WO2015005284A1 - 光拡散部材及び表示装置 - Google Patents

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WO2015005284A1
WO2015005284A1 PCT/JP2014/068060 JP2014068060W WO2015005284A1 WO 2015005284 A1 WO2015005284 A1 WO 2015005284A1 JP 2014068060 W JP2014068060 W JP 2014068060W WO 2015005284 A1 WO2015005284 A1 WO 2015005284A1
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WO
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light
face
base material
substrate
wavelength
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PCT/JP2014/068060
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English (en)
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Inventor
恵美 山本
裕介 津田
前田 強
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3083Birefringent or phase retarding elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/02Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/0236Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/02Diffusing elements; Afocal elements
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133504Diffusing, scattering, diffracting elements

Definitions

  • the present invention relates to a light diffusing member and a display device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-144806 for which it applied to Japan on July 10, 2013, and uses the content here.
  • Liquid crystal display devices are widely used as displays for portable electronic devices such as cellular phones, 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 configuration has been proposed in which a member for controlling the diffusion angle of light emitted from a display body such as a liquid crystal panel (hereinafter referred to as a light diffusion member) is provided on the viewing side of the display body.
  • Patent Document 1 discloses a light diffusion sheet in which a groove having a V-shaped cross section is provided in the light diffusion layer, and a light absorption layer is provided in a part of the groove.
  • a transparent sheet made of polyethylene terephthalate (PET) or the like is disposed on the light incident side and light emission side of the light diffusion layer. A part of the light incident perpendicular to the light diffusion layer is totally reflected on the wall surface of the groove and then emitted. Thereby, the light emitted from the light diffusion sheet is diffused.
  • PET polyethylene terephthalate
  • a transparent sheet such as PET disposed on the light diffusion sheet as described above has an in-plane retardation of 1000 nm to 4000 nm due to stretching during mass production.
  • a light diffusion sheet is arranged on the light emission side of the liquid crystal display device, when the liquid crystal display device is viewed from an oblique direction, a rainbow-like unevenness (rainbow unevenness) occurs, and the viewing angle characteristics deteriorate. There was a problem that.
  • One aspect of the present invention is made in view of the above-described problems of the prior art, and includes a light diffusing member that can suppress rainbow unevenness and has excellent viewing angle characteristics, and such a light diffusing member. Another object is to provide a display device.
  • a light diffusing member includes a base material having light transmittance and birefringence, a plurality of wavelength control layers formed on one surface of the base material, and the one surface of the base material.
  • a light diffusion portion formed in a region other than the region where the wavelength control layer is formed, and a high birefringence base material having a larger phase difference than the base material, and the light diffusion portion is in contact with the base material
  • a light incident end surface facing the light emitting end surface and having an area larger than an area of the light emitting end surface, and the height from the light incident end surface to the light emitting end surface is the wavelength control
  • the transmission spectrum has a first wavelength range corresponding to red light, a second wavelength range corresponding to green light, and blue light.
  • the light diffusion portion formed in the region other than the wavelength control layer formation region on the one surface of the base material includes a light diffusion portion formed in a region other than the wavelength control layer formation region. It is a waste. “A light diffusing portion formed in a region other than the region where the wavelength control layer is formed” means that a light diffusing portion formed so as to partially overlap the wavelength control layer is included.
  • the light diffusing member of one aspect of the present invention includes a base material having light transmittance and high birefringence, a plurality of wavelength control layers formed on one side of the base, and the one side of the base A light diffusing portion formed in a region other than the region where the wavelength control layer is formed, wherein the light diffusing portion is opposed to the light emitting end surface, the light emitting end surface contacting the base material, and the light A light incident end face having an area larger than an area of the emission end face, and a height from the light incident end face to the light emission end face is larger than a layer thickness of the wavelength control layer,
  • the transmission spectrum when sandwiched between the polarizing plates has at least peaks and troughs in each of the first wavelength range corresponding to red light, the second wavelength range corresponding to green light, and the third wavelength range corresponding to blue light. Includes one or more sets.
  • the light diffusing member includes a base material having light transmittance and high birefringence, a plurality of light diffusing portions formed on one surface of the base material, and the one surface of the base material.
  • a wavelength control layer formed in a region other than the region where the light diffusing portion is formed, the light diffusing portion being in contact with the base material, facing the light emitting end surface, and the light
  • a light incident end face having an area larger than an area of the emission end face, and a height from the light incident end face to the light emission end face is larger than a layer thickness of the wavelength control layer,
  • the transmission spectrum when sandwiched between the polarizing plates has at least peaks and troughs in each of the first wavelength range corresponding to red light, the second wavelength range corresponding to green light, and the third wavelength range corresponding to blue light.
  • the wavelength control layer formed in the region other than the region where the light diffusing portion is formed on the one surface of the base material includes the wavelength control layer formed in a region other than the region where the light diffusing portion is formed. It is a waste. “Wavelength control layer generally formed in a region other than the region where the light diffusion portion is formed” means that a wavelength control layer formed so as to partially overlap the light diffusion portion is included.
  • the phase difference of the high birefringence substrate may be 8000 nm or more.
  • the display device is provided on the viewing side of the display body and 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.
  • a viewing angle enlarging member, and the viewing angle enlarging member is composed of the light diffusing member according to one aspect of the present invention.
  • a light diffusing member that can suppress rainbow unevenness and has excellent viewing angle characteristics, and a display device including such a light diffusing member.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the liquid crystal display device of the first embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. It is sectional drawing which shows the liquid crystal panel of 1st Embodiment. It is a figure which shows the light control member of 1st Embodiment, Comprising: FIG. 4 (A) is sectional drawing, FIG.4 (B) is a top view. It is explanatory drawing explaining a phase difference. It is a figure explaining the backlight of 1st Embodiment. It is a perspective view which shows the manufacturing method of the light control member of 1st Embodiment later on a process.
  • FIGS. 1 A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
  • a liquid crystal display device (display device) 1 including a transmissive liquid crystal panel as a display body will be described.
  • the X axis is defined as a direction parallel to the screen of the liquid crystal display device.
  • the Y axis is defined as a direction parallel to the screen of the liquid crystal display device and orthogonal to the X axis.
  • the Z axis is defined as the thickness direction of the liquid crystal display device.
  • the scale of the size may be changed depending on the component.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a liquid crystal display device 1 of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the liquid crystal display device 1, and is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the liquid crystal display device 1 of the present embodiment includes a liquid crystal panel (display body) 2, a backlight 8 (illumination device), and a light control member 9 (light diffusion member, viewing angle expansion). Member).
  • the liquid crystal panel 2 includes a first polarizing plate 3, a first retardation film 4 (retardation plate), a liquid crystal cell 5, a second retardation film 6 (retardation plate), a second polarizing plate 7, It has.
  • the liquid crystal cell 5 is schematically illustrated, but the detailed structure thereof will be described later.
  • the observer sees the display image of the liquid crystal display device 1 through the light control member 9.
  • the side on which the light control member 9 is disposed is referred to as the viewing side ( ⁇ Z side).
  • the side on which the backlight 8 is disposed is referred to as the back side (+ Z side).
  • the light emitted from the backlight 8 is modulated by the liquid crystal panel 2, and a predetermined image, character, or the like is displayed by the modulated light.
  • the light distribution of the emitted light becomes wider than before entering the light control member 9, and the light is emitted from the light control member 9. The Thereby, the observer can visually recognize the display with a wide viewing angle.
  • liquid crystal panel 2 an active matrix transmissive liquid crystal panel will be described as an example.
  • the liquid crystal panel applicable to this embodiment is not limited to an active matrix transmissive liquid crystal panel.
  • the liquid crystal panel applicable to the present embodiment may be, for example, a transflective type (transmission / reflection type) liquid crystal panel.
  • a simple matrix type liquid crystal panel in which each pixel does not include a switching thin film transistor hereinafter abbreviated as TFT may be used.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view (ZX plane view) of the liquid crystal panel 2.
  • the liquid crystal cell 5 includes a TFT substrate 10, a color filter substrate 12, and a liquid crystal layer 11.
  • the TFT substrate 10 functions as a switching element substrate.
  • the color filter substrate 12 is disposed to face the TFT substrate 10.
  • the liquid crystal layer 11 is sandwiched between the TFT substrate 10 and the color filter substrate 12.
  • the liquid crystal layer 11 is sealed in a space surrounded by the TFT substrate 10, the color filter substrate 12, and a frame-shaped seal member (not shown).
  • the sealing member bonds the TFT substrate 10 and the color filter substrate 12 at a predetermined interval.
  • the liquid crystal panel 2 of the present embodiment performs display in, for example, a TN (Twisted Nematic) mode.
  • a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used for the liquid crystal layer 11.
  • a spacer 13 is disposed between the TFT substrate 10 and the color filter substrate 12. The spacer 13 is spherical or columnar. The spacer 13 keeps the distance between the TFT substrate 10 and the color filter substrate 12 constant.
  • the display mode of the liquid crystal panel 2 of the present embodiment is not limited to the above TN mode, and for example, a VA (Vertical Alignment, Vertical Alignment) mode, an STN (Super Twisted Nematic) mode, an IPS (In-Plane Switching) mode, and FFS. (Fringe Field Switching) mode or the like may be used.
  • VA Vertical Alignment, Vertical Alignment
  • STN Super Twisted Nematic
  • IPS In-Plane Switching
  • FFS Frringe Field Switching
  • the TFT substrate 10 has a plurality of pixels arranged in a matrix.
  • a pixel is a basic unit of display.
  • a plurality of source bus lines are formed on the TFT substrate 10 so as to extend in parallel to each other.
  • a plurality of gate bus lines are formed on the TFT substrate 10 so as to extend in parallel to each other.
  • the plurality of gate bus lines are orthogonal to the plurality of source bus lines.
  • On the TFT substrate 10 a plurality of source bus lines and a plurality of gate bus lines are formed in a lattice pattern.
  • a rectangular area defined by adjacent source bus lines and adjacent gate bus lines is one pixel.
  • the source bus line is connected to the source electrode 17 of the TFT 19.
  • the gate bus line is connected to the gate electrode 16 of the TFT 19.
  • 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 10 on the liquid crystal layer 11 side ( ⁇ Z side).
  • the transparent substrate 14 for example, a glass substrate can be used.
  • a semiconductor layer 15 is formed on the transparent substrate 14.
  • Examples of the material of the semiconductor layer 15 include semiconductors such as CGS (Continuous Grain Silicon, continuous grain boundary silicon), LPS (Low-temperature Poly-Silicon, low-temperature polycrystalline silicon), and ⁇ -Si (Amorphous Silicon, amorphous silicon). Material is used.
  • 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.
  • a contact hole 22 and a contact hole 23 are formed in the first interlayer insulating film 21 and the gate insulating film 20 so as to penetrate the first interlayer insulating film 21 and the gate insulating film 20.
  • the source electrode 17 is connected to the source region of the semiconductor layer 15 through the contact hole 22.
  • the drain electrode 18 is connected to the drain region of the semiconductor layer 15 through the contact hole 23.
  • 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.
  • a contact hole 26 is formed through the second interlayer insulating film 24 in the second interlayer insulating film 24.
  • the pixel electrode 25 is connected to the drain electrode 18 through the contact hole 26.
  • 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) or IZO (Indium Zinc Oxide) is used.
  • the image signal supplied to the source electrode 17 through the source bus line passes through the semiconductor layer 15 and the drain electrode 18 to form a pixel electrode. 25.
  • the form of the TFT 19 may be the top gate type TFT shown in FIG. 3 or the bottom gate type TFT.
  • a first vertical alignment film 27 is formed on the entire surface of the second interlayer insulating film 24 so as to cover the pixel electrode 25.
  • the first vertical alignment film 27 has an alignment regulating force for vertically aligning liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 11.
  • the first vertical alignment film 27 is a so-called vertical alignment film.
  • the first vertical alignment film 27 is subjected to an alignment process using an optical alignment technique. That is, in this embodiment, a photo-alignment film is used as the first vertical alignment film 27.
  • the black matrix 30, the color filter 31, the flattening layer 32, the counter electrode 33, and the second vertical alignment film 34. are sequentially formed.
  • the black matrix 30 has a function of blocking light transmission in the inter-pixel region.
  • the black matrix 30 is formed of, for example, a metal such as Cr (chromium) or a Cr / Cr oxide multilayer film, or a photoresist in which carbon particles are dispersed in a photosensitive resin.
  • the color filter 31 contains pigments of red (R), green (G), and blue (B) colors.
  • One color filter 31 of R, G, or B is disposed to face one pixel electrode 25 on the TFT substrate 10.
  • the color filter 31 may have a multicolor configuration of three or more colors of R, G, and B.
  • the planarization layer 32 is composed of an insulating film that covers the black matrix 30 and the color filter 31.
  • the planarizing layer 32 has a function of smoothing and leveling a step formed by the black matrix 30 and the color filter 31.
  • a counter electrode 33 is formed on the flattening layer 32, that is, on the liquid crystal layer 11 side (+ Z side) of the flattening layer 32.
  • a transparent conductive material similar to that of the pixel electrode 25 is used.
  • a second vertical alignment film 34 is formed on the entire surface of the counter electrode 33, that is, the entire surface of the counter electrode 33 on the liquid crystal layer 11 side (+ Z side).
  • the second vertical alignment film 34 has an alignment regulating force for vertically aligning the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 11.
  • the second vertical alignment film 34 is a so-called vertical alignment film.
  • the alignment process is performed on the second vertical alignment film 34 using a photo-alignment technique. That is, in this embodiment, a photo-alignment film is used as the second vertical alignment film 34.
  • the first polarizing plate 3 is provided on the back side (+ Z side) of the liquid crystal cell 5, that is, between the backlight 8 and the liquid crystal cell 5.
  • the first polarizing plate 3 functions as a polarizer.
  • a second polarizing plate 7 is provided on the viewing side ( ⁇ Z side) of the liquid crystal cell 5, that is, between the liquid crystal cell 5 and the light control member 9.
  • the second polarizing plate 7 functions as a polarizer.
  • the transmission axis of the first polarizing plate 3 and the transmission axis of the second polarizing plate 7 are in a crossed Nicols arrangement.
  • the 1st phase difference film 4 for compensating the phase difference of light is provided between the 1st polarizing plate 3 and the liquid crystal cell 5.
  • a second retardation film 6 is provided between the second polarizing plate 7 and the liquid crystal cell 5 to compensate for the phase difference of light.
  • retardation film As the retardation film (first retardation film 4, second retardation film 6) of this embodiment, a WV film manufactured by Fuji Film Co., Ltd. is used as an example.
  • the backlight 8 that is a lighting device includes a light source 36 and a light guide 37.
  • the light source 36 is disposed on the end face of the light guide 37.
  • a light emitting diode hereinafter abbreviated as LED
  • a cold cathode fluorescent tube or the like is used.
  • the backlight 8 of the present embodiment is an edge light type backlight.
  • the light guide 37 has a function of guiding the light emitted from the light source 36 to the liquid crystal panel 2.
  • a resin material such as acrylic resin is used.
  • the light incident on the end face of the light guide 37 from the light source 36 is propagated by being totally reflected inside the light guide 37, and in other words, the upper surface (light exit surface) of the light guide 37, in other words, the liquid crystal panel of the light guide 37. Injected with approximately uniform intensity from the 2 side ( ⁇ Z side) surface.
