JP2005037638A - Diffusion film original plate, its manufacturing method, and diffusing film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光の入射方向に応じて、散乱性が異なる（あるいは、入射角度選択性を持つ）ような、光散乱特性に角度依存性を持つ拡散フィルムに関し、特にこの拡散フィルムを適用して、表示画像の視認性（明るさやコントラスト等）を向上することが可能な拡散フィルムを作製するための原版およびこの原版を用いて作製した拡散フィルムに関する。 The present invention relates to a diffusion film having an angle dependency in light scattering characteristics such that the scattering property varies depending on the incident direction of light (or has an incident angle selectivity), and in particular, this diffusion film is applied. The present invention relates to an original plate for producing a diffusion film capable of improving the visibility (brightness, contrast, etc.) of a display image, and a diffusion film produced using this original plate.
拡散フィルムは、一般的に表面をマット状に加工した樹脂フィルムや、内部に拡散材を包含した樹脂フィルムなどが用いられている。 As the diffusion film, a resin film whose surface is processed into a mat shape, a resin film containing a diffusion material inside, or the like is generally used.
この表面をマット状に加工した拡散フィルムの場合、フィルム表面をサンドブラスター処理のように物理的に加工してマット面を形成したり、あるいは、酸性またはアルカリ性の溶液による溶解処理により化学的にマット面を形成する。 In the case of a diffusion film whose surface has been processed into a mat, the surface of the film is physically processed like a sand blaster process to form a mat surface, or the mat is chemically formed by dissolution treatment with an acidic or alkaline solution. Form a surface.
このように、マット面（凹凸の形状など）の制御により、散乱光の出射範囲／方向（以後、散乱指向性と称する）を制御することは可能であるが、光の入射角度のよって散乱性が変化するようなフィルムの製造はは、原理的に困難である。 As described above, it is possible to control the emission range / direction of scattered light (hereinafter referred to as scattering directivity) by controlling the mat surface (such as uneven shape), but the scattering property depends on the incident angle of light. In principle, it is difficult to produce a film in which the temperature changes.
また、内部に拡散材を包含した拡散フィルムの場合、散乱性を制御するために、拡散材の屈折率，大きさ，形状などを制御することも試みらているが、技術的に難易度が高く、実用上十分であるとは言えないのが現状である。 In addition, in the case of a diffusing film including a diffusing material inside, in order to control the scattering property, attempts have been made to control the refractive index, size, shape, etc. of the diffusing material, but this is technically difficult. It is expensive and not practical enough.
特に、上記のフィルムでは、散乱異方性や軸外しの光散乱特性がなく、このため光散乱の指向性が小さく、表示装置に適用しても、表示の明るさやコントラストの低下等の問題点がある。 In particular, the above film does not have scattering anisotropy or off-axis light scattering characteristics, and therefore, the directivity of light scattering is small, and even when applied to a display device, there are problems such as a decrease in display brightness and contrast. There is.
一方、散乱板としてホログラムを用いることが提案され、この散乱板を用いた透過型液晶表示装置が、例えば、特許文献１に記載されている。 On the other hand, it has been proposed to use a hologram as a scattering plate, and a transmissive liquid crystal display device using this scattering plate is described in Patent Document 1, for example.
上記特許文献１の発明は、バックライトを有する液晶表示装置からの出射表示光を散乱させるものであり、散乱板としてホログラムを採用しているため、散乱異方性や散乱指向性を制御することも容易ではあるが、必然的に分光（波長分散）を伴ってしまうため、観察する視点を移動するに応じて、表示光の色が変化して視覚される問題がある。 The invention of Patent Document 1 scatters outgoing display light from a liquid crystal display device having a backlight, and employs a hologram as a scattering plate, so that scattering anisotropy and scattering directivity are controlled. However, there is a problem in that the color of the display light changes and changes as the viewpoint to be observed is moved, because it is necessarily accompanied by spectroscopy (wavelength dispersion).
また、数μm〜数十μmのフィラーを樹脂中または、粘着材の中に入れた拡散フィルムが公知である。このような拡散フィルムは、液晶ディスプレイにおいて、バックライトからの光を散乱させたり、外部からの光を散乱させるなどにより、広い範囲からディスプレイを観察可能とするものである。（例えば、特許文献２参照）
このようなフィラー拡散フィルムでは、どのような方向から入射した光でも同様の拡散性を有するため、特定方向の光のみを散乱させるような用途には適さない。そこで、入射方向により散乱性の異なる拡散フィルムが提案されている。（例えば、特許文献３参照）
Such a filler diffusion film has the same diffusibility even in light incident from any direction, and therefore is not suitable for applications in which only light in a specific direction is scattered. Therefore, diffusion films having different scattering properties depending on the incident direction have been proposed. (For example, see Patent Document 3)
このような拡散フィルムは、フィルム全面で、ランダムなパターンを有しており、このようなパターンを任意に設計し直接描画するような場合、前記パターンを作製するためのデータが、膨大となってしまい、原版作製に多大な時間を必要とし、現実的でないという問題があった。 Such a diffusion film has a random pattern on the entire surface of the film, and when such a pattern is arbitrarily designed and directly drawn, the data for producing the pattern is enormous. Therefore, there is a problem that a large amount of time is required for producing the original plate, which is not realistic.
