大フィルム91によれば、複数の光透過部93の側面93cの傾斜角度が互いに異なっているため、光の射出角度分布を、側面93cの傾斜角度が異なる複数の光透過部93の間で補間し合って広げることができる。その結果、角度を変えて液晶表示装置を観察した際に観察角度に応じて輝度がなだらかに変化し、視野角特性を向上することができる。
 なお、本実施形態では、光透過部93の側面93cの傾斜角度を複数種としたため、輝度がなだらかに変化して好ましい。ただし、少なくとも一部の光透過部93の傾斜角度を他の光拡散部93と異ならせ、2種類の傾斜角度を設定するだけでも視野角特性の向上効果は得られる。
[第5実施形態]
 以下、本発明の第5実施形態について、図17を用いて説明する。
 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、視野角拡大フィルムの光透過部の形状が第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、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
 図17は、本実施形態の視野角拡大フィルムの断面図である。図17において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
 上記第1実施形態においては、一つの光透過部44に着目したときに、光透過部44の側面44cは一定の傾斜角度を有していた。これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム95は、図17に示すように、遮光層96以外の部分である光透過部97の側面97cが光射出端面97aから光入射端面97bにかけて凸状になだらかに湾曲しており、傾斜角度が場所によって異なっている。その他の構成は第1実施形態と同様である。
 本実施形態の視野角拡大フィルム95においても、開口率を調整する際に設計変更に掛かる時間や手間を削減できる、所望の角度分布を有する射出光を得やすくなる、といった上記第1~第4実施形態と同様の効果が得られる。
 光透過部の側面の傾斜角度が一定である場合、画面の水平方向もしくは垂直方向に沿って観察角度を変えたときに、観察角度によっては表示ムラが視認される場合がある。この表示ムラ対策として、第4実施形態では複数の光透過部93全体で側面93cが複数種類の傾斜角度を有していた。これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム95では、個々の光透過部96においても、側面96cの場所によって傾斜角度が異なっている。そのため、側面の傾斜角度が一定である場合に比べて光の射出角度分布が広がる。これにより、観察角度に応じて輝度がなだらかに変化し、視野角特性を向上できる。
[第6実施形態]
 以下、本発明の第6実施形態について、図18A、図18Bを用いて説明する。
 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、視野角拡大フィルムの構成が第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、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
 図18Aは、本実施形態の液晶表示装置100を示す平面図であり、図18Bは、図18AのA-A’線に沿う断面図である。図18A、図18Bにおいて、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
 本実施形態の視野角拡大フィルム101は、図18A、図18Bに示すように、遮光層102および中空部103が存在する領域と光透過部104が存在する領域とが、第1実施形態の視野角拡大フィルムと比べて逆転している。すなわち、第1実施形態の視野角拡大フィルム7は円錐台状の光透過部44を有していたのに対し、本実施形態の視野角拡大フィルム101は円錐台状の空間のうち、基材39に接する部分に遮光層102が設けられ、それ以外の部分に中空部103が設けられている。遮光層102の形成領域以外の領域に光透過部104が設けられている。
 本実施形態の遮光層102は、基材39の全面にわたって設けられ、複数の円形の開口部102hが点在して設けられ、各開口部102hの内側に円形の遮光層102がさらに設けられている。よって、各開口部102hの平面形状は円環状となる。本実施形態の場合、開口部102hの外形となる第1の図形、遮光層102の外形となる第2の図形がともに円106a,106bである。開口部102hの外縁と内側の遮光層102の外縁とは同心状に配置されている。なお、本実施形態では複数の開口部102hが周期的に配置されているが、複数の開口部102hが非周期的に配置されていてもよい。また、本実施形態では複数の開口部102hの寸法が同一であるが、複数の開口部102hの寸法が異なっていてもよい。