  • a scattering sheet and a prism sheet are disposed on the upper surface of the light guide 37, and a scattering sheet is disposed on the lower surface of the light guide 37.
  • the light emitted from the upper surface of the light guide 37 is scattered by the scattering sheet, then condensed by the prism sheet, and is emitted after being substantially parallelized.
  • White PET may be used as the scattering sheet.
  • the prism sheet for example, BEF (trade name) manufactured by Sumitomo 3M may be used.
  • the backlight 8 does not need to have directivity.
  • a backlight in which the direction of light emission is controlled and the directivity is set somewhat moderately is used.
  • the backlight 8 may have directivity.
  • the backlight 8 may be a direct type backlight.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view (ZX cross-sectional view) of the light control member 9.
  • FIG. 4B is a plan view (XY plan view) of the light control member 9. In FIG. 4B, the high birefringence base material 39 is not shown.
  • the light control member 9 includes a high birefringence base material 39, a plurality of wavelength control layers 40, and a light diffusion portion 41.
  • the plurality of wavelength control layers 40 are formed on the back side (+ Z side) surface (one surface) of the high birefringence substrate 39.
  • the light diffusion portion 41 is formed in a region other than the region where the wavelength control layer 40 is formed, on the back side surface of the high birefringence base material 39.
  • the plurality of wavelength control layers 40 are formed in a region other than the region where the light diffusing portion 41 is formed on the back side surface of the high birefringence base material 39.
  • the wavelength control layer 40 formed in a region other than the region where the light diffusing portion 41 is formed in the surface on the back side of the high birefringence base 39 is generally formed in a region other than the region where the light diffusing portion 41 is formed.
  • the wavelength control layer 40 is included. “Wavelength control layer 40 formed substantially in a region other than the region where light diffusion portion 41 is formed” means that wavelength control layer 40 formed so as to partially overlap light diffusion portion 41 is included.
  • the light control member 9 is disposed on the second polarizing plate 7 with the light diffusion portion 41 facing the second polarizing plate 7 (back side) and the high birefringence base 39 facing the viewing side. Is done.
  • the light control member 9 is fixed to the second polarizing plate 7 through the adhesive layer 43.
  • the high birefringence substrate 39 is a transparent film having high birefringence.
  • the high birefringence substrate 39 is a transparent film having a large in-plane retardation.
  • a film composed of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate, polycarbonate, polystyrene, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, cycloolefin polymer, or the like can be used.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the phase difference.
  • the arrows on the birefringent substrate 200 indicate the vibration directions of the separated light.
  • a birefringent film having a specific phase difference can be obtained by stretching a non-oriented sheet made of the above material in one direction or two directions at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature.
  • it can be carried out by appropriately setting the stretching ratio, stretching temperature, and film thickness. For example, the higher the draw ratio, the lower the drawing temperature, or the thicker the film, the easier it is to obtain a highly birefringent film having a large retardation.
  • the high birefringence base material 39 becomes a base when the material for the wavelength control layer 40 and the light diffusion portion 41 is applied in the manufacturing process of the light control member 9.
  • the high birefringence substrate 39 preferably has a thickness that allows high birefringence to be easily obtained as described above while having heat resistance and mechanical strength in the heat treatment step during the manufacturing process.
  • it is preferable that the thickness of the high birefringence substrate 39 is not too thick. The reason for this is that as the thickness of the high birefringent base material 39 is increased, there is a risk that display blur may occur.
  • the specific thickness of the high birefringence substrate 39 is, for example, 25 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the total light transmittance of the high birefringence substrate 39 is preferably 90% or more as defined in JIS K7361-1. When the total light transmittance is 90% or more, sufficient transparency can be obtained.
  • a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 100 ⁇ m and a phase difference R of 8000 nm is used as an example.
  • the wavelength control layer 40 is randomly arranged as viewed from the normal direction (Z-axis direction) of the main surface of the high birefringence base 39 as shown in FIG.
  • the planar view shape of the wavelength control layer 40 is a circular shape.
  • the wavelength control layer 40 is made of an organic material having light absorption and photosensitivity such as black resist and black ink. Further, these inks may contain an ultraviolet absorber.
  • a metal film such as Cr (chromium) or a Cr / Cr oxide multilayer film may be used.
  • the ratio of the occupied area of the wavelength control layer 40 to the total area of the back side surface of the high birefringence substrate 39 is, for example, 30% ⁇ 10%.
  • the light diffusing section 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 light diffusing portion 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 light diffusing unit 41 includes a light emitting end surface 41a, a light incident end surface 41b, and a reflecting surface 41c.
  • the light exit end surface 41 a is a surface in contact with the high birefringence substrate 39.
  • the light incident end surface 41b is a surface facing the light emitting end surface 41a.
  • the reflection surface 41 c is a tapered side surface of the light diffusion portion 41.
  • the reflection surface 41c is a surface that reflects light incident from the light incident end surface 41b.
  • the area of the light incident end face 41b is larger than the area of the light exit end face 41a.
  • the light control member 9 is arranged so that the high birefringence base material 39 faces the viewing side. Therefore, of the two opposing surfaces of the light diffusing portion 41, the surface with the smaller area becomes the light emission end surface 41a. On the other hand, the surface with the larger area becomes the light incident end surface 41b.
  • the light diffusion part 41 is a part that contributes to the transmission of light in the light control member 9. As shown in FIG. 4A, the light L1 incident on the light diffusing unit 41 is totally reflected by the reflecting surface 41c of the light diffusing unit 41 and guided in a state of being substantially confined inside the light diffusing unit 41. The light exits from the light exit end face 41a.
  • FIG. 6A and 6B are explanatory diagrams for explaining the relationship between the light emitted from the backlight and the reflection surface 41c of the light diffusion portion 41.
  • FIG. 6A ⁇ 1 is defined as an emission angle from the backlight, and ⁇ 2 is defined as a taper angle of the light diffusion portion 41.
  • the light La incident on the light diffusing portion 41 undergoes total reflection at the tapered portion and is emitted from the surface of the high birefringence base 39 to the viewer side, but the light Lb having a large incident angle is not totally reflected at the tapered portion and is transmitted. However, a loss of incident light may occur.
  • FIG. 6B shows the relationship between the emission angle ⁇ 1 from the backlight and the taper angle ⁇ 2 that is the critical angle.
  • the taper angle ⁇ 2 of the light diffusion portion 41 is When the angle is less than 60 °, the taper shape is transmitted without being totally reflected, and light loss occurs.
  • the taper angle of the light diffusion portion 41 is desirably 60 ° or more and less than 90 °.
  • Taper angle theta 2 of the reflecting surface 41c of the light diffusing portion 41 is 80 ° ⁇ 5 ° about an example. In the present embodiment, the taper angle ⁇ 2 of the light diffusion portion 41 is 82 °. In the present embodiment, the taper angle theta 2 of the reflecting surface 41c of the light diffusing portion 41 is constant.
  • the taper angle theta 2 of the reflecting surface 41c of the light diffusing portion 41 is not limited to the above range, when the incident light is emitted from the light control member 9, at an angle capable of sufficiently diffuse incident light Needless to say, there is nothing to do.
  • taper angle ⁇ 2 may continuously change from the light incident end face 41b toward the light exit end face 41a.
  • the height from the light incident end face 41 b to the light exit end face 41 a of the light diffusion portion 41 is set to be larger than the layer thickness of the wavelength control layer 40.
  • the layer thickness of the wavelength control layer 40 is about 150 nm as an example.
  • the height from the light incident end surface 41b of the light diffusion portion 41 to the light emitting end surface 41a is about 20 ⁇ m.
  • a portion surrounded by the reflection surface 41 c of the light diffusion portion 41 and the wavelength control layer 40 is a hollow portion 42. Air exists in the hollow portion 42.
  • the refractive index of the high birefringence substrate 39 and the refractive index of the light diffusing portion 41 are substantially equal.
  • the reason is as follows. For example, consider a case where the refractive index of the high birefringence substrate 39 and the refractive index of the light diffusion portion 41 are significantly different. In this case, when light incident from the light incident end surface 41 b exits from the light diffusion portion 41, unnecessary light refraction or reflection may occur at the interface between the light diffusion portion 41 and the high birefringence substrate 39. In this case, there is a possibility that problems such as failure to obtain a desired viewing angle and a decrease in the amount of emitted light may occur.
  • the light diffusion portion 41 is formed of, for example, a transparent acrylic resin
  • the reflection surface 41c of the light diffusion portion 41 becomes an interface between the transparent acrylic resin and air.
  • the difference in refractive index between the inside and the outside of the light diffusing portion 41 becomes large. Therefore, according to Snell's law, in the configuration of the present embodiment, the critical angle becomes small, and the incident angle range in which the light is totally reflected by the reflection surface 41c of the light diffusion portion 41 becomes wide. As a result, light loss is further suppressed, and high luminance can be obtained.
  • the hollow portion 42 may be filled with another low refractive index material, for example, an inert gas such as argon or nitrogen, instead of air.
  • an inert gas such as argon or nitrogen
  • the inside of the hollow portion 42 may be in a vacuum state. In these cases as well, the above effects can be obtained.
  • FIG. 7A to FIG. 7E are diagrams showing a manufacturing procedure of the light control member 9. Below, it demonstrates focusing on the manufacturing process of the light control member 9.
  • FIG. An example of the outline of the manufacturing process of the liquid crystal panel 2 will be described first. First, the TFT substrate 10 and the color filter substrate 12 are respectively produced. Thereafter, the surface of the TFT substrate 10 on which the TFT 19 is formed and the surface of the color filter substrate 12 on which the color filter 31 is formed are arranged to face each other, and the TFT substrate 10 and the color filter substrate 12 are sealed. Paste through.
  • liquid crystal is injected into a space surrounded by the TFT substrate 10, the color filter substrate 12, and the seal member.
  • the first retardation film 4, the second retardation film 6, the first polarizing plate 3, and the second polarizing plate 7 are bonded to both surfaces of the liquid crystal cell 5 thus formed using an optical adhesive or the like.
  • the liquid crystal panel 2 is completed through the above steps. Since a conventionally known method is used as a manufacturing method of the TFT substrate 10 and the color filter substrate 12, the description thereof is omitted.
  • a high birefringence base 39 of polyethylene terephthalate having a high birefringence of 10 cm square, a thickness of 100 ⁇ m, and a phase difference of 8000 nm is prepared.
  • a black negative resist containing carbon and an ultraviolet absorber (titanium oxide) as a material of the wavelength control layer 40 is applied to one surface of the high birefringence substrate 39 to form a coating film 44 having a film thickness of 150 nm.
  • the high birefringence base material 39 on which the coating film 44 is formed is placed on a hot plate, and the coating film is pre-baked at a temperature of 90 ° C. Thereby, the solvent in the black negative resist is volatilized.
  • exposure is performed by irradiating the coating film 44 with light L2 through a photomask 145 in which a plurality of opening patterns 146 having a circular planar shape is formed using an exposure apparatus.
  • 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 dose is 100 mJ / cm 2 .
  • the photomask 145 used when forming the wavelength control layer 40 has a plurality of circular opening patterns 146 arranged at random.
  • the interval between the opening patterns 146 is neither regular nor periodic.
  • the opening patterns 146 are regularly arranged at a constant pitch, and then, using a random function, for example, the reference point of each opening pattern 146 such as the center point of the opening pattern 146.
  • a photomask 145 having a plurality of opening patterns 146 arranged at random can be manufactured.
  • FIG. 8 is a diagram showing an arrangement relationship between the pixel 100 of the liquid crystal cell 5 and the opening pattern 146.
  • the pixel 100 and the opening pattern 146 of the liquid crystal cell 5 are viewed in plan, at least one part of the opening pattern 146 is positioned in a portion corresponding to one dot of the liquid crystal cell 5. It is desirable to make it.
  • one pixel 100 of the liquid crystal cell 5 includes three dots 100R, 100G, and 100B of red (R), green (G), and blue (B).
  • R red
  • G green
  • B blue
  • the coating film 44 made of a black negative resist is developed using a dedicated developer, dried at 100 ° C., and as shown in FIG.
  • a plurality of wavelength control layers 40 having a circular planar shape are formed on one surface of the high birefringence substrate 39.
  • the transparent negative resist is exposed in the subsequent process using the wavelength control layer 40 made of a black negative resist as a mask, and the hollow portion 42 is formed. Therefore, the position of the opening pattern 146 of the photomask 145 corresponds to the position where the hollow portion 42 is formed.
  • the circular wavelength control layer 40 corresponds to a non-formation region (hollow portion 42) of the light diffusion portion 41 in a later step.
  • the plurality of opening patterns 146 are all circular patterns having a diameter of 10 ⁇ m.
  • the wavelength control layer 40 is formed by a photolithography method using a black negative resist.
  • a photomask in which the opening pattern 146 and the light shielding pattern of the present embodiment are reversed is used.
  • a positive resist having light absorption can be used.
  • an inkjet method IJ: Ink Jet printing
  • a gravure printing method a gravure offset printing method, a screen printing method, or the like can be used.
  • the entire surface of one surface of the high birefringence substrate 39 is covered so as to cover the wavelength control layer 40 by using a method such as slit coating, spin coating, printing, or the like.
  • a transparent negative resist made of an acrylic resin is applied as a material for the light diffusion portion 41 to form a coating film 148 having a thickness of 25 ⁇ m.
  • the high birefringence base material 39 on which the coating film 148 is formed is placed on a hot plate, and the coating film 148 is pre-baked at a temperature of 95 ° C. Thereby, the solvent in the transparent negative resist is volatilized.
  • exposure is performed by irradiating the coating film 148 with exposure light F from the high birefringence substrate 39 side using the wavelength control layer 40 as a mask.
  • 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 600 mJ / cm 2 . Since the wavelength control layer 40 is used as a mask, the coating film 148 can be exposed without requiring an expensive mask or precise alignment.
  • the exposure light F for example, parallel light, diffused light, or light whose intensity at a specific emission angle is different from that at another emission angle, that is, light having strength at a specific emission angle can be used.
  • the diffused light may be a combination of parallel light and a diffuser plate.
  • parallel light is used as the exposure light F emitted from the exposure apparatus.
  • a diffusion plate having a haze of about 50 is disposed on the optical path of the exposure light F emitted from the exposure apparatus.
  • the coating film 148 is exposed radially so as to spread outward from the non-formation region of the wavelength control layer 40.
  • a forward tapered hollow portion 42 is formed, and an inversely tapered side surface (reflective surface 41 c) is formed on the portion of the light diffusion portion 41 facing the hollow portion 42.
  • the high birefringence substrate 39 on which the coating film 148 is formed is placed on a hot plate, and post-exposure baking (PEB) of the coating film 148 is performed at a temperature of 95 ° C.
  • PEB post-exposure baking
  • the coating film 148 made of a transparent negative resist is developed using a dedicated developer, post-baked at 100 ° C., and a light diffusion portion 41 having a plurality of hollow portions 42 as shown in FIG. Is formed on one surface of the high birefringence substrate 39.
  • the light control member 9 of the present embodiment is completed.
  • the liquid resist is applied at the time of forming the wavelength control layer 40 and the light diffusing portion 41.
  • a film resist is applied to one surface of the high birefringence base 39. You may make it do.
  • the completed light control member 9 is placed with the high birefringence base material 39 facing the viewing side, and the light diffusion portion 41 is opposed to the second polarizing plate 7. It sticks to the liquid crystal panel 2 using etc.
