JP2015014692A - 光拡散部材及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】虹ムラの発生を抑制し、視認角特性に優れた光拡散部材を提供する。
【解決手段】本発明の光拡散フィルム７（光拡散部材）は、光透過性及び複屈折性を有する基材３９と、基材３９の一方面に形成された波長制御層４１と、基材３９の一方面のうち、波長制御層４１の形成領域以外の領域に形成された光拡散部４０と、光散乱層５０と、を備え、光拡散部４０は、基材３９に接する光射出端面と、光射出端面に対向し、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、を有するとともに光入射端面４０ｂから光射出端面４０ａまでの高さが波長制御層４１の層厚よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、光拡散部材及び表示装置に関する。

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用いられるＰＥＴ等の透明シートは、生産時の延伸処理により、面内で１０００ｎｍ〜４０００ｎｍの位相差を有している。そのため、この種の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、光拡散シートに入射した光は、複屈折を有する透明シートにより位相差を生じ、Ｐ偏光とＳ偏光とに分光する。その結果、Ｐ偏光とＳ偏光では、透明シートと空気との界面での反射率が異なるため、見る角度によって光拡散シートから射出される光の中の色光の割合が変化し、虹のようなムラが見える。以下、このムラを「虹ムラ」と称する。この虹ムラにより視認性が低下する、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り、虹ムラの発生を抑制し、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。

上記の目的を達成するために、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、光散乱部と、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い。なお、「基材の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る光拡散部」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において、前記基材の面内位相差は、１０００ｎｍ〜４０００ｎｍであってもよい。

本発明の一つの態様の光拡散部材において、前記光散乱部が、前記基材の前記一方面と反対の他方面側に設けられていてもよい。

本発明の一つの態様の光拡散部材において、前記光散乱部が、防眩処理層を兼ねていてもよい。

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、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、光散乱部と、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い光拡散部材で構成されており、前記光散乱部は、前記表示体よりも光出射面側のいずれかに位置している。

本発明の一つの態様によれば、虹ムラの発生を抑制し、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。

（Ａ）第１実施形態の液晶表示装置を示す斜視図、（Ｂ）第１実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。 同、液晶表示装置における液晶パネルを示す断面図である。 同、光拡散フィルムの作用を説明するための模式図である。 同、液晶表示装置における光拡散フィルムを示す断面図である。 同、液晶表示装置の光拡散フィルムを、製造工程順を追って示す斜視図である。 （Ａ），（Ｂ）バックライトからの射出光と光拡散部の側面との関係を説明する説明図である。 （Ａ），（Ｂ）虹ムラが発生する仕組みを説明する説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）複屈折基材からの射出光強度のシミュレーション結果を示すグラフである。 （Ａ）第２実施形態の液晶表示装置を示す斜視図、（Ｂ）第１実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。 同、液晶表示装置の光拡散フィルムを、製造工程順を追って示す斜視図である。 液晶パネルの画素と波長制御層の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。 第３実施形態の光拡散フィルムの斜視図である。 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実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。 第８実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。

[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。
本実施形態では、表示体として透過型の液晶パネルを備えた液晶表示装置の例を挙げて説明する。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

図１（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。図１（Ａ）は、本実施形態の液晶表示装置１を斜め下方（背面側）から見た斜視図である。図１（Ｂ）は、本実施形態の液晶表示装置１の断面図である。
本実施形態の液晶表示装置１（表示装置）は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、バックライト２（光源）と第１偏光板３と液晶パネル４（光変調素子）と第２偏光板５とを有する液晶表示体６（表示体）と、光拡散フィルム７（光拡散部材）と、から構成されている。

図１（Ｂ）では液晶パネル４を模式的に１枚の板状に図示しているが、その詳細な構造については後述する。観察者は、光拡散フィルム７が配置された図１（Ｂ）における液晶表示装置１の上側から表示を見ることになる。よって、以下の説明では、光拡散フィルム７が配置された側を視認側と称し、バックライト２が配置された側を背面側と称する。

本実施形態の液晶表示装置１においては、バックライト２から射出された光を液晶パネル４で変調し、変調した光によって所定の画像や文字等を表示する。液晶パネル４から射出された光が光拡散フィルム７を透過すると、射出光の角度分布が光拡散フィルム７に入射する前よりも広がった状態となって、光が光拡散フィルム７から射出される。これにより、観察者は広い視野角を持って表示を視認できる。すなわち、光拡散フィルム７は、視野角拡大部材として機能する。

以下、液晶パネル４の具体的な構成について説明する。
ここでは、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを一例に挙げて説明する。ただし、本発明に適用可能な液晶パネルはアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限るものではない。本発明に適用可能な液晶パネルは、例えば半透過型（透過・反射兼用型）液晶パネルや反射型液晶パネルであっても良く、更には、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。