 本実施形態の視野角拡大フィルム101を製造する場合、遮光層102(開口部102h)のパターンを設計する手法が第1実施形態と異なる。
 パターン設計の第1段階として、開口部102hとなる複数の第1の円106a(第1の図形)を所定の領域内に点在して配置する。次に、第2段階として、遮光層102となる第2の円106b(第2の図形)を、第1の円106aに内包されるように配置する。
 このとき、例えば開口率が60%の視野角拡大フィルム101を製造する場合、第1段階では、第1の円106aの内側が全て開口部であったと仮定して、例えば開口率が70%となるように、第1の円106aの寸法や数を設定する。次に、第2段階として、開口率10%減少分の面積を全ての第1の円106aに振り分け、第2の円106bの寸法を設定する。このように、第1の円106aの内側に遮光層102となる第2の円106bを配置することにより、第1の円106aの内側が全て開口部であったと仮定したときの開口率である70%を60%に減らして、所望の開口率とすることができる。
 次に、設計したパターンに基づき、基材上に遮光層102を形成する。以下の工程は、第1実施形態と同様である。
 本実施形態の視野角拡大フィルム101においても、開口率を調整する際に設計変更に掛かる時間や手間を削減できる、所望の角度分布を有する射出光を得やすくなる、といった上記第1~第5実施形態と同様の効果が得られる。
[第1変形例]
 上記第6実施形態の視野角拡大フィルム101においては、開口部102hが円環状であり、開口部102hの外形をなす第1の図形、遮光層102の形状をなす第2の図形がともに円106a,106bであった。これに対して、本変形例の視野角拡大フィルム108においては、図19Aに示すように、開口部109hの外形をなす第1の図形が円110aであり、遮光層109の形状をなす第2の図形が楕円110bである。円110aと楕円110bとは同心状に配置されている。すなわち、第1の図形は等方性の形状であり、第2の図形は異方性の形状である。遮光層109をなす楕円110bは、図19Aにおいて横長となるように、長軸がx軸方向、短軸がy軸方向に配置されている。
第6実施形態と同様、複数の開口部109hは規則的に配置されているが、ランダムに配置されていてもよい。
 本変形例の場合、各開口部109hの内側の遮光層109は楕円形であるから、光透過部の側面のうち、遮光層109に対応する位置の側面(反射面)の断面形状も楕円形である。その結果、本変形例の視野角拡大フィルム108では、遮光層109を構成する楕円110bの長軸に垂直な方向への光の拡散が短軸に垂直な方向への光の拡散よりも強くなる。そのため、遮光層109を構成する楕円110bの配置に応じて垂直方向(上下方向)と水平方向(左右方向)とで光の拡散の強さが異なる視野角拡大フィルムを実現できる。すなわち、本変形例の視野角拡大フィルムは、異方的な光拡散特性を有するものとなる。
[第2変形例]
 上記第1変形例の視野角拡大フィルム108では、開口部109hの外形をなす第1の図形が円110aであり、遮光層109の形状をなす第2の図形が楕円110bであった。この構成に代えて、本変形例の視野角拡大フィルム112では、図19Bに示すように、開口部113hの外形をなす第1の図形、遮光層113の形状をなす第2の図形がともに楕円114a,114bである。2つの楕円114a,114bは同心状に配置されている。複数の開口部113hは、基材39上に規則的に配置されている。
[第3変形例]
 本変形例の視野角拡大フィルム116では、図19Cに示すように、開口部117hの外形をなす第1の図形が楕円118aであり、遮光層117の形状をなす第2の図形が円118bである。楕円118aと円118bは同心状に配置されている。複数の開口部117hは、基材39上に規則的に配置されている。
 第1~第3変形例の視野角拡大フィルムにおいても、開口率を調整する際に設計変更に掛かる時間や手間を削減できる、所望の角度分布を有する射出光を得やすくなる、といった上記第1~第6実施形態と同様の効果が得られる。また、第2、第3変形例の視野角拡大フィルムにおいても、第1の図形、第2の図形の少なくとも一方が異方性の形状を有しているため、異方的な光拡散特性を有する視野角拡大フィルムが実現できる、といった第1変形例と同様の効果が得られる。
[その他の変形例]
 例えば図20(A)に示すように、一つの遮光層120の内側に複数の開口部120h1,120h2を設けてもよい。その場合、等方性形状の開口部120h1と異方性形状の開口部120h2とを混在させてもよい。本変形例の視野角拡大フィルムでは、円形の遮光層120の内側に2個の開口部120h1,120h2を設け、一つの開口部120h1を円形(等方性形状)、一つの開口部120h2を楕円形(異方性形状)としている。ここでは2個の開口部を設けたが、3個以上の開口部を設けてもよい。