  • An optical adhesive having a refractive index substantially equal to the refractive index of the light diffusion portion 41 and the refractive index of the second polarizing plate 7 is used.
  • the light control member 9 is affixed to the liquid crystal panel 2 so that the portion where the light diffusion portion 41 and the wavelength control layer 40 are formed is positioned outside the pixel region of the liquid crystal cell 5. Even if the light diffusion member 41 and the wavelength control layer 40 are formed on the entire back surface of the high birefringent base material 39, the light control member 9 has at least the peripheral portion of the back surface of the high birefringent base material 39. There may be a portion where the light diffusion portion 41 and the wavelength control layer 40 are not formed.
  • the light control member 9 is manufactured by the above-described process, and then the light incident end face 41 b of the light diffusion portion 41 is formed.
  • the second polarizing plate 7 may be bonded to the surface to be formed.
  • the light control member 9 and the second polarizing plate 7 previously bonded and integrated may be a finished product of the light control member.
  • a liquid crystal display device can be manufactured by bonding the light control member to a liquid crystal panel that does not have the second polarizing plate 7.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of a manufacturing apparatus for manufacturing the light control member 9.
  • the manufacturing apparatus 500 shown in FIG. 9 conveys the long high birefringence base material 39 by roll-to-roll, and performs various processes during that time.
  • the manufacturing apparatus 500 forms the wavelength control layer 40 using a printing method instead of the photolithography method using the photomask 145 described above.
  • the manufacturing apparatus 500 is provided with a feeding roller 508 that feeds the high birefringent base material 39 at one end, and a winding roller 509 that winds the high birefringent base material 39 at the other end. Is configured to convey from the delivery roller 508 side to the take-up roller 509 side.
  • the printing device 501 On the delivery roller 508 side to the take-up roller 509 side (along the conveying direction of the high birefringent substrate 39), the printing device 501, the first drying device 502, and the coating device Reference numeral 503, a developing device 504, and a second drying device 505 are sequentially arranged.
  • an exposure device 506 is disposed below the high birefringence substrate 39 in a region between the coating device 503 and the developing device 504.
  • the printing apparatus 501 is for printing the wavelength control layer 40 on the high birefringence substrate 39.
  • the first drying device 502 is for drying the wavelength control layer 40 formed by printing.
  • the coating device 503 is for applying a transparent negative resist on the wavelength control layer 40 to form the coating film 148.
  • the developing device 504 is for developing the exposed transparent negative resist with a developer to form the hollow portion 42.
  • the second drying device 505 is for drying the highly birefringent base material 39 on which the light diffusion portion 41 made of a transparent resist after development is formed. Thereafter, the high birefringence base material 39 on which the light diffusion portion 41 is formed may be bonded and integrated with the second polarizing plate 7.
  • the exposure apparatus 506 is for exposing the transparent negative resist coating film 148 from the high birefringence substrate 39 side.
  • FIGS. 10A and 10B are views showing only the portion of the exposure apparatus 506 out of the manufacturing apparatus 500.
  • FIG. 10A and 10B are views showing only the portion of the exposure apparatus 506 out of the manufacturing apparatus 500.
  • the exposure apparatus 506 includes a plurality of light sources 507, and the intensity of the exposure light F from each light source 507 gradually decreases as the high birefringence substrate 39 is conveyed.
  • the intensity of the exposure light F may change.
  • the exposure apparatus 506 may gradually change the emission angle of the exposure light F from each light source 507 as the highly birefringent base material 39 is conveyed.
  • the beam axis of the exposure light F that is diffused light gradually increases.
  • the emission angle of the exposure light F changes so as to be inclined in the transport direction.
  • the inclination angle of the reflection surface 41c of the light diffusion portion 41 can be controlled to a desired angle.
  • the diffused light may be generated by combining the exposure light that is parallel light and the diffusion plate.
  • the light control member 9 When attaching the material (original fabric) in which the light diffusing portion 41 is formed on the high birefringence base material 39 using the manufacturing apparatus 500 to the liquid crystal panel 2, the light control member 9 is appropriately cut from the original fabric. Manufacture and use. When the original fabric is cut, the wavelength control layer 40 is randomly formed in the original fabric, so that the original fabric is cut with a high probability (practically almost certainly) overlapping the wavelength control layer 40. . Therefore, in the light control film obtained by cutting the raw fabric, the hollow part 42 that overlaps the wavelength control layer 40 is formed in contact with the peripheral part of the high birefringence substrate 39.
  • the wavelength control layer 40 can be formed by direct drawing. Therefore, the amount of material used can be reduced. In addition, since the formation process is simple, the time required for formation can be shortened.
  • each process using the manufacturing apparatus 500 may be continuous or divided.
  • each step may be added or deleted depending on the material to be used.
  • the intensity of light emitted from the polarizing plate on the emission side varies depending on the wavelength of the incident light. This is due to the following reasons.
  • the light that has become linearly polarized light that vibrates in a specific direction by the first (incident side) polarizing plate is split into an ordinary ray and an extraordinary ray by the birefringent substrate.
  • the traveling speed of the ordinary ray and the extraordinary ray are different in the birefringent substrate, there is a phase difference between the ordinary ray and the extraordinary ray.
  • the vibration direction of the light incident on the second polarizing plate (exit side) changes according to the phase difference with respect to the wavelength.
  • the ratio of the light component that vibrates in the direction parallel to the transmission axis of the second polarizing plate differs for each wavelength. Accordingly, the intensity of the light transmitted through the second polarizing plate differs for each wavelength, and the color of the light transmitted through the second polarizing plate differs depending on the intensity bias.
  • FIGS. 11A and 11B are explanatory diagrams for explaining a mechanism in which rainbow unevenness occurs.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating a case where the birefringent substrate 300 is viewed from the front
  • FIG. 11B is a diagram illustrating a case where the birefringent substrate 300 is viewed from an oblique direction.
  • FIGS. 11A and 11B show how the observer O visually recognizes the light split into P-polarized light Lp and S-polarized light Ls by the birefringent substrate 300.
  • 11A and 11B show the case where the intensity of the P-polarized light Lp and the intensity of the S-polarized light Ls are the same.
  • the light emitted in the direction perpendicular to the emission end face 300a is incident on the eyes of the observer O. . That is, the P-polarized light Lp and the S-polarized light Ls that have traveled in the birefringent substrate 300 in the direction perpendicular to the exit end face 300a are emitted from the exit end face 300a. Both the P-polarized light Lp and the S-polarized light Ls incident perpendicularly to the exit end face 300a have the same reflectance at the exit end face 300a.
  • the intensity of the P-polarized light Lp entering the eye of the observer O is the same as the intensity of the S-polarized light Ls. Accordingly, the rainbow unevenness does not occur in the light emitted from the birefringent substrate 300 on the exit end face 300a.
  • the reflectance is different between P-polarized light and S-polarized light depending on the angle of incidence on the boundary surface. More specifically, the reflectance of S-polarized light is larger than the reflectance of P-polarized light. Therefore, the intensity of the reflected light reflected by the exit end face 300a differs between the P-polarized light Lp and the S-polarized light Ls. For example, as shown in FIG. 11B, the intensity of the reflected light Lsr of S-polarized light Ls is greater than the intensity of the reflected light Lpr of P-polarized light Lp.
  • the intensity of the P-polarized light Lp is larger between the P-polarized light Lp and the S-polarized light Ls that are refracted at the exit end face 300a and enter the eyes of the observer O.
  • the exit end face 300a has a function as a polarizing plate. Thereby, a rainbow nonuniformity arises.
  • FIG. 12A and 12B are graphs showing light transmission spectra when the light control member is observed obliquely.
  • FIG. 12A shows the case where a conventional base material, that is, a light control member using a birefringent base material having a phase difference of 1000 nm to 4000 nm is observed as a base material provided on the light emission side of the light control member.
  • FIG. 12B shows a case where the light control member 9 of the present embodiment provided with the high birefringence substrate 39 is observed.
  • the horizontal axis indicates the wavelength
  • the vertical axis indicates the intensity of the emitted light.
  • the intensity of light changes such that peaks and valleys of the transmission spectrum appear alternately with respect to the change in wavelength. This is because the ratio between the P-polarized light Lp and the S-polarized light Ls changes periodically according to the wavelength. The period of this change, that is, the pitch between the peaks and valleys of the transmission spectrum becomes smaller as the phase difference increases.
  • the phase difference is relatively small and the pitch between the peaks and valleys of the transmission spectrum is large. Therefore, for example, in the red wavelength range (first wavelength range) RA corresponding to red light and the blue wavelength range (third wavelength range) BA corresponding to blue light, a peak of the transmission spectrum is included.
  • the green wavelength range (second wavelength range) GA corresponding to green light the peak of the transmission spectrum is not included, and the valley of the spectrum is included. In such a case, the intensity of red and blue light among the light incident on the observer's eyes is high, whereas the intensity of green light is low. As a result, purple light enters the observer's eyes and rainbow irregularities are observed.
  • the phase difference is larger than that of the conventional birefringence substrate, and the peaks of the transmission spectrum are large.
  • the pitch between the valley and the valley is small. Therefore, a peak of the transmission spectrum is included in any of the red wavelength region RA, the green wavelength region GA, and the blue wavelength region BA.
  • the pitch of the light transmission spectrum decreases as the phase difference of the birefringent substrate increases. Specifically, if the phase difference of the birefringent substrate is 8000 nm or more, rainbow unevenness is effectively suppressed. be able to.
  • the transmission spectrum has at least a spectrum of each of the red wavelength range RA corresponding to red light, the green wavelength range GA corresponding to green light, and the blue wavelength range BA corresponding to blue light.
  • Rainbow irregularity can be suppressed by using a birefringent base material that includes one or more sets of mountains and valleys.
  • Each wavelength range RA, GA, BA differs depending on the type of light source used.
  • FIG. 13 is a diagram showing a spectral spectrum of the LED.
  • FIG. 14 is a diagram showing a spectrum of a cold cathode fluorescent tube. As shown in FIG. 13, a spectrum peak exists with a certain band width for each light color (red, green, blue). That is, each wavelength region RA, GA, BA has a certain width.
  • an LED when an LED is used as a light source, by setting the phase difference of the birefringent substrate to 8000 nm or more as described above, it is possible to include one or more sets of spectral valleys in each wavelength region RA, GA, BA. .
  • the emission spectrum of the light source of the cold cathode fluorescent tube has a discontinuous emission spectrum having a peak at a specific wavelength, it is preferable to use an LED as the light source of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing the simulation conditions of this example.
  • the intensity of light for each wavelength incident on the eye of the observer O was obtained by simulation.
  • the direction of the absorption axis of the second polarizing plate 210 was the direction D1. That is, the vibration direction of the light that passes through the second polarizing plate 210 and enters the light control member 220 is a direction orthogonal to the direction D1.
  • the degree of polarization of the second polarizing plate 210 was 100%.
  • the slow axis of the birefringent substrate 390 was set to a direction D2 which is inclined by an angle theta 4 with respect to the direction D1.
  • the observation angle ⁇ 3 of the observer O was 60 °, and the tilt angle ⁇ 4 of the slow axis was 45 °.
  • CIE International Commission on Illumination
  • the light of 316 C light source was used.
  • the C light source is one of the standard light source standards defined by the CIE.
  • the values of x and y define the color, and the C light source is a white light source.
  • the phase difference R of the birefringent substrate 390 was changed in the range of 0 nm to 16000 nm, and the transmission spectrum and the color of light observed in each case were determined by simulation.
  • values of deviations ⁇ x and ⁇ y of the xy value of the CIE chromaticity diagram with respect to the light L3 were obtained.
  • the results are shown in FIGS. 16A to 16E, FIGS. 17A to 17E, and Table 1.
  • 16A to 16E and FIGS. 17A to 17E the horizontal axis indicates the wavelength (nm) of light
  • the vertical axis indicates the relative intensity (%) of transmitted light. Yes.
  • the intensity of light when the light L3 incident on the second polarizing plate 210 passes through the air was set to 100%.
  • phase difference R when the phase difference R is 8000 nm to 16000 nm, it can be seen that the values of ⁇ x and ⁇ y are both 0.000. Therefore, light having substantially the same color as the color of the light L3 is observed, and it is confirmed that rainbow unevenness is suppressed.
  • FIGS. 17A to 17E when the phase difference R is 8000 nm or more, the pitch of the peaks and valleys of the spectrum is sufficiently small, and the peaks and valleys of the transmission spectrum are obtained in each wavelength region of the spectrum of the light source. This is thought to be because more than one set is included.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that a plurality of tapered light diffusion portions 410 are provided instead of the light diffusion portion 41.
  • symbol similar to the said embodiment is attached
  • the liquid crystal display device 1A includes a light-transmissive high birefringence base 39 and one surface of the high birefringence base 39 (the side opposite to the viewing side).
  • a plurality of light diffusing portions 410 disposed in a partial region of the surface), and a wavelength control layer 400 disposed in a remaining region excluding the partial region where the light diffusing portion 410 is disposed. .
  • the light diffusing unit 410 is made of an organic material having light transmissivity and photosensitivity such as acrylic resin or epoxy resin.
  • the light diffusing unit 410 is made of an acrylic resin having a refractive index of 1.50.
  • the total light transmittance of the light diffusing portion 410 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 light diffusing unit 410 has a circular horizontal cross section (XY cross section).
  • the light diffusing unit 410 has a small area of the light exit end face on the side of the high birefringence base 39 and a large area of the light entrance end face on the side opposite to the high birefringence base 39 (on the liquid crystal panel 2 side).
  • the area of the horizontal cross section gradually increases from the side toward the light incident end face.
  • the light diffusing portion 410 has a so-called reverse-tapered truncated cone shape when viewed from the high birefringence substrate 39 side.
  • the material of the light diffusion unit 410 is the same as that of the light diffusion unit 41 in the first embodiment.
  • the wavelength control layer 400 is formed in a region other than the formation region of the plurality of light diffusion portions 410 in the surface of the high birefringence base 39 on the light diffusion portion 410 side.
  • the wavelength control layer 400 is made of a resin material colored in black, and has a function as a light shielding layer.
  • the material of the wavelength control layer 400 is the same as that of the wavelength control layer 40 in the first embodiment.
  • the wavelength control layer 400 formed in a region other than the formation region of the plurality of light diffusion portions 410 in the surface on the light diffusion portion 410 side of the high birefringence substrate 39 is substantially other than the formation region of the light diffusion portion 410.
  • the wavelength control layer 400 formed in the region is included. “Wavelength control layer 400 generally formed in a region other than the region where light diffusing portion 410 is formed” means that wavelength control layer 400 formed so as to partially overlap light diffusing portion 410 is included.
  • the light control member 9A of the liquid crystal display device 1A of the present embodiment can be manufactured in the same manner using the manufacturing method and the manufacturing apparatus 500 described in the first embodiment.
  • the high birefringence base material 39 is used as the base material of the light control member 9A as in the first embodiment, a liquid crystal display that suppresses rainbow unevenness and has excellent viewing angle characteristics. A device is obtained.
  • the third embodiment differs from the first embodiment in that a conventionally used base material 50 is provided between the high birefringence base material 39 and the light diffusion portion 41.