図２は、液晶パネル４の縦断面図である。
液晶パネル４は、図２に示すように、スイッチング素子基板としてのＴＦＴ基板９と、ＴＦＴ基板９に対向して配置されたカラーフィルター基板１０と、ＴＦＴ基板９とカラーフィルター基板１０との間に挟持された液晶層１１と、を有する。液晶層１１は、ＴＦＴ基板９と、カラーフィルター基板１０と、ＴＦＴ基板９とカラーフィルター基板１０とを所定の間隔をおいて貼り合わせる枠状のシール部材（図示せず）と、によって囲まれた空間内に封入されている。

液晶パネル４は、例えばＶＡ（Vertical Alignment, 垂直配向）モードで表示を行うものであり、液晶層１１には誘電率異方性が負の垂直配向液晶が用いられる。
ＴＦＴ基板９とカラーフィルター基板１０との間には、これら基板間の間隔を一定に保持するための柱状のスペーサー１２が配置されている。なお、表示モードについては、上記のＶＡモードに限らず、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モード等を用いることができる。

ＴＦＴ基板９には、表示の最小単位領域である画素（図示せず）がマトリクス状に複数配置されている。ＴＦＴ基板９には、複数のソースバスライン（図示せず）が、互いに平行に延在するように形成されるとともに、複数のゲートバスライン（図示せず）が、互いに平行に延在し、かつ、複数のソースバスラインと直交するように形成されている。ＴＦＴ基板９上には、複数のソースバスラインと複数のゲートバスラインとが格子状に形成され、隣接するソースバスラインと隣接するゲートバスラインとによって区画された矩形状の領域が一つの画素となる。ソースバスラインは、後述するＴＦＴのソース電極に接続され、ゲートバスラインは、ＴＦＴのゲート電極に接続されている。

ＴＦＴ基板９を構成する透明基板１４の液晶層１１側の面には、半導体層１５、ゲート電極１６、ソース電極１７、ドレイン電極１８等を有するＴＦＴ１９が形成されている。透明基板１４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、例えばＣＧＳ（Continuous Grain Silicon：連続粒界シリコン）、ＬＰＳ（Low-temperature Poly-Silicon：低温多結晶シリコン）、α−Ｓｉ（Amorphous Silicon：非結晶シリコン）等の半導体材料からなる半導体層１５が形成されている。

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を用いることができる。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を用いることができる。

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。ソース電極１７は、第１層間絶縁膜２１とゲート絶縁膜２０とを貫通するコンタクトホール２２を介して半導体層１５のソース領域に接続されている。同様に、ドレイン電極１８は、第１層間絶縁膜２１とゲート絶縁膜２０とを貫通するコンタクトホール２３を介して半導体層１５のドレイン領域に接続されている。ソース電極１７およびドレイン電極１８の材料としては、上述のゲート電極１６と同様の導電性材料を用いることができる。第１層間絶縁膜２１上に、ソース電極１７およびドレイン電極１８を覆うように第２層間絶縁膜２４が形成されている。第２層間絶縁膜２４の材料としては、上述の第１層間絶縁膜２１と同様の材料、もしくは有機絶縁性材料を用いることができる。

第２層間絶縁膜２４上には、画素電極２５が形成されている。画素電極２５は、第２層間絶縁膜２４を貫通するコンタクトホール２６を介してドレイン電極１８に接続されている。よって、画素電極２５は、ドレイン電極１８を中継用電極として半導体層１５のドレイン領域に接続されている。画素電極２５の材料としては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide、インジウム亜鉛酸化物）等の透明導電性材料を用いることができる。この構成により、ゲートバスラインを通じて走査信号が供給され、ＴＦＴ１９がオン状態となったときに、ソースバスラインを通じてソース電極１７に供給された画像信号が、半導体層１５、ドレイン電極１８を経て画素電極２５に供給される。また、画素電極２５を覆うように第２層間絶縁膜２４上の全面に配向膜２７が形成されている。この配向膜２７は、液晶層１１を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。なお、ＴＦＴの形態としては、図２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。

カラーフィルター基板１０を構成する透明基板２９の液晶層１１側の面には、ブラックマトリクス３０、カラーフィルター３１、平坦化層３２、対向電極３３、配向膜３４が順次形成されている。ブラックマトリクス３０は、画素間領域において光の透過を遮断する機能を有している。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９上の一つの画素電極２５には、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上の全面には、垂直配向規制力を有する配向膜３４が形成されている。

図１（Ｂ）に戻り、バックライト２は、発光ダイオード、冷陰極管等の光源３６と、光源３６から射出された光の内部反射を利用して液晶パネル４に向けて射出させる導光体３７と、を有する。バックライト２は、光源３６が導光体３７の端面に配置されたエッジライト型でも良く、光源が導光体の直下に配置された直下型でも良い。本実施形態で用いるバックライト２としては、光の射出方向を制御して指向性を持たせたバックライト、いわゆる指向性バックライトを用いることが望ましい。後述する光拡散フィルム７の光拡散部にコリメートまたは略コリメートした光を入射させる指向性バックライトを用いることでボヤケを少なくし、光の利用効率を高めることができる。上記の指向性バックライトは、導光体３７内に形成する反射パターンの形状や配置を最適化することで実現できる。または、バックライト２上にルーバーを配置することで指向性を実現しても良い。バックライト２と液晶パネル４との間には、偏光子として機能する第１偏光板３が設けられている。液晶パネル４と光拡散フィルム７との間には、偏光子として機能する第２偏光板５が設けられている。