 もしくは、図20Bに示す視野角拡大フィルムのように、一つの開口部122hの内側に複数の遮光層122a,122bを設けてもよい。その場合、等方性形状の遮光層122aと異方性形状の遮光層122bとを混在させてもよい。本変形例の視野角拡大フィルムでは、円形の開口部122hの内側に2個の遮光層122a,122bを設け、一つの遮光層122aを円形(等方性形状)、一つの遮光層122bを楕円形(異方性形状)としている。ここでは2個の遮光層を設けたが、3個以上の遮光層を設けてもよい。
 もしくは、図21Aに示すように、2個の円を連結し、その内側に楕円の開口部124hを設けた遮光層124、1個の円の内側に2個の円を連結した形状の開口部126hを設けた遮光層126、円の内側に長方形の開口部128hを設けた遮光層128、長方形の内側に長方形の開口部130hを設けた遮光層130などを用いてもよい。
 もしくは、図21Bに示すように、2個の円を連結し、その内側に楕円の遮光層132を設けた開口部132h、1個の円の内側に2個の円を連結した形状の遮光層134を設けた開口部134h、円の内側に長方形の遮光層136を設けた開口部136h、長方形の内側に長方形の遮光層138を設けた開口部138hなどを用いてもよい。
 また、第1の図形の内側に第2の図形が完全に内包されていなくてもよい。例えば、図22Aに示すように、第1の図形である円140aと第2の図形である円140bとが一部重なり、2個の円140a,140bに囲まれた部分が遮光層141となっていてもよい。
 また、遮光層が完全に閉じた円環状になっていなくてもよい。例えば、図22Bに示すように、円環の一部が途切れた形状の遮光層142であってもよい。
 また、楕円の内側に楕円を配置する場合、双方の楕円の長軸方向、短軸方向を必ずしも一致させなくてもよい。例えば、図22Cに示す遮光層143のように、開口部143hとなる楕円144bの長軸方向が、遮光層143の外形となる楕円144aの長軸方向と直交していてもよい。
 また、図22Dに示すように、第1の図形である円145aと第2の図形である2個の円145b1,145b2とが一部重なり、各図形に囲まれた部分が遮光層146となっていてもよい。
 同様に、図23Aに示すように、第1の図形である円147aと第2の図形である円147bとが一部重なり、2個の円147a,147bに囲まれた部分が開口部148hとなっていてもよい。
 また、図23Bに示すように、円環の一部が途切れた形状の開口部149hであってもよい。
 また、楕円の内側に楕円を配置する場合、図23Cに示す開口部150hのように、遮光層150となる楕円151bの長軸方向が、開口部150hの外形となる楕円151aの長軸方向と直交していてもよい。
 また、図23Dに示すように、第1の図形である円152aと第2の図形である2個の円152b1,152b2とが一部重なり、各図形に囲まれた部分が開口部153hとなっていてもよい。
 また、図24に示す液晶表示装置155のように、視野角拡大フィルム7の基材39の視認側に光散乱フィルム156(光散乱層)を配置してもよい。この構成によれば、基材39から射出された光が光散乱フィルム156により散乱される。そのため、射出光の角度分布が特定の角度に偏ることなく、なだらかな角度分布を得ることができる。なお、光散乱層は必ずしもフィルムとして個別に取り扱えるものである必要はなく、層状に形成されていればよい。その場合、光散乱層は、必ずしも最表面に配置されている必要はなく、光透過部44よりも光射出側に配置されていればよい。
 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、視野角拡大フィルムを液晶表示体の第2偏光板上に接着する例を示したが、視野角拡大フィルムと液晶表示体とは必ずしも接触していなくても良い。
例えば、視野角拡大フィルムと液晶表示体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、視野角拡大フィルムと液晶表示体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、視野角拡大フィルム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視野角拡大フィルムの基材の視認側に、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良い。この構成によれば、基材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。
 その他、光透過部や遮光層の配置や形状、視野角拡大フィルム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。