  • the liquid crystal display device 60 of the present embodiment has a configuration in which the high birefringence base material 39 is provided on the surface of the base material 50 of the conventional liquid crystal display device 1B.
  • symbol similar to the said embodiment is attached
  • FIG. 19 is a longitudinal sectional view showing the liquid crystal display device 60 of the present embodiment.
  • the liquid crystal display device 60 of this embodiment includes a liquid crystal panel 2, a backlight 8 (illumination device), and a light control member 9B (light diffusion member, viewing angle widening member).
  • the light control member 9 ⁇ / b> B includes a high birefringence base 39, a light transmissive base 50, a plurality of wavelength control layers 40, and a light diffusion portion 41.
  • a base material 50 is provided on the viewing side ( ⁇ Z side) of the light diffusion portion 41, and a high birefringence base material 39 is fixed on the base material 50 via an adhesive layer 43.
  • the light control member 9 ⁇ / b> D configured by the base material 50, the light diffusion portion 41, and the wavelength control layer 40 has the same configuration as the conventional light control member.
  • the substrate 50 is preferably made of a transparent resin such as polyethylene terephthalate (PET), triacetyl cellulose (TAC), polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES) film, and the like. Used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • TAC triacetyl cellulose
  • PC polycarbonate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PES polyethersulfone
  • the base material 50 serves as a base when the materials for the wavelength control layer 40 and the light diffusion portion 41 are applied in the manufacturing process according to the first embodiment described above.
  • the base material 50 needs to have heat resistance and mechanical strength in a heat treatment step during the manufacturing process.
  • the thickness of the base material 50 is preferably thin enough that the heat resistance and mechanical strength are not impaired. The reason is that there is a possibility that display blur may occur as the thickness of the substrate 50 increases.
  • the total light transmittance of the substrate 50 is preferably 90% or more as defined in 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 phase difference of the substrate 50 is, for example, about 1000 nm to 4000 nm.
  • the liquid crystal display device can be manufactured by providing the high birefringence material on the surface of the base material 50 in the light control member 9B, as compared with the conventional liquid crystal display device 1B.
  • the fourth embodiment is different from the third embodiment in that a high birefringence base material 39 is provided on the liquid crystal panel 2 side of the light diffusion portion 41.
  • symbol similar to the said embodiment is attached
  • FIG. 20 is a longitudinal sectional view showing a liquid crystal display device 60A of the present embodiment.
  • the liquid crystal display device 60A of the present embodiment includes the liquid crystal panel 2, a backlight 8 (illumination device), and a light control member 9C (light diffusion member, viewing angle widening member).
  • the light control member 9 ⁇ / b> C includes a high birefringence base 39, a light transmissive base 50, a plurality of wavelength control layers 40, and a light diffusion portion 41.
  • a base material 50 is provided on the viewing side ( ⁇ Z side) of the light diffusion portion 41, and a high birefringence base material 39 is fixed on the base material 50 via an adhesive layer 43.
  • the light control member 9 ⁇ / b> D configured by the base material 50 and the light diffusion portion 41 is a conventional light control member.
  • the high birefringence substrate is provided as in the first embodiment, a rainbow unevenness is suppressed and a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics can be obtained.
  • the high birefringence base 39 is provided on the back side (+ Z side) of the conventional light control member 9D, the high birefringence base 39 is bonded to the conventional light control member to thereby generate light.
  • a control member can be manufactured and is simple.
  • the fifth embodiment is different from the liquid crystal display device 1 of the first embodiment in that a touch panel is provided.
  • symbol similar to the said embodiment is attached
  • FIG. 21 is a longitudinal sectional view showing a liquid crystal display device 90 of the fifth embodiment.
  • the liquid crystal display device 90 of the present embodiment has the same configuration from the backlight 8 to the light control member 9 as in the first embodiment.
  • the touch panel 91 (information input device) is arrange
  • the high birefringence base material 39 constituting the light control member 9 is referred to as “light control film base material”.
  • the touch panel 91 is affixed on the light control film base material 39 by an adhesive 92 such as a double-sided tape at the periphery of the light control film base material 39.
  • a gap corresponding to the thickness of the adhesive 92 is formed between the touch panel 91 and the light control film substrate 39. That is, an air layer 93 exists between the touch panel 91 and the light control film substrate 39.
  • the touch panel 91 includes a base 94 and a position detection electrode 95.
  • the base material 94 constituting the touch panel 91 is referred to as a “touch panel base material”.
  • a position detecting electrode 95 made of a transparent conductive material such as ITO or ATO (Antimony-doped Tin Oxide) is formed on one surface of a touch panel base 94 made of glass or the like.
  • the position detection electrode 95 is formed by sputtering of ITO, ATO or the like, and has a uniform sheet resistance of about several hundred to 2 k ⁇ / ⁇ .
  • a capacitive touch panel 91 is used.
  • minute voltages are applied to four corners of the position detection electrode 95 when the touch panel 91 is viewed in plan.
  • the point touched by the finger is grounded via the capacitance of the human body.
  • the position detection circuit measures this voltage change as a current change, and detects the ground point, that is, the position touched by the finger from the measured value.
  • the touch panel applicable to this embodiment is not restricted to a capacitive system, Arbitrary touch panels, such as a resistive film system, an ultrasonic system, an optical system, are applicable.
  • the liquid crystal display device 90 of this embodiment since the light control member 9 similar to that of the first embodiment is provided, the rainbow unevenness is suppressed, the viewing angle characteristics are excellent, and the information input function is further provided. Can be realized. For example, when the user touches the touch panel 91 with a finger or a pen while viewing an image with a wide viewing angle, information can be input to the information processing apparatus or the like in an interactive manner.
  • FIG. 22 is a longitudinal sectional view showing a liquid crystal display device 90A of the present embodiment.
  • the liquid crystal display device 90A of the present embodiment is provided with a touch panel 91A on the viewing side of the conventional liquid crystal display device 1B. More specifically, the touch panel 91A is disposed on the viewing side of the base material 50 of the light control member 9D.
  • the basic configuration of the touch panel 91A is the same as that of the touch panel 91, and is different only in that a high birefringence substrate 39 is provided as a touch panel substrate.
  • liquid crystal display device 90A of the present embodiment since the high birefringence substrate 39 is provided as the touch panel substrate of the touch panel 91A, rainbow unevenness can be suppressed and viewing angle characteristics can be improved. Furthermore, as in the fifth embodiment, a liquid crystal display device having an information input function can be obtained.
  • the seventh embodiment differs from the first embodiment in that a light scattering portion is provided.
  • symbol similar to the said embodiment is attached
  • the scattering film 52 (light scattering layer) has an adhesive layer on the surface of the high birefringence base 39 on the viewing side. 53 is fixed.
  • the scattering film 52 is obtained by dispersing a large number of light scattering bodies 54 such as acrylic beads in a binder resin such as an acrylic resin.
  • the thickness of the scattering film 52 is about 20 ⁇ m as an example.
  • the diameter of the spherical light scatterer 54 is, for example, about 0.5 to 20 ⁇ m.
  • the thickness of the adhesion layer 53 is about 25 micrometers as an example.
  • the scattering film 52 functions as an isotropic scattering material. That is, the scattering film 52 performs the function of isotropically scattering the light whose emission angle is controlled by the light diffusing unit 41 and further widening the light.
  • the light scatterer 54 is not limited to acrylic beads, and is made of acrylic polymer, olefin polymer, vinyl polymer, cellulose polymer, amide polymer, fluorine polymer, urethane polymer, silicon polymer, imide polymer, or the like. You may be comprised with transparent materials, such as a resin piece or glass bead. In addition to these transparent materials, scatterers and reflectors that do not absorb light can be used. Or you may comprise the light-scattering body 54 by the bubble diffused in the light-diffusion part 41. FIG.
  • the individual light scatterers 54 may be formed in various shapes such as a spherical shape, an elliptical spherical shape, a flat plate shape, and a polygonal cube. The size of the light scatterer 54 may be uniform or non-uniform.
  • the scattering film 52 also serves as an antiglare layer (antiglare layer).
  • the antiglare treatment layer can also be formed, for example, by subjecting the high birefringence base material 39 to sandblast treatment, emboss treatment, or the like.
  • the anti-glare treatment is performed by bonding a scattering film 52 including a plurality of light scattering bodies 54 to one surface of the high birefringence substrate 39. According to this configuration, since the scattering film 52 functions as an antiglare treatment layer, it is not necessary to newly provide an antiglare treatment layer. Thereby, simplification and thickness reduction of an apparatus can be achieved.
  • the scattering film 52 is arrange
  • the adhesive layer 53 itself may have light scattering properties. This configuration can be realized, for example, by dispersing a large number of light scatterers in the adhesive layer 53.
  • an adhesive substance corresponding to the object to be bonded such as rubber, acrylic, silicon, vinyl alkyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylamide, or cellulose adhesive is used. be able to.
  • an adhesive substance having excellent transparency and weather resistance is preferably used.
  • the adhesive layer 53 is preferably protected with a separator or the like until it is used.
  • the scattering film 52 is disposed on the outermost surface of the light control member 807 as shown in FIG. Therefore, the light LA, LB, LC incident on the light incident end face 41 b of the light diffusing portion 41 is scattered isotropically by the scattering film 52 after the emission angle is controlled by the light diffusing portion 41. As a result, light of various angles is emitted from the scattering film 52.
  • the scattering film 52 is incident from the upper surface of the scattering film 52 (the surface 52f opposite to the light diffusion portion 41), and a base material such as a binder resin and the light scattering body 54.
  • the light whose direction of travel is changed by being reflected at the interface with the light or being refracted by the light scatterer 54 is forward scattered.
  • light that is scattered forward is indicated by a solid arrow.
  • the backscattered light is indicated by a dashed arrow, but this kind of light is not generated.
  • Such total reflection conditions can be satisfied, for example, by appropriately changing the size of the particles of the light scatterer 54 included in the scattering film 52.
  • the present embodiment in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to obtain a display with higher luminance and higher contrast.
  • the scattering film 52 is disposed on the outermost surface of the light control member 807, the light diffusion angle can be prevented from being concentrated in a certain direction.
  • the light control member 807 can make the light diffusion characteristic more gentle, and can obtain a bright display with a wide viewing angle.
  • a light scatterer 54 may be provided in the high birefringence substrate 39 so that the high birefringence substrate 39 itself functions as a light scattering layer.
  • a light scatterer 54 is provided in a hard coat layer (protective layer) 55 provided on the viewing side surface of the high birefringence substrate 39, and the hard coat layer 55 itself is attached. You may make it function as a light-scattering layer.
  • FIG. 24A a light scatterer 54 may be provided in the high birefringence substrate 39 so that the high birefringence substrate 39 itself functions as a light scattering layer.
  • a hard coat layer (protective layer) 55 provided on the viewing side surface of the high birefringence substrate 39, and the hard coat layer 55 itself is attached. You may make it function as a light-scattering layer.
  • a scattering film 52 may be disposed between the high birefringence base material 39 and the light diffusion portion 41.
  • a light scatterer 54 may be provided in the light diffusion portion 41.
  • a light scatterer 54 is provided in an adhesive layer 43 that bonds (adheres) the light control member 807 and the liquid crystal panel 2, and the adhesive layer 43 itself is used as the light scattering layer. It may be made to function as. Furthermore, at least two types of the configurations shown in FIGS. 24A to 24E may be combined.
  • the eighth embodiment differs from the first embodiment in that the shape of the wavelength control layer 40 in the light control member is an ellipse.
  • symbol similar to the said embodiment is attached
  • 25A to 25D are plan views showing the light control members 509A to 509D of this embodiment.
  • the planar shape of the wavelength control layer 540A is an elliptical shape.
  • the major axes of some of the wavelength control layers 540B out of the plurality of wavelength control layers 540B are oriented in a different direction from the major axes of the other wavelength control layers 540B.
  • the planar view shape of the wavelength control layer 540C is an ellipse, but is not particularly limited, and may be a circle or a polygon.
  • a part of the wavelength control layers 540D among the plurality of wavelength control layers 540D has a rectangular shape.
  • the shape of a part of the wavelength control layers 540D among the plurality of wavelength control layers 540D may be any shape.
  • the shape may be a circle or many other than a rectangle. It may be a square or a semicircle.
  • the light control members 509A to 509D of the present embodiment are used, it is possible to suppress the occurrence of rainbow unevenness when the display screen is viewed obliquely, and it is possible to realize a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics.
  • the wavelength control layers 40 and 400 are exemplified as those having a function as a light shielding layer by adding a UV absorber to a black black resist, but the wavelength control layer of the present invention is a light shielding layer. It does not need to have the function as.
  • a resin having a high light transmittance (not having a light shielding property) in the visible light region as a wavelength control layer A material containing an ultraviolet absorber may be used.
  • the wavelength control layer may be configured to be colored in a color other than black (for example, blue, red, yellow, etc.).
  • the present invention can be applied to portable electronic devices such as cellular phones, displays for televisions, personal computers, and the like.