本発明は、全体にランダムなパターンを有する原版、および前記パターンの作製を比較的短時間で行うことができる原版の作製方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an original having a random pattern as a whole, and a method for preparing an original capable of producing the pattern in a relatively short time.
請求項１に記載の発明は、内部に屈折率の異なる厚み方向に柱状の微小な領域ができ、光の入射方向の角度によって散乱性が変化するフィルムからなる拡散フィルム作製に用いられる原版であって、
該原版が、光を透過する微小な透過領域と、光を遮断する微小な遮断領域が配置されてなる単位パターンが、2箇所以上で繰り返し組込まれていて、光を透過する透過領域と、光を遮断する遮断領域が配置されたパターンを有することを特徴とする拡散フィルム用原版である。
The invention described in claim 1 is an original plate used for manufacturing a diffusion film made of a film in which a columnar minute region having a different refractive index in the thickness direction is formed inside, and the scattering property varies depending on the angle of the incident direction of light. And
The original plate includes a light transmission region, a light transmission region, and a light transmission region, wherein a unit pattern in which a light shielding region is disposed is repeatedly incorporated at two or more locations. An original for a diffusion film having a pattern in which a blocking region for blocking is disposed.
請求項２に記載の発明は、前記単位パターンの大きさが、光を透過する微小な透過領域と、光を遮断する微小な遮断領域の大きさの１０倍以上としたことを特徴とする請求項１の拡散フィルム用原版である。 The invention according to claim 2 is characterized in that the size of the unit pattern is 10 times or more the size of a minute transmission region that transmits light and a minute blocking region that blocks light. Item 2. A diffusion film master according to Item 1.
請求項３に記載の発明は、前記単位パターンは、光を透過する微小な透過領域と、光を遮断する微小な遮断領域の比率が、３０：７０〜７０：３０の範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の拡散フィルム用原版である。 According to a third aspect of the present invention, in the unit pattern, a ratio of a minute transmission region that transmits light and a minute blocking region that blocks light is in a range of 30:70 to 70:30. The original plate for a diffusion film according to claim 1 or 2.
請求項４に記載の発明は、前記単位パターンは、光を透過する微小な透過領域と、光を遮断する微小な遮断領域の比率が、３０：７０〜７０：３０の範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の拡散フィルム用原版である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the unit pattern, a ratio of a minute transmission region that transmits light and a minute blocking region that blocks light is in a range of 30:70 to 70:30. The original plate for a diffusion film according to claim 1 or 2.
請求項５に記載の発明は、内部に屈折率の異なる厚み方向に柱状の微小な領域ができ、光の入射方向の角度によって散乱性が変化するフィルムからなる拡散フィルム作製に用いられる原版の作製方法であって、
該原版が、光を透過する微小な透過領域と、光を遮断する微小な遮断領域が配置されてなる単位パターンが、2箇所以上で電子線又は、レーザー光のいずれかによって、直接描画され、繰り返し組込まれた光を透過する透過領域と、光を遮断する遮断領域が配置されていることを特徴とする拡散フィルム用原版の作製方法である。
The invention according to claim 5 is the production of an original plate used for producing a diffusion film made of a film in which a minute columnar region is formed in the thickness direction with different refractive index inside, and the scattering property varies depending on the angle of the incident direction of light. A method,
The original plate is directly drawn by either electron beam or laser light at two or more locations, a unit pattern in which a minute transmission region that transmits light and a minute blocking region that blocks light are arranged, It is a method for producing an original plate for a diffusion film, characterized in that a transmission region that transmits repeatedly incorporated light and a blocking region that blocks light are arranged.
請求項６に記載の発明は、感光性材料に、請求項１から４のいずれかに記載の原版を用い、平行な紫外線又は、電子線のいずれかを照射することにより、前記原版のパターンに対応したパターンを転写形成したことを特徴とする拡散フィルムである。 The invention according to claim 6 uses the original plate according to any one of claims 1 to 4 as a photosensitive material, and irradiates either a parallel ultraviolet ray or an electron beam to the pattern of the original plate. The diffusion film is characterized in that a corresponding pattern is transferred and formed.
ここで、この単位パターンは、光を透過する微小な透過領域と、光を遮断する微小な遮断領域の大きさの１０倍以上の大きさで、具体的には、10μm〜１ｍｍ程度の大きさであれば、目視で視認する事が難しく、例えばそのパターンが周期的に敷き詰められているような場合でも問題が顕在化しない。 Here, this unit pattern is 10 times or more the size of a minute transmission region that transmits light and a minute blocking region that blocks light, specifically, a size of about 10 μm to 1 mm. If this is the case, it is difficult to visually recognize the problem. For example, even when the pattern is periodically spread, the problem does not become apparent.