 1,67,100,155…液晶表示装置(表示装置)、2…バックライト(光源)、4…液晶パネル(光変調素子)、6…液晶表示体(表示体)、7,50,55,57,59,68,72,77,81,91,95,101,108,112,116…視野角拡大フィルム(光拡散部材、視野角拡大部材)、39…基材、40,61,64,69,73,78,82,85,88,92,96,102,109,113,117,120,122a,122b,124,126,128,130,132,134,136,138,141,142,143,146,150…遮光層、40h,61h,64h,69h,78h,82h,85h,88h,102h,109h,113h,117h,120h1,120h2,122h,124h,126h,128h,130h,132h,134h,136h,138h,143h,148h,149h,150h,153h…開口部、41…透明樹脂層(光透過性材料層)、43,103…中空部、44,70,93,97,104…光透過部、45a,62a,65a,74a,106a,140a,145a,147a,152a…第1の円(第1の図形)、45b,62b,65b,74b,106b,140b,145b1,145b2,147b,152b1,152b2…第2の円(第2の図形)、79a,83a,110a…円(第1の図形)、79b,83b,110b,114b,118b,144b,151b…楕円(第2の図形)、86a…長方形(第1の図形)、86b…長方形(第2の図形)、89a…八角形(第1の図形)、89b…八角形(第2の図形)、114a,118a,144a,151a…楕円(第1の図形)、156…光散乱フィルム(光散乱層)。

Claims (25)

  1.  光透過性を有する基材と、前記基材の一面に点在する複数の遮光層と、前記基材の前記一面に設けられ、前記遮光層よりも厚い光透過性材料層と、を備え、
     前記基材の前記一面の法線方向から見て、前記複数の遮光層のうちの少なくとも一部の遮光層が、第1の図形と前記第1の図形に内包される第2の図形とによって囲まれた平面形状、もしくは、第1の図形の少なくとも一部と前記第1の図形に一部重なるように配置された第2の図形の少なくとも一部とによって囲まれた平面形状を有し、
     前記遮光層の形成領域に、前記基材の前記一面に平行な平面で切断したときの断面積が前記遮光層側で大きく、前記遮光層から離れるにつれて漸次小さくなる形状の中空部が設けられ、
     前記光透過性材料層の前記中空部以外の部分が光透過部とされたことを特徴とする光拡散部材。
  2.  前記複数の遮光層が、前記基材の前記一面の法線方向から見て非周期的に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光拡散部材。
  3.  前記複数の遮光層のうち、少なくとも一つの遮光層の寸法が他の遮光層の寸法と異なることを特徴とする請求項1または2に記載の光拡散部材。
  4.  光透過性を有する基材と、前記基材の一面に形成された遮光層と、前記遮光層の形成領域に点在する複数の開口部と、前記複数の開口部の形成領域に設けられ、前記遮光層よりも厚い光透過性材料層と、を備え、
     前記基材の前記一面の法線方向から見て、前記複数の開口部のうちの少なくとも一部の開口部が、第1の図形と前記第1の図形に内包される第2の図形とによって囲まれた平面形状、もしくは、第1の図形の少なくとも一部と前記第1の図形に一部重なるように配置された第2の図形の少なくとも一部とによって囲まれた平面形状を有し、
     前記遮光層の形成領域に、前記基材の前記一面に平行な平面で切断したときの断面積が前記遮光層側で大きく、前記遮光層から離れるにつれて漸次小さくなる形状の中空部が設けられ、
     前記光透過性材料層の前記中空部以外の部分が光透過部とされたことを特徴とする光拡散部材。
  5.  前記複数の開口部が、前記基材の前記一面の法線方向から見て非周期的に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の光拡散部材。
  6.  前記複数の開口部のうち、少なくとも一つの開口部の寸法が他の開口部の寸法と異なることを特徴とする請求項4または5に記載の光拡散部材。
  7.  前記第1の図形と前記第2の図形とが同一の形状であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の光拡散部材。
  8.  前記第1の図形の内側に前記第2の図形が同心状に配置されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の光拡散部材。
  9.  前記第1の図形の内側に前記第2の図形が偏心して配置されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の光拡散部材。
  10.  前記第1の図形の内側における前記第2の図形の位置が前記複数の第1の図形にわたって非規則的であることを特徴とする請求項9に記載の光拡散部材。
  11.  前記第1の図形と前記第2の図形との少なくとも一方が、等方性形状であることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載の光拡散部材。