  • Liquid crystal display device 2 Liquid crystal panel (display) 9, 9A, 9B, 9C, 509A, 509B, 509C, 509D, 807
  • Light control member light diffusion member, viewing angle widening member
  • High birefringence base material 40, 400, 540A, 540B, 540C, 540D Wavelength control layer 41, 410 Light diffusion part 41a Light emission end face 41b Light incident end face 50 Base material

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Abstract

 光透過性及び複屈折性を有する基材と、前記基材の一方面に形成された複数の波長制御層と、前記基材の前記一方面のうち前記波長制御層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部と、前記基材よりも位相差が大きい高複屈折基材と、を備え、前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有するとともに前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記波長制御層の層厚よりも大きく、前記高複屈折基材は、偏光板に挟んだ時に透過スペクトルが、赤色光に対応する第一波長域、緑色光に対応する第二波長域、及び青色光に対応する第三波長域のそれぞれについて、少なくともスペクトルの山谷を1組以上含む光拡散部材。

Description

光拡散部材及び表示装置
 本発明は、光拡散部材及び表示装置に関する。
 本願は、2013年7月10日に、日本に出願された特願2013-144806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、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。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の拡散角度を制御するための部材(以下、光拡散部材と称する)を表示体の視認側に備える構成が提案されている。
 例えば、下記の特許文献1には、光拡散層に断面がV字状の溝が設けられ、溝の一部に光吸収層が設けられた光拡散シートが開示されている。光拡散シートにおいて、光拡散層の光入射側および光射出側にはポリエチレンテレフタレート(PET:PolyEthylene Terephthalate)等からなる透明なシートが配置されている。光拡散層に対して垂直に入射した光の一部は、溝の壁面で全反射した後、射出される。これにより、光拡散シートから射出される光は拡散される。
特開2000-352608号公報
 一般に、上記のような光拡散シートに配置されるPET等の透明シートは、大量生産時の延伸によって、面内で1000nm~4000nmの位相差を有している。これにより、このような光拡散シートを液晶表示装置の光射出側に配置した場合、液晶表示装置を斜めから見ると、虹のようなムラ(虹ムラ)が生じ、視野角特性が低下してしまうという問題があった。
 本発明の一つの態様は、上記の従来技術の問題点に鑑みて成されたものであって、虹ムラを抑制でき、視認角特性に優れた光拡散部材及びそのような光拡散部材を備えた表示装置を提供することを目的の一つとする。
 本発明の一つの態様の光拡散部材は、光透過性及び複屈折性を有する基材と、前記基材の一方面に形成された複数の波長制御層と、前記基材の前記一方面のうち前記波長制御層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部と、前記基材よりも位相差が大きい高複屈折基材と、を備え、前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有するとともに前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記波長制御層の層厚よりも大きく、前記高複屈折基材は、偏光板に挟んだ時に透過スペクトルが、赤色光に対応する第一波長域、緑色光に対応する第二波長域、及び青色光に対応する第三波長域のそれぞれについて、少なくともスペクトルの山谷を1組以上含む。
 なお、前記基材の前記一方面のうち前記波長制御層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部とは、概ね波長制御層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部を含むものである。「概ね波長制御層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部」とは、一部分が波長制御層に重なった状態に形成された光拡散部を含むことを意味する。
 本発明の一つの態様の光拡散部材は、光透過性及び高複屈折性を有する基材と、前記基材の一方面に形成された複数の波長制御層と、前記基材の前記一方面のうち前記波長制御層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部と、を備え、前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有するとともに前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記波長制御層の層厚よりも大きく、前記高複屈折基材は、偏光板に挟んだ時に透過スペクトルが、赤色光に対応する第一波長域、緑色光に対応する第二波長域、及び青色光に対応する第三波長域のそれぞれについて、少なくともスペクトルの山谷を1組以上含む。
 本発明の一つの態様の光拡散部材は、光透過性及び高複屈折性を有する基材と、前記基材の一方面に形成された複数の光拡散部と、前記基材の前記一方面のうち前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された波長制御層と、を備え、前記光拡散部が、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有するとともに前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記波長制御層の層厚よりも大きく、前記高複屈折基材は、偏光板に挟んだ時に透過スペクトルが、赤色光に対応する第一波長域、緑色光に対応する第二波長域、及び青色光に対応する第三波長域のそれぞれについて、少なくともスペクトルの山谷を1組以上含む。
 なお、前記基材の前記一方面のうち前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された波長制御層とは、概ね光拡散部の形成領域以外の領域に形成された波長制御層を含むものである。「概ね光拡散部の形成領域以外の領域に形成された波長制御層」とは、一部分が光拡散部に重なった状態に形成された波長制御層を含むことを意味する。
 本発明の一つの態様の光拡散部材においては、前記高複屈折基材の位相差は、8000nm以上であってもよい。
 本発明の一つの態様の表示装置は、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、を含み、前記視野角拡大部材が、本発明の一つの態様の光拡散部材で構成されている。
 本発明の一つの態様によれば、虹ムラを抑制でき、視認角特性に優れた光拡散部材及びそのような光拡散部材を備え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を示す図であって、図1におけるA-A断面図である。 第1実施形態の液晶パネルを示す断面図である。 第1実施形態の光制御部材を示す図であって、図4(A)は、断面図、図4(B)は、平面図である。 位相差について説明する説明図である。 第1実施形態のバックライトを説明する図である。 第1実施形態の光制御部材の製造方法を、工程を追って示す斜視図である。 液晶パネルの画素と開口パターンとの配置関係を示す図である。 光制御部材の製造装置の一例を示す斜視図である。 光制御部材の製造装置の要部を示す斜視図である。 虹ムラの発生原理について説明する説明図である。 表示画面を斜めから見た際の光の透過スペクトルを示すグラフである。 LEDの分光スペクトルを示すグラフである。 冷陰極蛍光管の分光スペクトルを示すグラフである。 第1実施形態の実施例におけるシミュレーション条件を示す模式図である。 第1実施形態の実施例におけるシミュレーション結果を示すグラフである。 第1実施形態の実施例におけるシミュレーション結果を示すグラフである。 第2実施形態の液晶表示装置を示す斜視図である。 第3実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。 第4実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。 第5実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。 第6実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。 第7実施形態の光制御部材を示す断面図である。 第7実施形態の光制御部材を示す断面図である。 第8実施形態の光制御部材を示す平面図である。
[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14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(表示装置)1の例を挙げて説明する。以下の説明において、X軸は、液晶表示装置の画面と平行な方向と定義する。Y軸は、液晶表示装置の画面と平行で、X軸と直交する方向と定義する。Z軸は、液晶表示装置の厚さ方向と定義する。
 なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
 図1は、本実施形態の液晶表示装置1を示す斜視図である。図2は、液晶表示装置1を示す図であって、図1におけるA-A断面図である。
 本実施形態の液晶表示装置1は、図1及び図2に示すように、液晶パネル(表示体)2と、バックライト8(照明装置)と、光制御部材9(光拡散部材,視野角拡大部材)と、を備えている。液晶パネル2は、第1偏光板3と、第1位相差フィルム4(位相差板)と、液晶セル5と、第2位相差フィルム6(位相差板)と、第2偏光板7と、を備えている。図2では、液晶セル5を模式的に図示しているが、その詳細な構造については後述する。
 観察者は、液晶表示装置1の表示画像を光制御部材9を介して見ることになる。以下の説明では、光制御部材9が配置された側を視認側(-Z側)と称する。バックライト8が配置された側を背面側(+Z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8から射出された光を液晶パネル2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2から射出された光が光制御部材9を透過すると、射出光の配光分布が光制御部材9に入射する前より広がった状態となって光が光制御部材9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2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。ただし、本実施形態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。本実施形態に適用可能な液晶パネルは、例えば半透過型(透過・反射兼用型)液晶パネルであっても良い。さらには、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2の縦断面図(ZX面図)である。
 図3に示すように、液晶セル5は、TFT基板10と、カラーフィルター基板12と、液晶層11と、を有している。TFT基板10は、スイッチング素子基板として機能する。カラーフィルター基板12は、TFT基板10に対向して配置されている。液晶層11は、TFT基板10とカラーフィルター基板12との間に挟持されている。
 液晶層11は、TFT基板10と、カラーフィルター基板12と、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。シール部材は、TFT基板10とカラーフィルター基板12とを所定の間隔をおいて貼り合わせる。
 本実施形態の液晶パネル2は、例えばTN(Twisted Nematic)モードで表示を行う。液晶層11には誘電率異方性が負の液晶が用いられる。TFT基板10とカラーフィルター基板12との間には、スペーサー13が配置されている。スペーサー13は球状あるいは柱状である。スペーサー13は、TFT基板10とカラーフィルター基板12との間の間隔を一定に保持する。
 本実施形態の液晶パネル2の表示モードは、上記のTNモードに限定されず、例えばVA(Vertical Alignment,垂直配向)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In-Plane Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード等であってもよい。
 図3においては図示しないが、TFT基板10には、複数の画素がマトリクス状に配置されている。
 画素は、表示の基本単位である。TFT基板10には、複数のソースバスラインが、互いに平行に延在するように形成されている。TFT基板10には、複数のゲートバスラインが、互いに平行に延在するように形成されている。複数のゲートバスラインは、複数のソースバスラインと直交している。TFT基板10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ている。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、TFT19のソース電極17に接続されている。ゲートバスラインは、TFT19のゲート電極16に接続されている。
 TFT基板10を構成する透明基板14の液晶層11側(-Z側)の面には、半導体層15、ゲート電極16、ソース電極17、ドレイン電極18等を有するTFT19が形成されている。透明基板14としては、例えばガラス基板を用いることができる。
 透明基板14上には、半導体層15が形成されている。半導体層15の材料としては、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)等の半導体材料が用いられる。
 透明基板14上には、半導体層15を覆うようにゲート絶縁膜20が形成されている。
 ゲート絶縁膜20の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等が用いられる。
 ゲート絶縁膜20上には、半導体層15と対向するようにゲート電極16が形成されている。ゲート電極16の材料としては、例えばW(タングステン)/TaN(窒化タンタル)の積層膜、Mo(モリブデン)、Ti(チタン)、Al(アルミニウム)等が用いられる。
 ゲート絶縁膜20上には、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上には、ソース電極17およびドレイン電極18が形成されている。第1層間絶縁膜21とゲート絶縁膜20とには、コンタクトホール22およびコンタクトホール23が、第1層間絶縁膜21とゲート絶縁膜20とを貫通して形成されている。
 ソース電極17は、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。ドレイン電極18は、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上には、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上には、画素電極25が形成されている。第2層間絶縁膜24には、コンタクトホール26が第2層間絶縁膜24を貫通して形成されている。画素電極25は、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。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。なお、TFT19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。
 画素電極25を覆うように第2層間絶縁膜24上の全面に第1の垂直配向膜27が形成されている。第1の垂直配向膜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。第1の垂直配向膜27は、いわゆる垂直配向膜である。本実施形態では、光配向技術を用いて第1の垂直配向膜27に配向処理を施している。つまり、本実施形態では第1の垂直配向膜27として光配向膜を用いている。
 一方、カラーフィルター基板12を構成する透明基板29の液晶層11側(+Z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、第2の垂直配向膜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する。ブラックマトリクス30は、例えば、Cr(クロム)やCr/酸化Crの多層膜等の金属、もしくはカーボン粒子を感光性樹脂に分散させたフォトレジストで形成されている。
 カラーフィルター31には、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色の色素が含まれている。TFT基板10上の一つの画素電極25に、R,G,Bのいずれか一つのカラーフィルター31が対向して配置されている。なお、カラーフィルター31は、R,G,Bの3色以上の多色構成としても良い。
 平坦化層32は、ブラックマトリクス30およびカラーフィルター31を覆う絶縁膜で構成されている。平坦化層32は、ブラックマトリクス30およびカラーフィルター31によってできる段差を緩和して平坦化する機能を有している。
 平坦化層32上、すなわち、平坦化層32の液晶層11側(+Z側)には対向電極33が形成されている。対向電極33の材料としては、画素電極25と同様の透明導電性材料が用いられる。
 対向電極33上の全面、すなわち、対向電極33の液晶層11側(+Z側)の全面には第2の垂直配向膜34が形成されている。第2の垂直配向膜34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。第2の垂直配向膜34は、いわゆる垂直配向膜である。本実施形態では、光配向技術を用いて第2の垂直配向膜34に配向処理を施している。すなわち、本実施形態では第2の垂直配向膜34として光配向膜を用いている。