以下、光拡散フィルム７について詳細に説明する。
図３（Ａ）は、光拡散フィルム７の断面図である。
図１（Ａ）、（Ｂ）および図３（Ａ）に示すように、光拡散フィルム７は、基材３９と、基材３９の一面（視認側と反対側の面）に形成された複数の光拡散部４０と、基材３９の一面に形成された波長制御層４１と、基材３９の他面（視認側の面）に粘着層５１を介して固定された光散乱層５０と、から構成されている。光拡散フィルム７は、図１（Ｂ）に示すように、光拡散部４０が設けられた側を第２偏光板５に向け、基材３９の側を視認側に向けた姿勢で第２偏光板５上に配置されている。

基材３９としては、一般に、熱可塑性ポリマーや熱硬化性樹脂、光重合性樹脂などの樹脂類などが用いられる。基材３９は、光透過性と複屈折性とを有する。基材３９には、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、シリコーン系ポリマー、イミド系ポリマー等などからなる各種の透明樹脂製基材を用いることができる。例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム等の透明樹脂製基材が好ましく用いられる。

基材３９は、後述する製造プロセスにおいて、後で波長制御層４１や光拡散部４０の材料を塗布する際の下地となる。その観点から、基材３９は、製造プロセス中の熱処理工程における耐熱性、機械的強度、耐薬品性等を備える必要がある。基材３９としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムなどを用いることが好ましく、コストが低いことからＰＥＴフィルムを用いることがより好ましい。本実施形態では、一例として厚さが１００μｍのＰＥＴフィルムを用いる。

光拡散部４０は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン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。これら樹脂に重合開始剤、カップリング剤、モノマー、有機溶媒などを混合した透明樹脂製の混合物を用いることができる。さらに、重合開始剤は、安定剤、禁止剤、可塑剤、蛍光増白剤、離型剤、連鎖移動剤、他の光重合性単量体等のような各種の追加成分を含んでいてもよい。その他、特許第4129991号記載の材料を用いることができる。光拡散部４０の全光線透過率は、ＪＩＳ Ｋ７３６１−１の規定で９０％以上が好ましい。全光線透過率が９０％以上であると、十分な透明性が得られる。

光拡散部４０を基材３９の一面と平行な面（ｘｙ平面）で切断したときの水平断面は円形である。光拡散部４０の直径は、例えば２０μｍ程度である。複数の光拡散部４０は全て同一の直径となっている。光拡散部４０は、光射出端面４０ａとなる基材３９側の水平断面の面積が小さく、基材３９から離れるにつれて水平断面の面積が徐々に大きくなっている。すなわち、光拡散部４０は、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する。

光拡散部４０は、光拡散フィルム７において光の透過に寄与する。すなわち、光拡散部４０に入射した光は、光拡散部４０のテーパ状の側面４０ｃで全反射しつつ、光拡散部４０の内部に略閉じこめられた状態で導光し、射出される。

図１（Ａ）に示すように、複数の光拡散部４０は、基材３９上に点在して配置されている。複数の光拡散部４０は基材３９上に点在して形成され、波長制御層４１は基材３９上に連続して一体に形成される。

複数の光拡散部４０は、基材３９の主面の法線方向から見てランダムに（非周期的に）配置されている。したがって、隣接する光拡散部４０間のピッチは一定ではない。隣接する光拡散部４０間のピッチを平均した平均ピッチは、例えば２５μｍに設定されている。

図１（Ａ）、（Ｂ）および図３（Ａ）に示すように、波長制御層４１は、基材３９の光拡散部４０が形成された側の面のうち、複数の光拡散部４０の形成領域以外の領域に形成されている。波長制御層４１は、一例として、ブラックレジスト等の光吸収性および感光性を有する有機材料で構成されている。波長制御層４１としては、この他、Ｃｒ（クロム）やＣｒ／酸化Ｃｒなど金属単体、金属酸化物、もしくは金属単体と金属酸化物との多層膜等の金属膜、黒色インクに用いられるような顔料・染料、黒色樹脂、多色のインクを混合して黒色インクとしたもの、さらにこれらのインクに紫外線吸収剤を含むもの等、遮光性を有する材料を用いればよい。

波長制御層４１の層厚は、光拡散部４０の光入射端面４０ｂから光射出端面４０ａまでの高さよりも小さく設定されている。本実施形態の場合、波長制御層４１の層厚は、一例として１５０ｎｍ程度である。光拡散部４０の光入射端面４０ｂから光射出端面４０ａまでの高さは、一例として２０μｍ程度である。複数の光拡散部４０間の間隙は、基材３９の一面に接する部分に波長制御層４１が存在し、それ以外の部分には空気が存在している。