また、電子線又は、レーザービームにおいて直接描画する場合、あらかじめ用意されたデータに沿って、直接描画する際、ある領域内でのパターンのみのデータを用意し、それを敷詰める事ように描画を行なうことによって、原版全体のデータを用意するのと比べて、極端にデータ量を減らすことができる。 In addition, when drawing directly with an electron beam or a laser beam, when drawing directly according to data prepared in advance, data is prepared only for a pattern within a certain area, and drawing is performed so that it is spread. By doing so, it is possible to drastically reduce the amount of data compared to preparing the entire original data.
そして、その領域内では、任意のパターンとする事ができるため、拡散フィルムの散乱性を制御することが可能である。このとき、用意する個別パターンは、1パターンに限定されるものではなく、複数の個別パターンを用いても良い。 And since it can be set as an arbitrary pattern within the area | region, it is possible to control the scattering property of a diffusion film. At this time, the prepared individual pattern is not limited to one pattern, and a plurality of individual patterns may be used.
また、上記原版を、光を透過する透過部分と遮断する遮断部分からなるパターンが記録された小さなマスクを用いて、このマスクに紫外線等を照射しそれを移動し、繰り返し投影露光することによって、大きな原版を作製することをも可能である。 In addition, by using a small mask on which a pattern consisting of a transmission part that transmits light and a blocking part that blocks light is recorded, the original plate is irradiated with ultraviolet rays and the like, moved, and repeatedly projected and exposed. It is also possible to make a large master.
このように、レーザーまたは電子線等によりマスクブランクスにパターニングされた原版を用いて、そのパターンをＵＶ等により転写することによって、光の入射方向によって散乱性が変化する拡散フィルムを作製する事ができ、原版に描画されたパターンによりその散乱度を制御することが可能である。 In this way, by using an original patterned on a mask blank with a laser or an electron beam, and transferring the pattern with UV or the like, it is possible to produce a diffusion film whose scattering property changes depending on the incident direction of light. The scattering degree can be controlled by the pattern drawn on the original plate.
その際に、１０μm〜１ｍｍ程度の散乱パターンのデータを用意し任意のを全面にそのパターンを敷き詰めることにより描画に必要なデータを大幅に削減する事ができる。 At that time, by preparing data of a scattering pattern of about 10 μm to 1 mm and spreading an arbitrary pattern on the entire surface, data necessary for drawing can be greatly reduced.
ここで、入射方向によって、散乱性の異なるフィルムの、散乱するパターンをＵＶ光等により感光性樹脂に転写することによって、感光性樹脂の屈折率が、そのＵＶ光の照射量にしたがって変化し、散乱性を有するフィルムが知られている。 Here, by transferring the scattering pattern of the film having different scattering properties to the photosensitive resin with UV light or the like depending on the incident direction, the refractive index of the photosensitive resin changes according to the irradiation amount of the UV light, A film having scattering properties is known.
このような拡散フィルムでは、感光性樹脂にパターンを転写する際、その元となる原版のパターンが転写される。 In such a diffusion film, when the pattern is transferred to the photosensitive resin, the original pattern of the original is transferred.
そのため、光の散乱は、原版のパターンに大きく依存する。このようなパターンを原版に描画する方法としては、電子線または、レーザー光等で、ガラス板上のレジスト層をスキャンすることによって、散乱パターンをつくることができる。 For this reason, light scattering greatly depends on the pattern of the original. As a method of drawing such a pattern on the original, a scattering pattern can be created by scanning a resist layer on a glass plate with an electron beam or a laser beam.
直接電子線等で描画する際に用いるマスクとして、ガラス（ソーダガラス、石英ガラス等）にクロム膜がパターニングされているものを用いることができる。 As a mask used for direct drawing with an electron beam or the like, a glass (soda glass, quartz glass, or the like) with a chromium film patterned can be used.
このようなマスクを、表面を研磨したガラスにクロム膜を蒸着し、さらにこのようなクロム膜の上にパターニングの最の光の反射を抑制するための酸化膜をつくり、その上にさらにパターニングのためのフォトレジストを塗布したマスクブランクスに、レーザーで描画をする事により作製する事ができる（図１参照）。 Such a mask is formed by depositing a chromium film on a glass whose surface has been polished, and further forming an oxide film on the chromium film to suppress reflection of light at the time of patterning, and further patterning on the oxide film. It can be produced by drawing with a laser on a mask blank coated with a photoresist (see FIG. 1).
この描画の際には、レーザー等による直描画装置を用いて露光し、アルカリ溶液で現像すると露光された部分のみが溶解することにより、描画パターンが記録される。 At the time of drawing, exposure is performed using a direct drawing apparatus such as a laser, and development with an alkaline solution dissolves only the exposed portion, whereby a drawing pattern is recorded.