  12.  前記第1の図形と前記第2の図形との少なくとも一方が、異方性形状であることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか一項に記載の光拡散部材。
  13.  一つの前記第1の図形の内側に複数の前記第2の図形が配置されていることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか一項に記載の光拡散部材。
  14.  一つの前記第1の図形の内側に配置された前記複数の第2の図形が、等方性形状の前記第2の図形と異方性形状の前記第2の図形とを含むことを特徴とする請求項13に記載の光拡散部材。
  15.  前記中空部に空気が存在していることを特徴とする請求項1ないし14のいずれか一項に記載の光拡散部材。
  16.  前記光透過部よりも光射出側の位置に光散乱層が設けられていることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか一項に記載の光拡散部材。
  17.  前記遮光層が光吸収性材料からなることを特徴とする請求項1ないし16のいずれか一項に記載の光拡散部材。
  18.  前記光吸収性材料が、黒色樹脂、黒色インク、金属単体、および金属単体と金属酸化物との積層膜のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項17に記載の光拡散部材。
  19.  複数の前記光透過部のうち、少なくとも一つの光透過部の側面の傾斜角度が他の光透過部の側面の傾斜角度と異なることを特徴とする請求項1ないし18のいずれか一項に記載の光拡散部材。
  20.  複数の前記光透過部のうち、少なくとも一つの光透過部の側面の傾斜角度が場所によって異なることを特徴とする請求項1ないし19のいずれか一項に記載の光拡散部材。
  21.  複数の第1の図形を所定の領域内に点在して配置する工程と、
     前記第1の図形に内包されるように、もしくは、前記第1の図形に一部重なるように複数の第2の図形を配置し、前記第1の図形の少なくとも一部と前記第2の図形の少なくとも一部とによって囲まれた平面形状を有する複数のパターンを設計する工程と、
     光透過性を有する基材の一面に、前記パターンに対応した複数の遮光層を形成する工程と、
     前記基材の前記一面に、前記複数の遮光層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、
     前記遮光層および前記ネガ型感光性樹脂層を形成した前記基材の前記一面と反対側の面から、前記遮光層の非形成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、前記ネガ型感光性樹脂層における前記遮光層の形成領域に、前記基材の一面に平行な平面で切断した断面積が前記遮光層側で大きく、前記遮光層から離れるにつれて漸次小さくなる形状の中空部を形成する工程と、
     を備えたことを特徴とする光拡散部材の製造方法。
  22.  複数の第1の図形を所定の領域内に点在して配置する工程と、
     前記第1の図形に内包されるように、もしくは、前記第1の図形に一部重なるように複数の第2の図形を配置し、前記第1の図形の少なくとも一部と前記第2の図形の少なくとも一部とによって囲まれた平面形状を有する複数のパターンを設計する工程と、
     光透過性を有する基材の一面に、前記パターンに対応した複数の開口部を有する遮光層を形成する工程と、
     前記基材の前記一面に、前記複数の開口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、
     前記遮光層および前記ネガ型感光性樹脂層を形成した前記基材の前記一面と反対側の面から、前記開口部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、前記ネガ型感光性樹脂層における前記遮光層の形成領域に、前記基材の一面に平行な平面で切断した断面積が前記遮光層側で大きく、前記遮光層から離れるにつれて漸次小さくなる形状の中空部を形成する工程と、
     を備えたことを特徴とする光拡散部材の製造方法。
  23.  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ないし20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。
  24.  前記表示体が、光源と、前記光源からの光を変調する光変調素子と、を有し、
     前記光源が指向性を有する光を射出することを特徴とする請求項23に記載の表示装置。
  25.  前記表示体が液晶表示素子であることを特徴とする請求項23または24に記載の表示装置。
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