基材３９の屈折率と光拡散部４０の屈折率とは略同等であることが望ましい。その理由は、例えば基材３９の屈折率と光拡散部４０の屈折率とが大きく異なっていると、光入射端面４０ｂから入射した光が光拡散部４０から射出する際に光拡散部４０と基材３９との界面で不要な光の屈折や反射が生じ、所望の光拡散角度が得られない、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。

光拡散フィルム７は、図１（Ｂ）に示したように、基材３９が視認側に向くように配置されるため、円錐台状の光拡散部４０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４０ａとなり、面積の大きい方の面が光入射端面４０ｂとなる。光拡散部４０の側面４０ｃの傾斜角（光射出端面４０ａと側面４０ｃとのなす角）は、一例として８２°程度である。ただし、光拡散部４０の側面４０ｃの傾斜角度は、光拡散フィルム７から射出する際に入射光を十分に拡散することが可能な角度であれば、特に限定されない。

隣接する光拡散部４０間には空気が介在しているため、光拡散部４０を例えばアクリル樹脂で形成したとすると、光拡散部４０の側面４０ｃはアクリル樹脂と空気との界面となる。仮に光拡散部４０の周囲を他の低屈折率材料で充填したとしても、光拡散部４０の内部と外部との界面の屈折率差は、外部にいかなる低屈折率材料が存在する場合よりも空気が存在する場合が最大となる。したがって、Snellの法則より、本実施形態の構成においては臨界角が最も小さくなり、光拡散部４０の側面４０ｃで光が全反射する入射角範囲が最も広くなる。その結果、光の損失がより抑えられ、高い輝度を得ることができる。

ただし、光拡散部４０の光入射端面４０ｂに対して９０度から大きくずれた角度で入射する光は、光拡散部４０の側面４０ｃに対して臨界角以下の角度で入射し、全反射することなく光拡散部４０の側面４０ｃを透過する。それでも、光拡散部４０の形成領域以外の領域に波長制御層４１が設けられているため、光拡散部４０の側面４０ｃを透過した光は波長制御層４１で吸収される。そのため、表示のボヤケが生じたり、コントラストが低下したりすることはない。しかしながら、光拡散部４０の側面４０ｃを透過する光が増えると、光量のロスが生じ、輝度の高い画像が得られない。そこで、液晶表示装置１においては、光拡散部４０の側面４０ｃに臨界角以下で入射しないような角度で光を射出するバックライト、いわゆる指向性を有するバックライトを用いることが好ましい。

図６（Ａ），（Ｂ）は、バックライトから射出される光と光拡散部４０の側面４０ｃ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_１：バックライトからの射出角度、θ_２：光拡散部４０のテーパ角度、と定義する。光拡散部４０に入射した光Ｌａは、側面４０ｃで全反射を生じ、基材３９の表面から視認側へ射出される。このとき、入射角度の大きい光Ｌｂは、側面４０ｃで全反射せずに透過し、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_１と臨界角となるテーパ角度θ_２との関係を示す。
例えば、バックライトからの射出角度θ_１が３０°の光は、光拡散部４０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４０のテーパ角度θ_２が６０°未満である場合、側面４０ｃで全反射せずに透過し、光の損失が発生する。射出角度θ_１が±３０°以内の光を損失無く、側面４０ｃで全反射させるためには、光拡散部４０のテーパ角度は６０°以上、９０°未満が望ましい。

光拡散部４０の側面４０ｃのテーパ角度θ_２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４０のテーパ角度θ_２は、８２°とする。
本実施形態において、光拡散部４０の側面４０ｃのテーパ角度θ_２は一定になっている。

なお、光拡散部４０の側面４０ｃのテーパ角度θ_２は、上記範囲に限定されず、入射光が光拡散フィルム７から射出する際に、入射光を十分に拡散することが可能な角度であればよい。テーパ角度θ_２は、光入射端面４０ｂから光射出端面４０ａに向かうに従って、連続的に変化していてもよい。

光散乱層５０は、図１（Ｂ）に示したように、基材３９の他面（視認側の面）に粘着層５１を介して固定されている。光散乱層５０は、例えば感光性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５２が分散されたフィルム状部材である。光散乱層５０の厚みは、一例として２０μｍ程度である。球状の光散乱体５２の球径は、一例として０．５〜２０μｍ程度である。粘着層５１の厚みは、一例として２５μｍ程度である。光散乱層５０は、光拡散部４０で拡散された光を前方散乱し、さらに広角側に広げる機能を有する。

複屈折性を有するＰＥＴフィルムを基材３９として用いた場合、複屈折の影響によって位相差が生じ、観察者が広角側から見た場合に虹ムラが発生し、視認性が著しく低下する。近年の液晶表示装置の高輝度化および高色純度化に伴い、この種の虹ムラが特に視認されやすくなっている。そこで、光散乱層５０は、虹ムラが視認されるのを抑制する作用を奏する。この作用については後述する。