次に、フォトレジスト層をマスクとして、クロム膜を選択的にエッチング除去した後、レジストを除去する。このような工程により、描画装置によりパターンニングされた通りのクロム膜パターンが作製されたマスクを作製することが可能である。
＜電子線描画装置＞
また、電子線等で描画する場合、クロムが蒸着した状態のガラス板にレジスト等の感光材料を塗工したマスクブランクスに、電子線によりパターンを描画する。この描画されたマスクブランクスを現像し、クロム層をエッチングすることによっても、同様のパターンを描画することが可能となる。
Next, the chromium film is selectively removed by etching using the photoresist layer as a mask, and then the resist is removed. Through such a process, it is possible to manufacture a mask in which a chromium film pattern is formed as patterned by a drawing apparatus.
<Electron beam drawing device>
When drawing with an electron beam or the like, a pattern is drawn with an electron beam on a mask blank in which a photosensitive material such as a resist is coated on a glass plate in which chromium is deposited. A similar pattern can be drawn by developing the drawn mask blank and etching the chromium layer.
以上の方法により、あらかじめ用意されたデータ通りのパターン通りのクロムが残った領域とクロムの無い領域ができる。これを原版として用いることによって、この原版のパターン通り拡散フィルムを作製することができる。 By the above method, the area | region where chromium remained according to the pattern as the data prepared beforehand and the area | region without chromium are made. By using this as an original plate, a diffusion film can be produced according to the pattern of the original plate.
このようなパターンにおいて、光の波長程度の繰り返しパターンができた状態では、光の回折に起因して虹色の光がでてしまう。 In such a pattern, when a repetitive pattern of the light wavelength is formed, iridescent light is emitted due to light diffraction.
また、繰り返しパターンを有していると、液晶表示装置のセルとの間で、モアレが生じてしまう。このため規則性を有しながらも、繰り返しでないパターンであることが望ましい。 In addition, when the pattern is repeated, moire is generated between the cells of the liquid crystal display device. Therefore, it is desirable that the pattern has regularity but is not repeated.
しかし、このようなパターンを記録する場合においては、繰り返しを有しない場合においては、すべての面でデータを作製することが必要となり、描画に必要なデータ量が莫大に量となってしまう。このような傾向は、特に大画面化を図る場合に、顕著になってしまい、大きな障害となってしまう。 However, in the case of recording such a pattern, if there is no repetition, it is necessary to create data on all sides, and the amount of data necessary for drawing becomes enormous. Such a tendency becomes conspicuous particularly when a large screen is intended, and becomes a major obstacle.
そこで、図２に示すように、例えば、１ミリ角程度の中では、規則性を有しながらも、繰り返しでないパターンであり、それのパターンを全面に転写して行くことによってデータ量を大幅に削減しながらも、上記のような弊害が起きないような拡散フィルムの原版を作製することが可能となる。 Therefore, as shown in FIG. 2, for example, within about 1 mm square, the pattern is regular but not repeated, and the amount of data is greatly increased by transferring the pattern to the entire surface. It is possible to produce a diffusion film original plate that does not cause the above-described adverse effects while being reduced.
このように略周期的に配置されている拡散フィルムは、電子線描画装置やレーザー描画装置などにより、ある所望の単位パターンを形成したのち、それを繰り返しパターニングすることによって、作製することができる。 Thus, the diffusion film arrange | positioned substantially periodically can be produced by forming a desired unit pattern with an electron beam drawing apparatus, a laser drawing apparatus, etc., and then repeatedly patterning it.
このようにすることによって、パターニングに用いるデータのデーター量を極端に減らすことができる。 By doing in this way, the data amount of the data used for patterning can be reduced extremely.
また、一つのマスターとなる版を面付けしていくことによっても拡散フィルムを作製することができる。 Moreover, a diffusion film can also be produced by imposing a master plate.
一般的に広く光を拡散させるようなフィルムを作製する場合、細かいパターン（例えば、０．５〜５μm程度）の原版を使用することによって、広い範囲に光を散乱する拡散フィルムを得ることができる。 In general, when producing a film that diffuses light widely, a diffusion film that scatters light over a wide range can be obtained by using an original plate having a fine pattern (for example, about 0.5 to 5 μm). .
また、（例えば、５〜５０μｍ程度）のものを用いることによって、狭い範囲に光を散乱する拡散フィルムを得ることができる。 Moreover, the diffusion film which scatters light in a narrow range can be obtained by using the thing (for example, about 5-50 micrometers).
このように拡散フィルムの散乱性は、拡散フィルムに記録された拡散パターンにより制御が可能であり、その拡散パターンは、フィルムを作製する際の原版のパターンに依存する。したがって、原版のパターンを所望のデータから作製することによって、望ましい散乱性を有する拡散フィルムを作製することが可能となる。 Thus, the scattering property of the diffusion film can be controlled by the diffusion pattern recorded on the diffusion film, and the diffusion pattern depends on the pattern of the original plate when the film is produced. Therefore, it is possible to produce a diffusion film having a desired scattering property by producing an original pattern from desired data.