 液晶セル5の背面側(+Z側)、すなわち、バックライト8と液晶セル5との間には、第1偏光板3が設けられている。第1偏光板3は、偏光子として機能する。液晶セル5の視認側(-Z側)、すなわち、液晶セル5と光制御部材9との間には、第2偏光板7が設けられている。第2偏光板7は、偏光子として機能する。第1偏光板3の透過軸と第2偏光板7の透過軸とは、クロスニコルの配置となっている。
 第1偏光板3と液晶セル5との間には、光の位相差を補償するための第1位相差フィルム4が設けられている。第2偏光板7と液晶セル5との間には、光の位相差を補償するための第2位相差フィルム6が設けられている。
 本実施形態の位相差フィルム(第1位相差フィルム4、第2位相差フィルム6)としては、一例として富士フィルム社製のWVフィルムが用いられる。
 次に、バックライト8について説明する。
 照明装置であるバックライト8は、図2に示すように、光源36と、導光体37と、を備えている。光源36は、導光体37の端面に配置されている。光源36としては、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diode,以下、LEDと略記する)、冷陰極蛍光管等が用いられる。
 本実施形態のバックライト8は、エッジライト型のバックライトである。
 導光体37は、光源36から射出された光を液晶パネル2に導く機能を有する。導光体37の材料としては、例えば、アクリル樹脂等の樹脂材料が用いられる。
 光源36から導光体37の端面に入射した光は、導光体37の内部を全反射して伝播し、導光体37の上面(光射出面)、言い換えると導光体37の液晶パネル2側(-Z側)の面から概ね均一な強度で射出される。図示はしないが、導光体37の上面には、散乱シート及びプリズムシートが配置されており、導光体37の下面には、散乱シートが配置されている。導光体37の上面から射出された光は、散乱シートにより散乱した後、プリズムシートによって集光され、概ね平行化されて射出される。
 散乱シートとしては、白色PETを用いてもよい。プリズムシートとしては、例えば、住友3M社製のBEF(商品名)を用いてもよい。
 本実施形態において、バックライト8は指向性を有する必要はない。本実施形態のバックライト8としては、光の射出方向を制御して、指向性がある程度緩やかに設定されたバックライトを用いる。
 なお、本実施形態において、バックライト8が指向性を有していても構わない。
 また、バックライト8は、直下型のバックライトであってもよい。
 次に、光制御部材9について詳細に説明する。
 図4(A)は、光制御部材9の断面図(ZX断面図)である。図4(B)は、光制御部材9の平面図(XY平面図)である。なお、図4(B)においては、高複屈折基材39の図示を省略している。
 光制御部材9は、図4(A)に示すように、高複屈折基材39と、複数の波長制御層40と、光拡散部41と、を備えている。複数の波長制御層40は、高複屈折基材39の背面側(+Z側)の面(一方面)に形成されている。光拡散部41は、図4(B)に示すように、高複屈折基材39の背面側の面のうち波長制御層40の形成領域以外の領域に形成されている。言い換えると、複数の波長制御層40は、高複屈折基材39の背面側の面のうち光拡散部41の形成領域以外の領域に形成されている。
 なお、高複屈折基材39の背面側の面のうち光拡散部41の形成領域以外の領域に形成された波長制御層40とは、概ね光拡散部41の形成領域以外の領域に形成された波長制御層40を含むものである。「概ね光拡散部41の形成領域以外の領域に形成された波長制御層40」とは、一部分が光拡散部41に重なった状態に形成された波長制御層40を含むことを意味する。
 光制御部材9は、図2に示すように、光拡散部41を第2偏光板7(背面側)に向け、高複屈折基材39を視認側に向けて第2偏光板7上に配置される。光制御部材9は、接着剤層43を介して第2偏光板7に固定される。
 高複屈折基材39は、高複屈折性を有する透明フィルムである。言い換えると、高複屈折基材39は、面内の位相差が大きい透明フィルムである。高複屈折基材39としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、シクロオレフィンポリマー等で構成されるフィルムを用いることができる。
 図5は、位相差について説明する説明図である。図5において複屈折基材200上の矢印は、分離された光の振動方向をそれぞれ示している。
 位相差Rは、複屈折基材200の面内の屈折率n1及び屈折率n2と、複屈折基材200の厚みdと、によって、位相差R=(n1-n2)d、として表される。
 例えば上記の材質で構成された無配向のシートをガラス転移温度以上の温度において一方向、もしくは二方向に延伸することで、特定の位相差を有する複屈折フィルムが得られる。このような複屈折フィルムの位相差を特定範囲に制御する為には、延伸倍率や延伸温度、フィルムの厚みを適宜設定することにより行なうことができる。例えば、延伸倍率を高くするほど、延伸温度を低くするほど、またはフィルムの厚みを厚くするほど、大きい位相差を有する高複屈折フィルムが得られやすい。
 高複屈折基材39は、光制御部材9の製造プロセスにおいて、波長制御層40や光拡散部41の材料を塗布する際の下地となる。高複屈折基材39は、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つつ、上述したようにして高複屈折性を得られやすい程度の厚みを有することが好ましい。ただし、一方で、高複屈折基材39の厚みは厚くなり過ぎないことが好ましい。その理由は、高複屈折基材39の厚みが厚くなる程、表示のボヤケが生じる虞があるからである。また、高複屈折基材39の折り曲げ性が低下するため、光制御部材9を液晶パネル2に貼合しにくくなる。高複屈折基材39の具体的な厚みとしては、例えば、25μm~500μmである。
 高複屈折基材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で、位相差Rが8000nmのポリエチレンテレフタレート(PET)製フィルムを用いる。
 波長制御層40は、図4(B)に示すように、高複屈折基材39の主面の法線方向(Z軸方向)から見てランダムに配置されている。本実施形態においては、波長制御層40の平面視形状は、円形状である。波長制御層40は、一例として、ブラックレジスト、黒色インク等の光吸収性および感光性を有する有機材料で構成されている。さらにこれらのインクに紫外線吸収剤を含んでいても良い。その他、Cr(クロム)やCr/酸化Crの多層膜等の金属膜を用いても良い。
 高複屈折基材39の背面側の面の全面積に対する波長制御層40の占有面積の割合は、例えば30%±10%である。
 光拡散部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、光拡散部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。
 光拡散部41は、図4(A)に示すように、光射出端面41aと、光入射端面41bと、反射面41cと、を有する。光射出端面41aは、高複屈折基材39に接する面である。光入射端面41bは、光射出端面41aと対向する面である。反射面41cは、光拡散部41のテーパ状の側面である。反射面41cは、光入射端面41bから入射した光を反射する面である。光入射端面41bの面積は、光射出端面41aの面積よりも大きい。
 光制御部材9は、図2に示すように、高複屈折基材39が視認側に向くように配置される。そのため、光拡散部41の2つの対向面のうち、面積の小さい方の面が光射出端面41aとなる。一方、面積の大きい方の面が光入射端面41bとなる。
 光拡散部41は、光制御部材9において光の透過に寄与する部分である。図4(A)に示すように、光拡散部41に入射した光L1は、光拡散部41の反射面41cで全反射しつつ、光拡散部41の内部に略閉じこめられた状態で導光し、光射出端面41aから射出される。
 図6(A),(B)は、バックライトから射出される光と光拡散部41の反射面41cとの関係を説明する説明図である。
 図6(A)に示すようにθ:バックライトからの射出角度、θ:光拡散部41のテーパ角度と定義する。光拡散部41に入射した光Laはテーパ部で全反射を起こし、高複屈折基材39表面から視認側へ射出されるが、入射角度の大きい光Lbは、テーパ部で全反射せず透過し、入射光の損失が発生する場合がある。
 図6(B)にバックライトからの射出角度θと臨界角となるテーパ角度θとの関係を示す。
 例えば、バックライトからの射出角度θが30°の光は、光拡散部41の形成材料である透明樹脂の屈折率がn=1.5であり、光拡散部41のテーパ角度θが60°未満の場合、テーパ形状で全反射せずに透過し、光の損失が発生する。射出角度θが±30°以内の光を損失無く、テーパ形状で全反射させるためには、光拡散部41のテーパ角度は60°以上、90°未満が望ましい。
 光拡散部41の反射面41cのテーパ角度θは、一例として80°±5°程度である。本実施形態においては、光拡散部41のテーパ角度θは、82°とした。
 本実施形態において、光拡散部41の反射面41cのテーパ角度θは一定になっている。
 なお、光拡散部41の反射面41cのテーパ角度θは、上記範囲に限定されず、入射光が光制御部材9から射出する際に、入射光を十分に拡散することが可能な角度であればよいことは言うまでもない。
 また、テーパ角度θは、光入射端面41bから光射出端面41aに向かうに従って、連続的に変化していてもよい。
 光拡散部41の光入射端面41bから光射出端面41aまでの高さは、波長制御層40の層厚よりも大きく設定されている。本実施形態の場合、波長制御層40の層厚は一例として150nm程度である。光拡散部41の光入射端面41bから光射出端面41aまでの高さは一例として20μm程度である。光拡散部41の反射面41cと波長制御層40とにより囲まれた部分は、中空部42となっている。中空部42には空気が存在している。
 なお、高複屈折基材39の屈折率と光拡散部41の屈折率とは略同等であることが望ましい。その理由は、以下による。例えば、高複屈折基材39の屈折率と光拡散部41の屈折率とが大きく異なる場合を考える。この場合、光入射端面41bから入射した光が光拡散部41から射出する際に、光拡散部41と高複屈折基材39との界面で不要な光の屈折や反射が生じることがある。この場合、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。
 本実施形態の場合、中空部42には空気が介在している。そのため、光拡散部41を例えば透明アクリル樹脂で形成したとすると、光拡散部41の反射面41cは透明アクリル樹脂と空気との界面となる。そのため、光拡散部41の内部と外部との界面の屈折率差が大きくなる。
 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小さくなり、光拡散部41の反射面41cで光が全反射する入射角範囲が広くなる。その結果、光の損失がより抑えられ、高い輝度を得ることができる。
 なお、中空部42には、空気に代えて、他の低屈折率材料、例えば、アルゴン、窒素等の不活性ガスが充填されていても良い。もしくは、中空部42の内部が真空状態であっても良い。これらの場合も、上記の効果が得られる。
 次に、上記構成の液晶表示装置1の製造方法について説明する。
 図7(A)から図7(E)は、光制御部材9の製造手順を示す図である。
 以下では、光制御部材9の製造工程を中心に説明する。
 液晶パネル2の製造工程の概略の一例を先に説明すると、最初に、TFT基板10とカラーフィルター基板12とをそれぞれ作製する。その後、TFT基板10のTFT19が形成された側の面とカラーフィルター基板12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10とカラーフィルター基板12とをシール部材を介して貼り合わせる。その後、TFT基板10とカラーフィルター基板12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。このようにしてできた液晶セル5の両面に、光学接着剤等を用いて第1位相差フィルム4、第2位相差フィルム6、第1偏光板3、第2偏光板7をそれぞれ貼り合わせる。
 以上の工程を経て、液晶パネル2が完成する。
 TFT基板10やカラーフィルター基板12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。
 最初に、図7(A)に示すように、10cm角で厚さが100μm、位相差が8000nmの高複屈折性を有するポリエチレンテレフタレートの高複屈折基材39を準備し、スピンコート法等を用いて、高複屈折基材39の一面に波長制御層40の材料として、カーボンおよび紫外線吸収剤(酸化チタン)を含有したブラックネガレジストを塗布し、膜厚150nmの塗膜44を形成する。
 次いで、上記の塗膜44を形成した高複屈折基材39をホットプレート上に載置し、温度90℃で塗膜のプリベークを行う。これにより、ブラックネガレジスト中の溶媒が揮発する。
 次いで、露光装置を用い、平面形状が円形の複数の開口パターン146が形成されたフォトマスク145を介して塗膜44に光L2を照射し、露光を行う。このとき、波長365nmのi線、波長404nmのh線、波長436nmのg線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は100mJ/cmとする。
 図7(A)に示すように、波長制御層40の形成時に用いるフォトマスク145は、ランダムに配置された複数の円形の開口パターン146を有している。言い換えると、開口パターン146同士の間隔は、規則的でも、周期的でもない。フォトマスク145を設計する際には、最初に開口パターン146を一定のピッチで規則的に配置しておき、次にランダム関数を用いて例えば開口パターン146の中心点等、各開口パターン146の基準位置データに揺らぎを持たせ、開口パターン146の位置をばらつかせることにより、ランダムに配置された複数の開口パターン146を有するフォトマスク145を製作することができる。
 図8は液晶セル5の画素100と開口パターン146との配置関係を示す図である。図8に示すように、液晶セル5の画素100と開口パターン146を平面的に見た場合、液晶セル5の1ドットに対応する部分に、開口パターン146の一部が少なくとも一つ位置するようにすることが望ましい。このとき、液晶セル5の1画素100は、赤(R)緑(G)青(B)の3ドット100R、100G、100Bからなる。これにより、1つの画素100内に少なくとも1つの光拡散部41が形成されるので、1つのドット100R、100G、100Bの情報を確実に広げた状態で視認者側に射出させることができる。
 上記のフォトマスク145を用いて露光を行った後、専用の現像液を用いてブラックネガレジストからなる塗膜44の現像を行い、100℃で乾燥し、図7(B)に示すように、平面形状が円形の複数の波長制御層40を高複屈折基材39の一方の面に形成する。本実施形態の場合、後の工程でブラックネガレジストからなる波長制御層40をマスクとして透明ネガレジストの露光を行い、中空部42を形成する。そのため、フォトマスク145の開口パターン146の位置が中空部42の形成位置に対応する。円形の波長制御層40は、後の工程の光拡散部41の非形成領域(中空部42)に対応する。複数の開口パターン146は全て直径10μmの円形のパターンである。
 なお、本実施形態では、ブラックネガレジストを用いたフォトリソグラフィー法によって波長制御層40を形成したが、この構成に代えて、本実施形態の開口パターン146と遮光パターンとが反転したフォトマスクを用いれば、光吸収性を有するポジレジストを用いることもできる。もしくは、蒸着法や印刷法等を用いてパターニングした波長制御層40を直接形成しても良い。印刷法としては、例えば、インクジェット法(IJ:Ink Jet printing)、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、スクリーン印刷法等を用いることができる。
 次いで、図7(C)に示すように、スリットコート、スピンコート、印刷等の手法を用いて、波長制御層40の上を覆うように、高複屈折基材39の一方の面の全面に、光拡散部41の材料としてアクリル樹脂からなる透明ネガレジストを塗布し、膜厚25μmの塗膜148を形成する。
 次いで、上記の塗膜148を形成した高複屈折基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜148のプリベークを行う。これにより、透明ネガレジスト中の溶媒が揮発する。
 次いで、図7(D)に示すように、高複屈折基材39側から波長制御層40をマスクとして塗膜148に露光光Fを照射し、露光を行う。このとき、波長365nmのi線、波長404nmのh線、波長436nmのg線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は600mJ/cmとする。波長制御層40をマスクとして用いるため、高価なマスクや精密な位置合わせを必要とせずに塗膜148を露光することができる。
 露光工程では、露光光Fとして、例えば、平行光、拡散光、または特定の射出角度における強度が他の射出角度における強度と異なる光、すなわち特定の射出角度に強弱を有する光を用いることができる。拡散光は、平行光と拡散板を組み合わせても良い。露光光Fとして特定の射出角度に強弱を有する光を用いた場合には、その強弱に対応したテーパ角度θを有する傾斜面となる。
 上記のようにして、光拡散部41の反射面41cのテーパ角度θを調整することができる。これにより、光制御部材9の光拡散性を、目的とする視認性が得られるように調整することが可能となる。なお、露光光Fとして平行光を用いる場合においては、拡散板を介して拡散させることで、テーパ角度θを調整できる。
 本実施形態においては、露光装置から射出される露光光Fとして平行光を用いる。露光装置から射出された露光光Fの光路上にヘイズ50程度の拡散板を配置する。拡散板によって拡散された露光光Fで露光を行うことにより、塗膜148は、波長制御層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42が形成され、光拡散部41の中空部42と面する部分には逆テーパ状の側面(反射面41c)が形成される。
 その後、上記の塗膜148を形成した高複屈折基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜148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148の現像を行い、100℃でポストベークし、図7(E)に示すように、複数の中空部42を有する光拡散部41を高複屈折基材39の一方の面に形成する。
 以上の工程を経て、本実施形態の光制御部材9が完成する。
 上記の例では波長制御層40や光拡散部41の形成時に液状のレジストを塗布することとしたが、この構成に代えて、フィルム状のレジストを高複屈折基材39の一方の面に貼付するようにしても良い。