本実施形態では、光散乱層５０のヘイズ値は、一例として３０に設定されている。なお、光散乱層５０と基材３９との間に、粘着層５１が介在していなくてもよい。すなわち、光散乱層５０は、基材３９の他面に直接形成されていてもよい。

なお、光散乱体５２は、上記のものに限らず、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、シリコーン系ポリマー、イミド系ポリマーなどからなる樹脂片、ガラスビーズ等の適宜な透明の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５２を光拡散部４０内に拡散させた気泡としてもよい。個々の光散乱体５２の形状は、例えば、球形、楕円球形、平板形、多角形立方体など、各種形状に形成することができる。光散乱体５２のサイズも均一あるいは不均一になるように形成されていればよい。

本実施形態の場合、図３（Ａ）に示すように、光拡散フィルム７の最表面には光散乱層５０が配置されている。これにより、光拡散部４０の光入射端面４０ｂに対して垂直に入射する光Ｌは、光拡散部４０で拡散角度が制御された後、光散乱層５０でさらに前方散乱する。このため、光散乱層５０からは様々な角度の光が射出される。

これに対して、図３（Ｂ）に示すように、光散乱層が配置されていない光拡散フィルム７Ｘの場合、光拡散部４０Ｘの光入射端面４０Ｘｂに対して垂直に入射する光Ｌが特定の拡散角度に集中して射出される。その結果、広い角度範囲に均一に光を拡散させることができず、特定の視野角のみでしか明るい表示が得られない。

このように、本実施形態の場合、光拡散フィルム７の最表面に光散乱層５０が配置されているため、光の拡散角度を１つに集中させないようにできる。その結果、光拡散フィルム７の光拡散特性をよりなだらかにすることができ、広い視野角で明るい表示が得られる。

本実施形態において、光拡散フィルム７は、光散乱層５０の光拡散部４０と反対側の面５０ｆから入射し、バインダー樹脂などの基材と光散乱体５２との界面で反射、もしくは光散乱体５２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。このような散乱条件は、例えば光散乱層５０に含まれる光散乱体５２の粒径を適宜変更することにより、満足させることができる。

図４は本実施形態の光拡散フィルムの断面図である。
図４に示すように、本実施形態の場合、光拡散フィルム７は、光散乱層５０が、当該光散乱層５０の上面５０ｆにおいて、上面５０ｆから内部に入射し、光散乱体５２により進行方向が変更された光がMie散乱するように構成されている。そのため、いわゆる後方散乱（バックスキャッタ）が生じない。よって、表面反射による表示品位やコントラストの低下を抑制することが可能となる。

すなわち、光散乱層５０は、防眩処理層（アンチグレア層）を兼ねている。本実施形態の場合、基材３９の視認側の面に複数の光散乱体５２を含む光散乱層５０を形成しているため、光散乱層５０は使用者が液晶表示装置を見る際の防眩処理層としても機能する。この構成によれば、新たに防眩処理層を設ける必要がないため、液晶表示装置の簡素化、薄型化が図れる。

なお、光散乱層５０は、上記の光散乱体５２を含む構成の他、例えば基材３９の表面にサンドブラスト処理やエンボス処理等を施し、基材３９の表面に微細な凹凸を形成することによって作製してもよい。

次に、上記構成の液晶表示装置１の製造方法について、図５を用いて説明する。
以下では、光拡散フィルム７の製造工程を中心に説明する。
液晶表示体６の製造工程の概略を先に説明すると、最初に、ＴＦＴ基板９とカラーフィルター基板１０をそれぞれ作製する。その後、ＴＦＴ基板９のＴＦＴ１９が形成された側の面とカラーフィルター基板１０のカラーフィルター３１が形成された側の面とを対向させて配置し、ＴＦＴ基板９とカラーフィルター基板１０とをシール部材を介して貼り合わせる。その後、ＴＦＴ基板９とカラーフィルター基板１０とシール部材とによって囲まれた空間内に液晶を注入する。そして、このようにしてできた液晶パネル４の両面に、光学接着剤等を用いて第１偏光板３、第２偏光板５をそれぞれ貼り合わせる。以上の工程を経て、液晶表示体６が完成する。
なお、ＴＦＴ基板９やカラーフィルター基板１０の製造方法には従来から公知の方法が用いられるため、説明を省略する。

最初に、図５（Ａ）に示すように、１０ｃｍ角で厚さが１００μｍのポリエチレンテレフタレートの基材３９を準備し、スピンコート法を用いて、基材３９の一面に波長制御層材料としてカーボンを含有したブラックネガレジストを塗布し、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、図５（Ｂ）に示すように、複数の遮光パターン４６が設けられたフォトマスク４５を介して塗膜４４に光Ｅ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^２とする。本実施形態の場合、次工程で波長制御層４１をマスクとして透明ネガレジストの露光を行い、光拡散部４０を形成するため、フォトマスク４５の遮光パターン４６の位置が光拡散部４０の形成位置に対応する。複数の遮光パターン４６は全て直径２０μｍの円形パターンであり、ランダムに配置されている。そのため、隣接する遮光パターン４６間の間隔（ピッチ）は一定でないが、複数の遮光パターン４６間の間隔を平均した平均間隔は２５μｍである。