また、このようなパターンの光を遮断する遮断部分と、光の透過する透過部分の比率を適切にすることにより、より入射角度の変化に対して、散乱性の変化が大きいものを得ることができる。 In addition, by appropriately adjusting the ratio of the light blocking part that blocks light of such a pattern and the light transmitting part, it is possible to obtain a light that has a greater scattering change with respect to a change in incident angle. it can.
具体的には、光を遮断する遮断部分と光を透過する透過部分の比率を３０：７０から７０：３０の範囲としたもので、ＵＶ光を略３０度から反応性フィルムに入射することにより拡散フィルムを作製した場合、ヘーズが６０程度で、垂直方向から平行光をフィルムの入射したときの透過輝度が３０％以上であり、略３０度から入射した際には、１０％以下のものが得られた。 Specifically, the ratio of the blocking portion that blocks light and the transmission portion that transmits light is in the range of 30:70 to 70:30, and UV light is incident on the reactive film from approximately 30 degrees. When a diffusion film is produced, the haze is about 60, the transmission brightness when parallel light is incident on the film from the vertical direction is 30% or more, and when it is incident from about 30 degrees, the transmission brightness is 10% or less. Obtained.
また、光を遮断する遮断部分と光を透過する透過部分の比率を４０：６０から６０：４０にしたものでは、垂直方向から平行光をフィルムの入射したときの透過輝度が４０％以上であり、略３０度から入射した際には、８％以下のものが得られた。 Also, in the case where the ratio of the light blocking part to the light transmitting part is 40:60 to 60:40, the transmission luminance when the parallel light enters the film from the vertical direction is 40% or more. When incident from approximately 30 degrees, a value of 8% or less was obtained.
また、このようなフィルムを、ツイスト配向された液晶適用すると、位相差フィルムで位相差補償されない方向の光のみを拡散し、それ以外の光に対しては、光を透過するような特性とする事によって、正面でのボケの低減と、広視野角を実現可能である。 In addition, when such a film is applied to a twist-aligned liquid crystal, the light is diffused only in a direction that is not compensated for the phase difference by the retardation film, and the light is transmitted through the other light. By doing so, it is possible to reduce the blur in the front and wide viewing angle.
図３は、本発明の拡散フィルムの一例を示す断面説明図である。 FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view showing an example of the diffusion film of the present invention.
同図に示すように、拡散フィルムの内部では、屈折率の異なる部分が分布し、屈折率の高低からなる濃淡（同図では、白−黒で表現する）を形成している。 As shown in the figure, portions having different refractive indexes are distributed inside the diffusion film, and light and shades (represented by white-black in the figure) are formed.
また、光の回折による色付きを抑制するため屈折率の異なる部分は微小な領域内（０．１〜１ｍｍ）では、非周期的であるが、そのサイズは規則的であり、その空間周波数は、どの場所をとっても、略一定となっている。 Further, in order to suppress coloring due to light diffraction, the portion with different refractive index is aperiodic in a minute region (0.1 to 1 mm), but its size is regular, and its spatial frequency is In any place, it is almost constant.
図３に示されるように、フィルム断面では、屈折率の異なる部分が略柱状で方向を揃えて分布している。また、この柱状構造の角度は、観察する角度等により、適時設定されるものである。 As shown in FIG. 3, in the film cross section, portions having different refractive indexes are distributed substantially in a columnar shape and aligned in direction. The angle of the columnar structure is set as appropriate depending on the angle to be observed.
ここで、図３において、白で示した部分は屈折率ｎ１であり、黒で示した部分は屈折率ｎ２であると、その屈折率差Δｎ＝｜ｎ１−ｎ２｜に応じた光路間の位相差に伴って回折現象が発生し、入射光が拡散して伝播することは知られている。 Here, in FIG. 3, when the portion shown in white is the refractive index n1 and the portion shown in black is the refractive index n2, the position between the optical paths corresponding to the refractive index difference Δn = | n1-n2 | It is known that a diffraction phenomenon occurs with a phase difference, and incident light diffuses and propagates.
この拡散フィルムの散乱の分布は、屈折率の異なる部分のフィルム表面上の形状が横長（あるいは、縦長）であると、その部分に入射する光が散乱出射する場合には、それぞれの部分からの出射光の光散乱特性が、縦長（あるいは、横長）となるような指向性を持つ。例えば、形状が横長であると、拡散フィルムからの散乱出射光は、縦長の楕円形となるような分布となる。 The scattering distribution of this diffusion film is such that when the shape on the film surface of the part having a different refractive index is horizontally long (or vertically long), when light incident on that part is scattered and emitted, The light scattering characteristic of the emitted light has directivity so that it is vertically long (or horizontally long). For example, if the shape is horizontally long, the scattered outgoing light from the diffusion film has a distribution that becomes a vertically long ellipse.