 最後に、完成した光制御部材9を、図2に示すように、高複屈折基材39を視認側に向け、光拡散部41を第2偏光板7に対向させた状態で、光学接着剤等を用いて液晶パネル2に貼付する。光学接着剤には、光拡散部41の屈折率および第2偏光板7の屈折率と略等しい屈折率を有するものが用いられる。
 このとき、光制御部材9は、光拡散部41や波長制御層40が形成されている部分が液晶セル5の画素領域よりも外側に位置するように液晶パネル2へ貼付する。光制御部材9は高複屈折基材39の背面側の面全体に光拡散部41や波長制御層40が形成されていても、高複屈折基材39の背面側の面の少なくとも周縁部の一部に光拡散部41や波長制御層40が形成されていない部分があっても良い。
 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。
 なお、液晶パネル2の作成時において、液晶セル5に第2偏光板7を貼り合わせることに代えて、上述の工程で光制御部材9を作製した後、光拡散部41の光入射端面41bとなる面上に第2偏光板7を貼り合わせても良い。その場合、上述の光制御部材9と第2偏光板7とが予め貼り合わされて一体化したものを、光制御部材の完成品としてもよい。このような光制御部材を用いる場合、第2偏光板7を有していない液晶パネルに光制御部材を貼り合わせることにより、液晶表示装置を作製することができる。
 図9は光制御部材9を製造する製造装置の一例を示す概略構成図である。図9に示す製造装置500は、長尺の高複屈折基材39をロール・トゥー・ロールで搬送し、その間に各種の処理を行うものである。また、この製造装置500は、上述のフォトマスク145を用いたフォトリソグラフィー法に代えて、印刷法を用いて波長制御層40を形成する。
 製造装置500は、一端に高複屈折基材39を送り出す送出ローラー508が設けられ、他端に高複屈折基材39を巻き取る巻取ローラー509が設けられており、高複屈折基材39が送出ローラー508側から巻取ローラー509側に向けて搬送する構成となっている。
 高複屈折基材39の上方には、送出ローラー508側から巻取ローラー509側に向けて(高複屈折基材39の搬送方向に沿って)印刷装置501、第1乾燥装置502、塗布装置503、現像装置504、第2乾燥装置505が、順次配置されている。
 また、塗布装置503と現像装置504との間の領域には、高複屈折基材39の下方に、露光装置506が配置されている。
 印刷装置501は、高複屈折基材39上に波長制御層40を印刷するためのものである。第1乾燥装置502は、印刷により形成した波長制御層40を乾燥させるためのものである。塗布装置503は、波長制御層40上に透明ネガレジストを塗布して塗膜148を形成するためのものである。現像装置504は、露光後の透明ネガレジストを現像液によって現像し、中空部42を形成するためのものである。第2乾燥装置505は、現像後の透明レジストからなる光拡散部41が形成された高複屈折基材39を乾燥させるためのものである。この後さらに、光拡散部41が形成された高複屈折基材39を第2偏光板7と貼り合わせ一体化させてもよい。
 露光装置506は、高複屈折基材39側から透明ネガレジストの塗膜148の露光を行うためのものである。図10(A),(B)は、製造装置500のうち、露光装置506の部分だけを取り出して示す図である。
 図10(A)に示すように、露光装置506は、複数の光源507を備えており、高複屈折基材39の搬送に伴って、各光源507からの露光光Fの強度が徐々に弱くなる等、露光光Fの強度が変化してもよい。あるいは、露光装置506は、図10(B)に示すように、高複屈折基材39の搬送に伴って、各光源507からの露光光Fの射出角度が徐々に変化してもよい。図10(B)では、高複屈折基材39の搬送方向に沿って、拡散光である露光光Fの光線軸(拡散光の光線束の中心軸)が、徐々に高複屈折基材39の搬送方向に傾くように、露光光Fの射出角度が変化することとして示している。このような露光装置506を用いることにより、光拡散部41の反射面41cの傾斜角度を所望の角度に制御することができる。さらに、平行光である露光光と拡散板とを組み合わせて拡散光を生成しても良い。
 製造装置500を用いて高複屈折基材39上に光拡散部41を形成したもの(原反)を液晶パネル2に貼付する際には、原反から適宜裁断することで光制御部材9を製造して用いる。
 原反を裁断する際、原反では波長制御層40がランダムに形成されているため、高確率で(実用的にはほぼ確実に)波長制御層40と重なって原反を裁断することとなる。したがって、原反を裁断して得られる光制御フィルムでは、波長制御層40と重なる中空部42が高複屈折基材39の周縁部に接して形成されることとなる。
 なお、波長制御層40を形成する印刷法としてIJ法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、スクリーン印刷法を用いた場合には、直接描画することによって波長制御層40を形成できる。そのため、材料の使用量を低減することができる。また、形成工程が簡便であるため、形成に要する時間も短縮できる。
 また、製造装置500を用いた各工程は、連続していてもよく、分割されていてもよい。また、各工程は、用いる材料に応じて工程を追加しても削除しても良い。
 次に、光制御部材9の虹ムラ抑制効果について説明する。
 本実施形態によれば、光制御部材9の基材として、高複屈折基材39を用いているため、虹ムラを抑制することができる。以下、図を用いて詳細に説明する。
 一般に2つの偏光板同士の間に複屈折基材を配置すると、射出側の偏光板から射出される光の強度は、入射される光の波長に応じて異なったものとなる。これは下記の理由による。
 1つ目(入射側)の偏光板によって特定の方向に振動する直線偏光となった光は、複屈折基材によって常光線と異常光線とに分光される。ここで、常光線と異常光線とは、複屈折基材の内部における進行速度が異なるため、常光線と異常光線との間には位相差が生じる。そして、波長に対する位相差に応じて、2つ目の偏光板(射出側)に入射する光の振動方向は変化する。その結果、2つ目の偏光板の透過軸に対して平行な方向に振動する光の成分の割合が、波長毎に異なったものとなる。したがって、2つ目の偏光板を透過する光の強度は波長毎に異なったものとなり、その強度の偏りに応じて2つ目の偏光板を透過する光の色が異なったものとなる。
 上記の原理からすれば、複屈折基材から射出された光を観察する場合には、複屈折基材が偏光板に挟まれていないため、射出される光の強度は変化しないように思える。しかし、複屈折基材を見る角度によっては、複屈折基材の射出端面が偏光板と同等の働きをするため、波長毎に光の強度が異なったものとなる。その結果、光の強度の偏りに応じて複屈折基材から射出される光の色は異なって見え、光の強度の偏りは複屈折基材を見る角度によって異なるため、結果として虹ムラが生じる。以下、射出端面が偏光板と同等の働きをする点について図を用いて説明する。
 図11(A),(B)は、虹ムラが発生する仕組みを説明する説明図である。図11(A)は、複屈折基材300を正面から見た場合を示した図、図11(B)は、複屈折基材300を斜めから見た場合を示した図である。図11(A),(B)では、複屈折基材300によって、P偏光LpとS偏光Lsとに分光された光が観察者Oに視認される様子を示している。なお、図11(A),(B)では、P偏光Lpの強度とS偏光Lsの強度とが同じ場合を示している。
 図11(A)に示すように、観察者Oが複屈折基材300を正面から見た場合では、観察者Oの眼には、射出端面300aから垂直な方向に射出された光が入射する。すなわち、複屈折基材300内を射出端面300aに対して垂直な方向に進んだP偏光Lp及びS偏光Lsが、射出端面300aから射出される。射出端面300aに対して垂直に入射するP偏光Lp及びS偏光Lsは、共に射出端面300aでの反射率は同じである。そのため、観察者Oの眼に入るP偏光Lpの強度とS偏光Lsの強度とは、同じである。したがって、複屈折基材300から射出される光は、射出端面300aにおいて虹ムラが生じない。
 これに対して、図11(B)に示すように、観察者Oが複屈折基材300を斜めから見た場合では、観察者Oの眼には、射出端面300aから斜めに射出された光が入射する。複屈折基材300内を斜めに進行するP偏光Lp及びS偏光Lsは、共に射出端面300aにおいて反射・屈折する。
 ここで一般に、P偏光とS偏光とでは、境界面に入射する角度に依存して、反射率がそれぞれ異なることが知られている。より詳細には、S偏光の反射率の方が、P偏光の反射率よりも大きい。そのため、P偏光LpとS偏光Lsとでは、射出端面300aで反射する反射光の強度が異なる。例えば、図11(B)に示すように、S偏光Lsの反射光Lsrの強度は、P偏光Lpの反射光Lprの強度よりも大きい。したがって、射出端面300aで屈折し、観察者Oの眼に入射されるP偏光LpとS偏光Lsとでは、P偏光Lpの強度の方が大きくなる。結果として、複屈折基材300を斜めから見た場合においては、射出端面300aが偏光板としての機能を有することとなる。これにより、虹ムラが生じる。
 本実施形態によれば、大きい位相差を有する高複屈折基材39を用いることによって、上記のような虹ムラを抑制している。
 図12(A),(B)は、光制御部材を斜めから観察した際における光の透過スペクトルを示したグラフである。図12(A)は、光制御部材の射出側に設けられる基材として、従来の基材、すなわち、位相差が1000nm~4000nmの複屈折基材を用いた光制御部材を観察した場合である。図12(B)は、高複屈折基材39を備えた本実施形態の光制御部材9を観察した場合である。横軸は波長を示しており、縦軸は射出される光の強度を示している。
 図12(A),(B)に示すように、光の強度は、波長の変化に対して、透過スペクトルの山と谷が交互に現れるように変化する。これは、P偏光LpとS偏光Lsとの割合が波長に応じて周期的に変化するためである。この変化の周期、すなわち、透過スペクトルの山と谷とのピッチは、位相差が大きいほど小さくなる。
 図12(A)に示すように、従来の複屈折基材を用いた場合では、位相差が比較的小さく、透過スペクトルの山と谷とのピッチは大きい。そのため、例えば図12(A)においては、赤色光に対応する赤色波長域(第一波長域)RA及び青色光に対応する青色波長域(第三波長域)BAでは、透過スペクトルの山が含まれているのに対して、緑色光に対応する緑色波長域(第二波長域)GAでは、透過スペクトルの山は含まれず、スペクトルの谷が含まれている。このような場合、観察者の眼に入射される光のうち、赤色と青色の光の強度は大きいのに対して、緑色の光は強度が小さいものとなる。その結果、観察者の眼には、紫色がかった光が入射され、虹ムラが観察される。
 これに対して、図12(B)に示すように、本実施形態の高複屈折基材39を用いた場合においては、位相差が従来の複屈折基材と比べて大きく、透過スペクトルの山と谷とのピッチは小さい。そのため、赤色波長域RA、緑色波長域GA及び青色波長域BAのいずれの領域においても、透過スペクトルの山が含まれている。これにより、いずれの波長域においても強度が大きい光が含まれるため、観察者の眼に入射される光における、各色の光の強度比は、略均一なものとなる。その結果、観察される光の色の偏りが抑制され、結果として虹ムラが抑制される。
 光の透過スペクトルのピッチは、複屈折基材の位相差が大きくなるに従って、小さくなり、具体的には、複屈折基材の位相差が8000nm以上であれば、効果的に虹ムラを抑制することができる。言い換えると、偏光板に挟んだ時に透過スペクトルが、赤色光に対応する赤色波長域RA、緑色光に対応する緑色波長域GA、及び青色光に対応する青色波長域BAのそれぞれについて、少なくともスペクトルの山谷を1組以上含むような複屈折基材を用いることで、虹ムラを抑制できる。
 各波長域RA,GA,BAは、用いられる光源の種類によって異なる。
 図13は、LEDの分光スペクトルを示した図である。図14は、冷陰極蛍光管の分光スペクトルを示した図である。
 図13に示すように、光の色(赤色、緑色、青色)毎にスペクトルの山がある程度帯域の幅を持って存在している。すなわち、各波長域RA,GA,BAは、ある程度の幅を持っている。例えば、LEDを光源として用いた場合では、上述したように複屈折基材の位相差を8000nm以上とすることによって、各波長域RA,GA,BAにスペクトルの山谷を1組以上含むようにできる。
 一方、図14に示すように、冷陰極蛍光管の光源の発光スペクトルは特定波長にピークを有する不連続な発光スペクトルを有しているため、本発明の光源としてLEDを用いることが好ましい。
 次に、本発明の第1実施形態の実施例について、図15から図17を用いて説明する。
 本実施例においては、複屈折板の位相差を変化させた場合の虹ムラの抑制効果について、シミュレーションによって検証した。
 図15は、本実施例のシミュレーション条件を示した図である。
 本実施例においては、図15に示すように、観察者Oが、複屈折基材390の面における法線方向に対して観察角度θの方向から、光制御部材220を見た場合における、観察者Oの眼に入射される波長ごとの光の強度をシミュレーションにより求めた。第2偏光板210の吸収軸の方向は方向D1とした。すなわち、第2偏光板210を透過して光制御部材220に入射される光の振動方向は方向D1と直交する方向である。また、第2偏光板210の偏光度は100%とした。
 複屈折基材390における遅相軸は、方向D1に対して角度θだけ傾いた方向D2とした。観察者Oの観察角度θは、60°とし、遅相軸の傾き角度θは、45°とした。
 また、バックライトから光制御部材220に入射される光L3は、国際照明委員会(CIE:Commission Internationale de I’Eclairage)が規定するCIE色度図において、x=0.310,y=0.316のC光源の光とした。C光源は、CIEが規定する標準光源の規格の一つである。x,yの値で、色を規定しており、上記のC光源は白色光源である。
 複屈折基材390の位相差Rを、0nm~16000nmの範囲で変化させ、それぞれの場合における透過スペクトルと、観察される光の色と、をシミュレーションにより求めた。観察される光の色としては、CIE色度図のxy値の光L3に対するずれΔx,Δyの値を求めた。結果を図16(A)~(E)、図17(A)~(E)、及び表1に示す。図16(A)~(E)、図17(A)~(E)において、横軸は光の波長(nm)を示しており、縦軸は透過する光の相対強度(%)を示している。第2偏光板210に入射する光L3が空気を透過した時の光の強度を100%とした。
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 図16(A)においては、位相差R=0であるため、光が複屈折しない。そのため、観察される光の強度は、波長毎に変化せず、一定である。なお、図16(A)は、理想的な偏光板を抜けてくる光に相当するので、光の強度は50%で一定となっている。
 図16(B)~(E)及び図17(A)~(E)においては、位相差Rが大きくなるに従って、透過スペクトルの山と谷のピッチが小さくなっていることが確かめられる。
 表1を見ると、位相差Rが1000nmから6000nmにおいては、Δx,Δyの値が0より大きいことが分かる。そのため、光L3の色に対してずれが生じており、虹ムラが発生することが確かめられる。
 これに対して、位相差Rが8000nmから16000nmにおいては、Δx,Δyの値は、共に0.000であることが分かる。そのため、光L3の色と略同一の色の光が観察されており、虹ムラが抑制されていることが確かめられる。これは、図17(A)~(E)に示すように、位相差Rが8000nm以上では、スペクトルの山谷のピッチが十分に小さくなり、光源の分光スペクトルの各波長域において、透過スペクトルの山谷が1組以上含まれるようになったためと考えられる。
 以上により、光制御部材の基材として位相差Rが8000nm以上の高複屈折基材を用いることにより、虹ムラを抑制できることが確かめられた。
[第2実施形態]
 次に、第2実施形態について図18(A),(B)を用いて説明する。
 第2実施形態は、第1実施形態に対して、光拡散部41の代わりに、テーパ状の複数の光拡散部410を備えている点において異なる。
 なお、上記実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
 図18(A),(B)は、本実施形態の液晶表示装置1Aを示す斜視図である。
 図18(A),(B)に示すように、本実施形態の液晶表示装置1Aは、光透過性の高複屈折基材39と、高複屈折基材39の一面(視認側と反対側の面)の一部領域に配された複数の光拡散部410と、この光拡散部410が配された一部領域を除いた残余領域に配された波長制御層400と、を備えている。
 光拡散部410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。本実施形態の一例として、光拡散部410は、屈折率が1.50のアクリル樹脂で構成されている。光拡散部410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。図18(A),(B)に示すように、光拡散部410は、水平断面(XY断面)の形状が円形である。光拡散部410は、高複屈折基材39側の光射出端面の面積が小さく、高複屈折基材39と反対側(液晶パネル2側)の光入射端面の面積が大きく、光射出端面側から光入射端面側に向けて水平断面の面積が徐々に大きくなっている。光拡散部410は、高複屈折基材39側から見たとき、いわゆる逆テーパ状の円錐台状の形状を有している。光拡散部410の材質は、第1実施形態における光拡散部41と同様である。
 波長制御層400は、高複屈折基材39の光拡散部410側の面のうち複数の光拡散部410の形成領域以外の領域に形成されている。本実施形態においては、波長制御層400は黒色に着色された樹脂材料から構成されており、遮光層としての機能を有している。
波長制御層400の材質は、第1実施形態における波長制御層40と同様である。
 なお、高複屈折基材39の光拡散部410側の面のうち複数の光拡散部410の形成領域以外の領域に形成された波長制御層400とは、概ね光拡散部410の形成領域以外の領域に形成された波長制御層400を含むものである。「概ね光拡散部410の形成領域以外の領域に形成された波長制御層400」とは、一部分が光拡散部410に重なった状態に形成された波長制御層400を含むことを意味する。
 本実施形態の液晶表示装置1Aの光制御部材9Aは、第1実施形態において説明した製造方法及び製造装置500を用いて同様にして製造することが可能である。
 本実施形態によれば、第1実施形態と同様にして光制御部材9Aの基材として高複屈折基材39が用いられているため、虹ムラを抑制し、視野角特性に優れた液晶表示装置が得られる。
[第3実施形態]
 次に、第3実施形態について説明する。
 第3実施形態は、第1実施形態に対して、高複屈折基材39と光拡散部41との間に、従来から用いられている基材50が設けられている点において異なる。言い換えると、本実施形態の液晶表示装置60は、従来の液晶表示装置1Bの基材50面上に、高複屈折基材39を設けた構成となっている。
 なお、上記実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
 図19は、本実施形態の液晶表示装置60を示す縦断面図である。