遮光パターン４６の平均間隔は液晶パネル４の画素の間隔（ピッチ）よりも小さいことが望ましい。これにより、画素内に少なくとも１つの光拡散部４０が形成されるので、例えばモバイル機器等に用いる画素ピッチが小さい液晶パネルと組み合わせたときに広視野角化を図ることができる。

上記のフォトマスク４５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５（Ｃ）に示すように、複数の円形の開口部を有する波長制御層４１を基材３９の一面に形成する。円形の開口部は次工程の光拡散部４０の形成領域に対応する。

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４１を形成したが、この構成に代えて、本実施形態の遮光パターン４６と光透過部とが反転したフォトマスクを用いれば、ポジレジストを用いることもできる。もしくは、蒸着法や印刷法、インクジェット法等を用いてパターニングした波長制御層４１を直接形成しても良い。

次いで、図５（Ｄ）に示すように、スピンコート法を用いて、波長制御層４１の上面に光拡散部材料としてアクリル樹脂からなる透明ネガレジストを塗布し、膜厚２５μｍの塗膜４８を形成する。次いで、上記の塗膜４８を形成した基材３９をホットプレート上に載置し、温度９５℃で塗膜４８のプリベークを行う。これにより、透明ネガレジスト中の溶媒が揮発する。

次いで、基材３９側から波長制御層４１をマスクとして塗膜４８に拡散光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^２とする。露光工程では、平行光または拡散光を用いる。露光装置から射出された平行光を拡散光Ｆとして基材３９に照射する手段としては、露光装置から射出された光の光路上にヘイズ５０程度の拡散板を配置すれば良い。拡散光Ｆで露光を行うことにより、塗膜４８は、波長制御層４１間の開口部から放射状に露光され、光拡散部４０の逆テーパ状の側面が形成される。
その後、上記の塗膜４８を形成した基材３９をホットプレート上に載置し、温度９５℃で塗膜４８のポストエクスポージャーベイク（ＰＥＢ）を行う。

次いで、専用の現像液を用いて透明ネガレジストからなる塗膜４８の現像を行い、１００℃でポストベークし、図５（Ｅ）に示すように、複数の光拡散部４０を基材３９の一面に形成する。

次いで、図５（Ｆ）に示すように、多数のアクリルビーズ等の光散乱体５２がアクリル樹脂等のバインダー樹脂の内部に分散されて構成された光散乱層５０を、粘着層５１を介して基材３９の他面に貼付する。
以上の工程を経て、本実施形態の光拡散フィルム７が完成する。

なお、上記の例では波長制御層４１や光拡散部４０の形成時に液状のレジストを塗布することとしたが、この構成に代えて、フィルム状のレジストを基材３９の一面に貼付するようにしてもよい。

最後に、完成した光拡散フィルム７を、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、基材３９を視認側に向け、光拡散部４０を第２偏光板５に対向させた状態で、光学接着剤等を用いて液晶表示体６に貼付する。
以上の工程により、本実施形態の液晶表示装置１が完成する。

ここで、基材３９が複屈折性を有する場合に虹ムラが発生する理由について説明する。
一般に、２枚の偏光板同士の間に複屈折性を有する基材を配置すると、射出側の偏光板から射出される光の強度は、入射光の波長に応じて異なる。
１枚目（入射側）の偏光板により特定の方向に振動する直線偏光となった光は、複屈折基材により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基材内部における進行速度が異なり、位相差が生じる。波長に対する位相差に応じて、２枚目の偏光板に入射する光の振動方向は変化する。その結果、２枚目の偏光板を透過する光の成分の割合が波長毎に異なる。これにより、射出光の色が観察角度によって異なり、虹ムラが生じる。

上記の虹ムラが発生する原理からすれば、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光の強度は変化せず、虹ムラは発生しないように思われる。ところが、複屈折基材を見る角度によって、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、虹ムラが生じる。以下、詳細に説明する。

図７（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７（Ａ）は、複屈折基材３００を正面から見た場合を示した図であり、図７（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７（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７（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７（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、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、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７（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７（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。言い換えると、複屈折基材３００を斜めから見た場合においては、結果として、射出端面３００ａが偏光層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。虹ムラは、基材の面内位相差が５００ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲で生じやすく、特に基材の面内位相差が１０００ｎｍ〜４０００ｎｍの範囲で目視される。

本発明者らは、液晶パネルの第２偏光板を透過した光が、複屈折性を有する基材（ＰＥＴフィルム）を透過したときの射出光の強度のシミュレーションを行った。
シミュレーション条件として、第２偏光板の偏光度を１００％、基材の面内位相差（Δｎｄ）を１．００μｍ、基材の偏光度を５０％、基材の波長分散（４５０ｎｍ／５９０ｎｍ）を１．１０、とした。第２偏光板の吸収軸と基材の遅相軸は互いに平行とした。