さらに、屈折率の異なる部分のフィルム表面上の形状が等方的例えば、円形であると、その部分に入射する光が散乱出射する場合には、それぞれの部分からの出射光の光散乱特性が、等方性となるよう散乱分布となる。縦横方向での散乱特性を制御するべく、縦横の長さ比は、３０：１〜１：３０程度の間で選ばれ、大きさは、１μｍから１００μｍの範囲内で、所望の散乱性や散乱角度となるよう選ばれる。このような屈折率の異なる部分の表面での形状は拡散フィルムを作製する際に用いる原版に記録されているパターンによって制御することができる。 Furthermore, when the shape on the film surface of the part having a different refractive index is isotropic, for example, when the light incident on the part is scattered and emitted, the light scattering characteristics of the emitted light from each part are The scattering distribution is so as to be isotropic. In order to control the scattering characteristics in the vertical and horizontal directions, the vertical / horizontal length ratio is selected between about 30: 1 to 1:30, and the size is within the range of 1 μm to 100 μm, and the desired scattering properties and scattering are selected. It is chosen to be an angle. The shape on the surface of such a portion having a different refractive index can be controlled by the pattern recorded on the original plate used when producing the diffusion film.
このため、拡散フィルムでの散乱性をある程度制御することができる。 For this reason, the scattering property in a diffusion film can be controlled to some extent.
拡散する度合い（ヘーズ）は、前記屈折率差Δｎとフィルム内を通過する近接する２光路の光路長Ｌとによって決まり、ΔｎとＬの積が、入射光の半波長の奇数倍となる場合に、屈折率ｎ１の部分を透過する光と屈折率ｎ２の部分を透過する光とが打ち消し合うように干渉し、最もヘーズが高くなる。 The degree of diffusion (haze) is determined by the refractive index difference Δn and the optical path length L of two adjacent optical paths that pass through the film, and the product of Δn and L is an odd multiple of the half wavelength of the incident light. The light transmitted through the portion having the refractive index n1 and the light transmitted through the portion having the refractive index n2 interfere with each other so that the haze becomes the highest.
逆に、Δｎ×Ｌが、入射光の波長の整数倍（半波長の偶数倍）となる場合に、屈折率ｎ１の部分を透過する光と屈折率ｎ２の部分を透過する光とが強め合うように干渉し、最もヘーズが低くなり、入射光は拡散することなく透過する。 Conversely, when Δn × L is an integral multiple of the wavelength of the incident light (an even multiple of the half wavelength), the light transmitted through the refractive index n1 portion and the light transmitted through the refractive index n2 portion strengthen each other. Thus, the haze is lowest, and the incident light is transmitted without being diffused.
特定のフィルム断面を表す図3では、前記帯状の濃淡の伸びる方向が、フィルムの厚みほうに対して略垂直方向にそろって、屈折率の異なる領域が分布している。 In FIG. 3 showing a specific film cross-section, the direction in which the band-like shading extends is substantially perpendicular to the thickness direction of the film, and regions having different refractive indexes are distributed.
図３の拡散フィルムの光学特性について、液晶表示装置において、正面からも良好な画像が得られ、視域が反転してしまうような領域でも拡散フィルムを付加することにより、その反転が改善されるような拡散層としては、垂直方向からの光に対しては比較的散乱せず、斜め方向からの光に関しては、散乱するようなフィルムが望ましい。 Regarding the optical characteristics of the diffusion film of FIG. 3, in the liquid crystal display device, a good image can be obtained from the front, and the inversion is improved by adding the diffusion film even in an area where the viewing area is inverted. As such a diffusion layer, a film that does not scatter relatively with respect to light from the vertical direction and scatters light with respect to the oblique direction is desirable.
このようなフィルムを得る為に、屈折率の異なった領域の屈折率差をその層との厚みとの関係において、
Δn × L = λ/2
となるようにする事により、柱状構造に沿った光の散乱性は高く、それと異なった方向からの光に対しては、散乱性が低くなるような拡散層を得ることができた。
In order to obtain such a film, the difference in refractive index between the regions having different refractive indices in relation to the thickness of the layer,
Δn × L = λ / 2
As a result, it was possible to obtain a diffusion layer having high light scattering along the columnar structure and low scattering with respect to light from a different direction.
本発明による拡散フィルムは、図３における白黒パターンの細かさに関しては、適用する応用分野・機器に応じて任意に変更可能とし、一方で、前記Δｎ×Ｌを、可視光の半波長の、奇数倍の範囲とする。 In the diffusion film according to the present invention, the fineness of the black and white pattern in FIG. 3 can be arbitrarily changed according to the application field and equipment to be applied. On the other hand, Δn × L is an odd number of a half wavelength of visible light. Double the range.
前記Δｎ×Ｌの実用的な範囲は、等倍の2００ｎｍから3００ｎｍである。 The practical range of Δn × L is 200 nm to 300 nm, which is an equal magnification.