 本実施形態の液晶表示装置60は、図19に示すように、液晶パネル2と、バックライト8(照明装置)と、光制御部材9B(光拡散部材,視野角拡大部材)と、を備えている。光制御部材9Bは、高複屈折基材39と、光透過性の基材50と、複数の波長制御層40と、光拡散部41と、を備えている。光拡散部41の視認側(-Z側)には、基材50が設けられ、基材50上には、接着剤層43を介して、高複屈折基材39が固定されている。基材50と、光拡散部41と、波長制御層40と、によって構成される光制御部材9Dは、従来の光制御部材と同様の構成である。
 基材50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)、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。本実施形態では、基材50の材料の一例として、屈折率が1.65のPETフィルムが用いられる。基材50は、前述した第1実施形態における製造プロセスにおいて、波長制御層40や光拡散部41の材料を塗布する際の下地となるものである。基材50は、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。
 基材50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50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。基材50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の透明樹脂製基材が用いられる。
 基材50の位相差は、例えば、1000nm~4000nm程度である。
 本実施形態によれば、第1実施形態と同様にして高複屈折基材39が設けられているため、虹ムラを抑制でき、視野角特性に優れた液晶表示装置が得られる。
 また、本実施形態によれば、従来の液晶表示装置1Bに対して、光制御部材9Bにおける基材50面上に高複屈折材を設けることで液晶表示装置を製造できるため、簡便である。
[第4実施形態]
 次に、第4実施形態について説明する。
 第4実施形態は、第3実施形態に対して、高複屈折基材39が光拡散部41の液晶パネル2側に設けられている点において異なる。
 なお、上記実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
 図20は、本実施形態の液晶表示装置60Aを示す縦断面図である。
 本実施形態の液晶表示装置60Aは、図20に示すように、液晶パネル2と、バックライト8(照明装置)と、光制御部材9C(光拡散部材,視野角拡大部材)と、を備えている。光制御部材9Cは、高複屈折基材39と、光透過性の基材50と、複数の波長制御層40と、光拡散部41と、を備えている。光拡散部41の視認側(-Z側)には、基材50が設けられ、基材50上には、接着剤層43を介して、高複屈折基材39が固定されている。基材50と、光拡散部41と、で構成される光制御部材9Dは、従来の光制御部材である。
 本実施形態によれば、第1実施形態と同様に高複屈折基材を有しているため、虹ムラが抑制され、視野角特性に優れた液晶表示装置が得られる。
 また、高複屈折基材39が、従来の光制御部材9Dの背面側(+Z側)に設けられているため、従来の光制御部材に対して高複屈折基材39を接着することで光制御部材を製造でき、簡便である。
[第5実施形態]
 次に、第5実施形態について、図21を用いて説明する。
 第5実施形態は、第1実施形態の液晶表示装置1に対して、タッチパネルを設けた点において異なる。
 なお、上記実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
 図21は、第5実施形態の液晶表示装置90を示す縦断面図である。
 本実施形態の液晶表示装置90は、図21に示すように、バックライト8から光制御部材9までの構成は第1実施形態と同一である。そして、光制御部材9を構成する高複屈折基材39の視認側にタッチパネル91(情報入力装置)が配置されている。以下の説明では、光制御部材9を構成する高複屈折基材39のことを「光制御フィルム用基材」と称する。タッチパネル91は、光制御フィルム用基材39の周縁部において両面テープ等の接着材92によって光制御フィルム用基材39上に貼付されている。タッチパネル91と光制御フィルム用基材39との間には接着材92の厚さ分の間隙が形成されている。すなわち、タッチパネル91と光制御フィルム用基材39との間には空気層93が存在している。
 タッチパネル91は、基材94と位置検出用電極95とを有している。以下の説明では、タッチパネル91を構成する基材94のことを「タッチパネル用基材」と称する。ガラス等からなるタッチパネル用基材94の一面に、ITO、ATO(Antimony-doped Tin Oxide:アンチモンがドープされた錫酸化物)等の透明導電材料からなる位置検出用電極95が形成されている。位置検出用電極95は、ITO、ATO等のスパッタリングにより形成されたものであり、数百~2kΩ/□程度の一様なシート抵抗を有している。
 本実施形態では、静電容量方式のタッチパネル91が用いられている。静電容量方式のタッチパネル91では、例えばタッチパネル91を平面視したときの位置検出用電極95の4つの角部に微小な電圧が印加されている。位置検出用電極95上方の任意の位置に指を触れると、指を触れた点が人体の静電容量を介して接地される。これにより、接地点と4つの角部との間の抵抗値に応じて各角部での電圧が変化する。位置検出回路がこの電圧変化を電流変化として計測し、その計測値から接地点、すなわち指が触れた位置を検出する。
 なお、本実施形態に適用可能なタッチパネルは静電容量方式に限ることはなく、抵抗膜方式、超音波方式、光学方式等、任意のタッチパネルが適用可能である。
 本実施形態の液晶表示装置90によれば、第1実施形態と同様の光制御部材9を備えているので、虹ムラが抑制され視野角特性に優れ、さらに情報入力機能を備えた液晶表示装置を実現することができる。例えば使用者が広視野角の画像を見ながら指やペンでタッチパネル91に触れることによって、情報処理装置等に対話形式で情報を入力することが可能になる。
[第6実施形態]
 次に、第6実施形態について、図22を用いて説明する。
 第6実施形態は、第5実施形態に対して、タッチパネル用機材として高複屈折基材39を用いている点、及び光制御フィルム用基材として従来から用いられている基材50を用いている点において異なる。
 なお、上記実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
 図22は、本実施形態の液晶表示装置90Aを示す縦断面図である。
 本実施形態の液晶表示装置90Aは、図22に示すように、従来の液晶表示装置1Bの視認側にタッチパネル91Aが設けられている。より詳細には、光制御部材9Dの基材50の視認側にタッチパネル91Aが配置されている。
 タッチパネル91Aは、基本構成はタッチパネル91と同様であり、タッチパネル用基材として高複屈折基材39を備えている点においてのみ異なる。
 本実施形態の液晶表示装置90Aによれば、タッチパネル91Aのタッチパネル用基材として高複屈折基材39が備えられているので、虹ムラを抑制することができ、視野角特性を向上できる。さらに、第5実施形態と同様に、情報入力機能を備えた液晶表示装置が得られる。
[第7実施形態]
 次に、第7実施形態について、図23(A),(B)及び図24(A)~(E)を用いて説明する。
 第7実施形態は、第1実施形態に対して、光散乱部が設けられている点において異なる。
 なお、上記実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
 図23(A),(B)は、光制御部材807の断面図である。
 本実施形態の光制御部材807においては、図23(A),(B)に示したように、散乱フィルム52(光散乱層)が、高複屈折基材39の視認側の面に粘着層53により固定されている。散乱フィルム52は、例えばアクリル樹脂等のバインダー樹脂の内部に多数のアクリルビーズ等の光散乱体54が分散されたものである。散乱フィルム52の厚みは、一例として20μm程度である。球状の光散乱体54の直径は、一例として0.5~20μm程度である。粘着層53の厚みは、一例として25μm程度である。散乱フィルム52は、等方散乱材として機能する。すなわち、散乱フィルム52は、光拡散部41で射出角度が制御された光を等方的に散乱し、さらに広角に広げる機能を果たす。
 光散乱体54は、アクリルビーズに限らず、アクリル系ポリマー、オレフィン系ポリマー、ビニル系ポリマー、セルロース系ポリマー、アミド系ポリマー、フッ素系ポリマー、ウレタン系ポリマー、シリコン系ポリマー、イミド系ポリマーなどからなる樹脂片、もしくは、ガラスビーズ等の透明物質で構成されていてもよい。また、これら透明物質以外でも、光の吸収の無い散乱体、反射体を用いることができる。あるいは、光散乱体54を光拡散部41内に拡散させた気泡で構成してもよい。個々の光散乱体54は、例えば、球形、楕円球形、平板形、多角形立方体など、各種の形状に形成されていてもよい。光散乱体54のサイズは、均一であってもよいし、不均一であってもよい。
 本実施形態によれば、散乱フィルム52は防眩処理層(アンチグレア層)も兼ねている。防眩処理層は、例えば高複屈折基材39にサンドブラスト処理やエンボス処理等を施すことによって形成することもできる。しかしながら、本実施形態においては、高複屈折基材39の一面に複数の光散乱体54を含む散乱フィルム52を貼り合わせることにより防眩処理を施している。この構成によれば、散乱フィルム52が防眩処理層として機能するので、新たに防眩処理層を設ける必要がない。これにより、装置の簡素化、薄型化を図ることができる。
 なお、本実施形態では、散乱フィルム52が粘着層53の外側に配置されているが、この構成に限らない。例えば、粘着層53自体が光散乱性を有していてもよい。この構成は、例えば粘着層53に多数の光散乱体を分散させることで実現できる。粘着層53としては、ゴム系、アクリル系、シリコン系、ビニルアルキルエーテル系、ポリビニルアルコール系、ポリビニルピロリドン系、ポリアクリルアミド系、セルロース系等の粘着剤など、接着対象に応じた粘着性物質を用いることができる。特に、透明性や耐候性等に優れる粘着性物質が好ましく用いられる。粘着層53は、使用するまでの間、セパレータ等で保護しておくことが好ましい。
 本実施形態の光制御部材807の場合、図23(A)に示すように、光制御部材807の最表面には散乱フィルム52が配置されている。そのため、光拡散部41の光入射端面41bに入射した光LA,LB,LCは、光拡散部41により射出角度が制御された後、散乱フィルム52により等方的に散乱する。その結果、散乱フィルム52からは様々な角度の光が射出される。
 一方、図23(B)に示すように、散乱フィルム52は、当該散乱フィルム52の上面(光拡散部41と反対側の面52f)から入射し、バインダー樹脂などの基材と光散乱体54との界面で反射、もしくは光散乱体54で屈折して進行方向が変更された光が前方散乱するように構成されている。なお、図23(B)において、前方散乱する光を実線の矢印で示す。比較のため、後方散乱する光を破線の矢印で示したが、この種の光を生じないようにする。このような全反射条件は、例えば、散乱フィルム52に含まれる光散乱体54の粒子の大きさを適宜変更することにより、満足させることができる。
 本実施形態によれば、上記第1実施形態の効果に加え、より高い輝度及び高いコントラストを持つ表示を得ることが可能となる。また、本実施形態においては、光制御部材807の最表面に散乱フィルム52が配置されているので、光の拡散角度を一定の方向に集中させないようにできる。その結果、光制御部材807は、光拡散特性をよりなだらかなものとすることができ、広い視野角で明るい表示を得ることを可能とする。
 なお、上記第7実施形態においては、散乱フィルム52が高複屈折基材39の視認側の面に設けられた場合を例に挙げたが、これに限定されることはない。例えば、図24(A)に示すように、高複屈折基材39内に光散乱体54を設け、高複屈折基材39自体を光散乱層として機能させるようにしてもよい。あるいは、図24(B)に示すように、高複屈折基材39の視認側の面に設けられたハードコート層(保護層)55内に光散乱体54を設け、ハードコート層55自体を光散乱層として機能させるようにしてもよい。あるいは、図24(C)に示すように、高複屈折基材39と光拡散部41との間に散乱フィルム52を配置するようにしてもよい。あるいは、図24(D)に示すように、光拡散部41の中に光散乱体54を設けるようにしてもよい。あるいは、図24(E)に示すように、光制御部材807と液晶パネル2とを貼合(接着)する接着剤層43内に光散乱体54を設け、接着剤層43自体を光散乱層として機能させるようにしてもよい。さらに、上記図24(A)~(E)に示した構成の中から少なくとも2種類以上を組み合わせるようにしても良い。
[第8実施形態]
 次に、第8実施形態について、図25を用いて説明する。
 第8実施形態は、第1実施形態に対して、光制御部材における波長制御層40の形状が楕円形状である点等において異なる。
 なお、上記実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
 図25(A)~図25(D)は、本実施形態の光制御部材509A~509Dを示す平面図である。
 図25(A)に示す光制御部材509Aでは、波長制御層540Aの平面視形状は楕円形状である。
 図25(B)に示す光制御部材509Bでは、複数の波長制御層540Bのうちの一部の波長制御層540Bの長軸が他の波長制御層540Bの長軸と異なる方向を向いている。
 図25(C)に示す光制御部材509Cでは、複数の波長制御層540Cのうちの一部の波長制御層540Cが他の波長制御層540Cの一部と連結している。言い換えると、波長制御層540Cの一部が重なって形成されている。
 なお、図25(C)においては、波長制御層540Cの平面視形状は楕円形であるが、特に限定されず、円形であっても、多角形であってもよい。
 図25(D)に示す光制御部材509Dでは、複数の波長制御層540Dのうちの一部の波長制御層540Dの形状が長方形である。また、図示は省略するが、複数の波長制御層540Dのうちの一部の波長制御層540Dの形状は、どのような形状であってもよく、例えば、円形であっても、長方形以外の多角形であっても、半円等であってもよい。
 本実施形態の光制御部材509A~509Dを用いても、表示画面を斜めから見た際に虹ムラが生じることを抑制でき、視野角特性に優れた液晶表示装置を実現することができる。
 なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
 例えば、上記実施形態では、波長制御層40,400として、黒色のブラックレジストに紫外線吸収剤を含有させることで遮光層としての機能を有するものを例示したが、本発明の波長制御層は遮光層としての機能を有していなくてもよい。例えば、外光の影響が少ない環境下で使用される液晶表示装置に使用される光制御部材であれば、波長制御層として、可視光域における光透過性が高い(遮光性を有しない)樹脂材料に紫外線吸収剤を含有させたものを用いても良い。あるいは、波長制御層が黒色以外の色(例えば、青色、赤色、黄色等)に着色された構成であっても良い。
 本発明は、携帯電話機等をはじめとする携帯型電子機器、テレビジョン、パーソナルコンピューター等のディスプレイなどに適用することができる。
 1,1A,1B,60,60A,90,90A  液晶表示装置(表示装置)
 2  液晶パネル(表示体)
 9,9A,9B,9C,509A,509B,509C,509D,807  光制御部材(光拡散部材,視野角拡大部材)
 39  高複屈折基材
 40,400,540A,540B,540C,540D  波長制御層
 41,410  光拡散部
 41a  光射出端面
 41b  光入射端面
 50  基材

Claims (5)

  1.  光透過性及び複屈折性を有する基材と、前記基材の一方面に形成された複数の波長制御層と、前記基材の前記一方面のうち前記波長制御層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部と、前記基材よりも位相差が大きい高複屈折基材と、を備え、
     前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有するとともに前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記波長制御層の層厚よりも大きく、
     前記高複屈折基材は、偏光板に挟んだ時に透過スペクトルが、赤色光に対応する第一波長域、緑色光に対応する第二波長域、及び青色光に対応する第三波長域のそれぞれについて、少なくともスペクトルの山谷を1組以上含む光拡散部材。
  2.  光透過性及び高複屈折性を有する基材と、前記基材の一方面に形成された複数の波長制御層と、前記基材の前記一方面のうち前記波長制御層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部と、を備え、
     前記光拡散部は、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有するとともに前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記波長制御層の層厚よりも大きく、
     前記高複屈折基材は、偏光板に挟んだ時に透過スペクトルが、赤色光に対応する第一波長域、緑色光に対応する第二波長域、及び青色光に対応する第三波長域のそれぞれについて、少なくともスペクトルの山谷を1組以上含む光拡散部材。
  3.  光透過性及び高複屈折性を有する基材と、前記基材の一方面に形成された複数の光拡散部と、前記基材の前記一方面のうち前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された波長制御層と、を備え、
     前記光拡散部が、前記基材に接する光射出端面と、前記光射出端面に対向し、前記光射出端面の面積よりも大きい面積を有する光入射端面と、を有するとともに前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記波長制御層の層厚よりも大きく、
     前記高複屈折基材は、偏光板に挟んだ時に透過スペクトルが、赤色光に対応する第一波長域、緑色光に対応する第二波長域、及び青色光に対応する第三波長域のそれぞれについて、少なくともスペクトルの山谷を1組以上含む光拡散部材。
  4.  前記高複屈折基材の位相差は、8000nm以上である請求項1~3のいずれか一項に記載の光拡散部材。
  5.  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、を含み、
     前記視野角拡大部材が、請求項1~4のいずれか一項に記載の光拡散部材で構成されている表示装置。
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