図８（Ａ）〜（Ｃ）は、複屈折基材からの射出光強度のシミュレーション結果を示すグラフである。図８（Ａ）は、方位角４５°、極角０°の方向に射出する光の強度を示す。図８（Ｂ）は、方位角４５°、極角６０°の方向に射出する光の強度を示す。図８（Ｃ）は、方位角４５°、極角８０°の方向に射出する光の強度を示す。極角θ°の方向に射出した光の強度は、観察者が極角θ°の方向から液晶表示装置を見たときの光の強度に対応する。図８（Ａ）〜（Ｃ）の横軸は光の波長（ｎｍ）を示しており、図８（Ａ）〜（Ｃ）の縦軸は透過する光の相対強度（％）を示している。第２偏光板に入射する光が空気を透過した時の光の強度を１００％とした。

図８（Ａ）に示すように、観察者が正面方向（極角０°の方向）から液晶表示装置を見た場合、Ｓ偏光とＰ偏光とで、複屈折基材と空気との界面での反射率に違いがないため、各波長における光の強度に変化がない。これに対して、図８（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、観察者が斜め方向（極角６０°，８０°の方向）から液晶表示装置を見た場合、Ｓ偏光とＰ偏光とで複屈折基材と空気との界面での反射率に差があるため、波長によって光強度曲線に山（ピーク）と谷（バレイ）とが生じる。

図８（Ｂ）に示すように、極角６０°の場合、緑色領域（波長４９０ｎｍ付近）と赤色領域（波長７００ｎｍ付近）にピークがあるため、黄色の光が視認される。図８（Ｃ）に示すように、極角８０°の場合、青色領域（波長４２０ｎｍ付近）と緑色領域（波長５４０ｎｍ付近）にピークがあるため、青緑色の光が視認される。このように、観察者は見る角度によって異なる色の光を視認するため、虹ムラが見える。

このように、光拡散フィルム７の基材３９が複屈折性を有する場合、単に光拡散フィルム７を配置しただけでは、光の拡散角度分布が広角側に広がる効果が得られる反面、虹ムラが視認されるという不具合があった。これに対して、本実施形態の液晶表示装置１によれば、光拡散フィルム７を透過した光が光散乱層５０により散乱される結果、異なる色の光が混合される。このように、光の混色が生じることにより虹ムラを抑制することができる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図９〜図１３を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、光拡散フィルムの光拡散部および波長制御層の構成が第１実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光拡散フィルムについてのみ説明する。
図９（Ａ）、（Ｂ）は、第２実施形態の液晶表示装置１０１を示す模式図である。図９（Ａ）は、第２実施形態の液晶表示装置１０１の斜視図である。図９（Ｂ）は、第２実施形態の液晶表示装置１０１の断面図である。図１０（Ａ）〜（Ｅ）は、光拡散フィルムを、製造工程順を追って示す斜視図である。
図９（Ａ）、（Ｂ）、図１０（Ａ）〜（Ｅ）において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第１実施形態では、基材３９の一面に形成された複数の光拡散部４０と、基材３９の一面において光拡散部４０の形成領域以外の領域に形成された波長制御層４１と、を備え、複数の光拡散部４０が基材３９の一面の法線方向から見て点在して配置され、波長制御層４１が光拡散部４０の形成領域以外の領域に連続して形成されていた。これに対して、第２実施形態の光拡散フィルム１０７は、基材３９の一面に形成された複数の波長制御層１４１と、基材３９の一面において波長制御層１４１の形成領域以外の領域に形成された光拡散部１４０と、を備えている。複数の波長制御層１４１は基材３９の一面の法線方向から見て点在して配置されている。光拡散部１４０は、波長制御層１４１の形成領域以外の領域に連続して形成されている。

複数の波長制御層１４１は、基材３９上に点在してランダムに（非周期的に）配置されている。それに伴い、複数の波長制御層１４１と同一の位置に形成される複数の中空部１４３も基材３９上にランダムに配置されている。

本実施形態では、各波長制御層１４１を基材３９の法線方向から見たときの平面形状は円形である。各波長制御層１４１の直径は、例えば１０μｍである。複数の波長制御層１４１は、全て同一の直径となっている。複数の波長制御層１４１が基材３９上に点在して形成されたことにより、本実施形態の光拡散部１４０は基材３９上に連続して壁状に形成されている。

光拡散フィルム１０７における波長制御層１４１の形成領域には、基材３９の一面に平行な平面で切断したときの断面積が波長制御層１４１側で大きく、波長制御層１４１から離れるにつれて漸次小さくなる形状の中空部１４３が形成されている。中空部１４３は、基材３９側から見たとき、いわゆる順テーパ状の略円錐台状の形状を有している。中空部１４３の内部には空気が存在している。光拡散フィルム１０７の中空部１４３以外の部分、すなわち光拡散部１４０が連続して存在する部分は光の透過に寄与する部分である。光拡散部１４０に入射した光は、当該光拡散部１４０と中空部１４３との界面で全反射しつつ、光拡散部１４０の内部に略閉じこめられた状態で導光し、基材３９を介して外部に出射される。