図３の場合、フィルム内の柱状構造に沿って入射する光に対するΔｎ×Ｌの値を、可視光の半波長の等倍とすることで、上記の説明のように、散乱性を高くして、特定方向から入射してくる光に対してのみ光を散乱するフィルムとして機能するものとしている。 In the case of FIG. 3, by making the value of Δn × L for the light incident along the columnar structure in the film equal to half the wavelength of visible light, the scattering property is increased as described above. The film functions as a film that scatters light only with respect to light incident from a specific direction.
このように、フィルム中の柱状構造に沿って入射する光に対しては、光散乱が生じ、入射光を所望の範囲に広げて出射することになる。 Thus, light scattering occurs with respect to the light incident along the columnar structure in the film, and the incident light is spread out to a desired range and emitted.
一方、それと異なる方向からの入射する光に対しては、透明フィルムのように機能する。 On the other hand, it functions like a transparent film for light incident from a different direction.
さらに、屈折率の異なる部分は、フィルム表面では周期性がないため、光の回折現象によって引き起こされる色分散や、レンズアレイのようなモアレが生じない。 Furthermore, since the portions having different refractive indexes have no periodicity on the film surface, chromatic dispersion caused by light diffraction phenomenon and moire like a lens array do not occur.
従って、本発明の拡散フィルムによれば観察位置による出射光の色変化は生じず、理想的な白色を呈し、液晶等と組み合わせた際に不要なパターンを生じない。 Therefore, according to the diffusion film of the present invention, the color of the emitted light does not change depending on the observation position, exhibits an ideal white color, and does not generate an unnecessary pattern when combined with liquid crystal or the like.
このような拡散フィルムの元となる原版に記録されるパターンも周期性がなく、データとしての規則性に乏しいためデータ量が増加してしまう。 The pattern recorded on the original plate which is the source of such a diffusion film also has no periodicity and lacks regularity as data, which increases the amount of data.
そのため、この周期性のないパターンを小さな領域（例えば、０．０５〜１ｍｍ程度）の領域でのみ定義し、それをフィルム全面に敷き詰めることによって、ほとんど、パターンを定義した領域を描画するときのデータ量と同様のデータ量で、大きな面積のフィルム用の原版を作製することができる。 For this reason, by defining this non-periodic pattern only in a small area (for example, about 0.05 to 1 mm) and spreading it over the entire surface of the film, most of the data when drawing the area where the pattern is defined A master for a film having a large area can be produced with the same amount of data as the amount.
次に、本発明の拡散フィルムの構造について、更に詳細に説明する。 Next, the structure of the diffusion film of the present invention will be described in more detail.
上述したように、本発明の拡散フィルムの内部には、屈折率の異なる部分が不規則な形状・厚さで分布することにより、屈折率の高低からなる濃淡模様が形成されている。 As described above, in the diffusion film of the present invention, portions having different refractive indexes are distributed with irregular shapes and thicknesses, thereby forming a light and shade pattern having a high and low refractive index.
この屈折率の差異は、小さすぎると散乱性が悪くなり、逆に大きすぎるとどのような角度で光が入射しても光散乱が生じてしまうことになり、入射角選択性の特性を持たせることが困難となる。そのため、表面上の屈折率差だけでは光散乱が生じず、フィルム１に厚みがあることで十分な散乱性を持つような最適な屈折率差である必要がある。 If the difference in refractive index is too small, the scattering property is deteriorated. On the other hand, if the difference is too large, light scattering occurs regardless of the angle at which light is incident. It becomes difficult to make it. Therefore, light scattering does not occur only by the refractive index difference on the surface, and it is necessary to have an optimal refractive index difference that has sufficient scattering properties due to the thickness of the film 1.
本発明では、上記条件に適合するように、屈折率差は０．００１から０．２の範囲で適宜選択し、感光材料に散乱パターンが記録されている散乱層は屈折率差に応じて１０００μｍから１μｍの範囲で適宜選択している。 In the present invention, the refractive index difference is appropriately selected in the range of 0.001 to 0.2 so as to meet the above conditions, and the scattering layer in which the scattering pattern is recorded on the photosensitive material is 1000 μm according to the refractive index difference. To 1 μm.
記録できる屈折率差は、フィルムの作製方法や記録材料などにより制限を受けるため、大きな屈折率差を持つ場合はフィルムを薄く、小さな屈折率差を持つ場合はフィルムを厚くすることで、本発明の拡散フィルムを実現することが可能である。 Since the refractive index difference that can be recorded is limited by the film production method and the recording material, the present invention can be achieved by thinning the film if it has a large refractive index difference and increasing the film if it has a small refractive index difference. It is possible to realize a diffusion film.
具体的な例を挙げると、平均屈折率が１．５２で厚みが２０μｍのフィルム中に、屈折率が１．５６（屈折率差０．０４）の部分を分布させて、濃淡模様を形成することで、十分な散乱性と入射角度選択性を持つ拡散フィルムを得ることができた。 As a specific example, a portion having a refractive index of 1.56 (refractive index difference of 0.04) is distributed in a film having an average refractive index of 1.52 and a thickness of 20 μm to form a light and shade pattern. As a result, a diffusion film having sufficient scattering property and incident angle selectivity could be obtained.
屈折率の異なる部分の大きさは、光散乱を生じさせるために一定ではないが、必要な散乱性を持たせるために、その平均の大きさは直径で０．１μｍから３００μｍの範囲内で、それぞれの用途での必要な散乱性に応じて適宜選択される。 The size of the portions having different refractive indexes is not constant to cause light scattering, but the average size is within a range of 0.1 μm to 300 μm in diameter in order to have necessary scattering properties. It is appropriately selected according to the required scattering property for each application.
一例として、１２μｍの平均の大きさを持つ屈折率の高低からなる濃淡模様とすることで、約±４０°程度の散乱広がりをもつ散乱性が得られた。 As an example, by using a light and shade pattern consisting of high and low refractive indexes having an average size of 12 μm, a scattering property having a scattering spread of about ± 40 ° was obtained.
また、光散乱に指向性を持たせるために、フィルムの縦方向と横方向とでは、屈折率の異なる部分の平均の大きさを異ならせている。 Further, in order to give directivity to light scattering, the average size of the portions having different refractive indexes is made different between the vertical direction and the horizontal direction of the film.
一例として、縦方向に伸びた楕円状に光散乱を生じさせるために、縦方向での平均サイズは１２μｍであるが、横方向での平均サイズは５０μｍという横長の形状とすることで、縦方向に約±４０°，横方向には約±１０°という散乱指向性を持つ拡散フィルムが得られた。 As an example, in order to cause light scattering in an elliptical shape extending in the vertical direction, the average size in the vertical direction is 12 μm, but the average size in the horizontal direction is 50 μm, so that the vertical direction A diffusion film having a scattering directivity of about ± 40 ° in the horizontal direction and about ± 10 ° in the horizontal direction was obtained.
また、このようなフィルムを、位相差補償フィルムを有するTN配向の液晶ディスプレイの前面に配置し、位相差補償されない方向に散乱フィルムの散乱する方向で配置することによって、階調反転のない液晶ディスプレイを実現することができる。 In addition, by disposing such a film in front of a TN-oriented liquid crystal display having a retardation compensation film and disposing the film in a direction in which the scattering film scatters in a direction in which the retardation compensation is not performed, a liquid crystal display without gradation inversion Can be realized.
また、本発明の拡散フィルムは、本明細書中ではフィルムという用語で統一して述べたが、例えば、ガラス基板や樹脂基板のような硬質基板上に形成されたシートであっても良い。 In addition, the diffusion film of the present invention has been described in the present specification with the term film, but for example, it may be a sheet formed on a hard substrate such as a glass substrate or a resin substrate.
１…拡散フィルム用原版
２…原版中光を透過する領域
３…電子線又はレーザー光
５…拡散フィルム
５ａ…高屈折率領域
５ｂ…低屈折率領域
６ａ…垂直入射光
６ｂ…垂直に入射した光の射出光
７ａ…斜めからの入射光
７ｂ…斜めからの入射した光の射出光
7…散乱光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diffusion film original plate 2 ... Area | region 3 which permeate | transmits light in original plate ... Electron beam or laser beam 5 ... Diffusion film 5a ... High refractive index area | region 5b ... Low refractive index area | region 6a ... Vertical incident light 6b ... Light incident perpendicularly Emission light 7a ... Incident light 7b from oblique direction ... Emission light of incident light from oblique direction
7 ... scattered light
Claims (6)
該原版が、光を透過する微小な透過領域と、光を遮断する微小な遮断領域が配置されてなる単位パターンが、2箇所以上で繰り返し組込まれていて、光を透過する透過領域と、光を遮断する遮断領域が配置されたパターンを有することを特徴とする拡散フィルム用原版。 It is an original plate used for making a diffusion film made of a film in which a columnar minute region is formed in the thickness direction having a different refractive index inside, and the scattering property varies depending on the angle of the incident direction of light,
The original plate includes a light transmission region, a light transmission region, and a light transmission region, wherein a unit pattern in which a light shielding region is disposed is repeatedly incorporated at two or more locations. An original plate for a diffusion film, having a pattern in which a blocking region for blocking light is disposed.
該原版が、光を透過する微小な透過領域と、光を遮断する微小な遮断領域が配置されてなる単位パターンが、2箇所以上で電子線又は、レーザー光のいずれかによって、直接描画され、繰り返し組込まれた光を透過する透過領域と、光を遮断する遮断領域が配置されていることを特徴とする拡散フィルム用原版の作製方法。 A method for producing an original plate used for making a diffusion film made of a film in which a columnar minute region is formed in a thickness direction having a different refractive index inside, and a scattering property is changed depending on an angle of a light incident direction,
The original plate is directly drawn by either electron beam or laser light at two or more locations, a unit pattern in which a minute transmission region that transmits light and a minute blocking region that blocks light are arranged, A method for producing an original plate for a diffusion film, comprising: a transmission region that transmits light repeatedly incorporated; and a blocking region that blocks light.
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