本実施形態の場合、中空部１４３には空気が存在しているため、光拡散部１４０を例えば透明樹脂で形成したとすると、光拡散部１４０の側面１４０ｃは透明樹脂と空気との界面となる。ここで、光拡散部１４０の内部と外部との界面の屈折率差は、中空部１４３が空気で充填されている方が、光拡散部１４０の周囲が他の一般的な低屈折率材料で充填されているよりも大きい。したがって、Snellの法則より、光拡散部１４０の側面１４０ｃで光が全反射する入射角範囲が広い。その結果、光の損失がより抑えられ、高い輝度を得ることができる。

中空部１４３には、空気に代えて、窒素等の不活性ガスが充填されていてもよい。もしくは、中空部１４３の内部が真空状態であってもよい。
第１実施形態と同様、光散乱層５０は、基材３９の光拡散部１４０が形成された面と反対側の面に形成されている。

次に、上記構成の液晶表示装置１０１の製造方法について、図１０（Ａ）〜（Ｅ）を用いて説明する。
以下では、光拡散フィルム１０７の製造工程を中心に説明する。

最初に、図１０（Ａ）に示すように、１０ｃｍ角で厚さが１００μｍのＰＥＴフィルムの基材３９を準備し、スピンコート法を用いて、基材３９の一面に波長制御層材料としてカーボンを含有したブラックネガレジストを塗布し、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Ｌ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^２とする。

図１０（Ａ）に示すように、波長制御層１４１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。このフォトマスク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。

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℃で乾燥する。これにより、図１０（Ｂ）に示すように、平面形状が円形の複数の波長制御層１４１を基材３９の一面に形成する。本実施形態の場合、次工程でブラックネガレジストからなる波長制御層１４１をマスクとして透明ネガレジストの露光を行い、中空部１４３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１４３の形成位置に対応する。円形の波長制御層１４１は次工程の光拡散部１４０の非形成領域（中空部１４３）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。

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り波長制御層１４１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１４１を直接形成してもよい。

次いで、図１０（Ｃ）に示すように、スピンコート法を用いて、波長制御層１４１の上面に光透過部材料としてアクリル樹脂からなる透明ネガレジストを塗布し、膜厚２５μｍの塗膜４８を形成する。次いで、上記の塗膜４８を形成した基材３９をホットプレート上に載置し、温度９５℃で塗膜４８のプリベークを行う。これにより、透明ネガレジスト中の溶媒が揮発する。

次いで、基材３９側から波長制御層１４１をマスクとして塗膜４８に拡散光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^２とする。露光工程では、拡散光を用いる。露光装置から射出された平行光を拡散光Ｆとして基材３９に照射する手段として、露光装置から射出された光の光路上にヘイズ５０程度の拡散板を配置する。拡散光Ｆで露光を行うことにより、塗膜４８は、波長制御層１４１の縁から波長制御層１４１の内側に向かう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１４３が形成され、光拡散部１４０の中空部１４３と面する部分には逆テーパ状の側面が形成される。
その後、上記の塗膜４８を形成した基材３９をホットプレート上に載置し、温度９５℃で塗膜４８のポストエクスポージャーベイク（ＰＥＢ）を行う。

次いで、専用の現像液を用いて透明ネガレジストからなる塗膜４８の現像を行い、１００℃でポストベークし、図１０（Ｄ）に示すように、複数の中空部１４３を有する光拡散部１４０を基材３９の一面に形成する。

次いで、図１０（Ｅ）に示すように、多数のアクリルビーズ等の光散乱体５２がアクリル樹脂等のバインダー樹脂の内部に分散されて構成された光散乱層５０を、粘着層５１を介して基材３９の他面に貼付する。
以上の工程を経て、本実施形態の光拡散フィルム１０７が完成する。
光拡散フィルム１０７の全光線透過率は、９０％以上が好ましい。全光線透過率が９０％以上であると、十分な透明性が得られ、光拡散フィルム１０７に求められる光学性能を十分に発揮できる。全光線透過率は、ＪＩＳ Ｋ７３６１−１の規定によるものである。

なお、上記の例では波長制御層１４１や光拡散部１４０の形成時に液状のレジストを塗布することとしたが、この構成に代えて、フィルム状のレジストを基材３９の一面に貼付するようにしてもよい。

最後に、完成した光拡散フィルム１０７を、図９（Ｂ）に示すように、基材３９を視認側に向け、光拡散部１４０を第２偏光板５に対向させた状態で、光学接着剤等を用いて液晶表示体６に貼付する。
以上の工程により、本実施形態の液晶表示装置１０１が完成する。

図１１は、液晶パネル４の画素１００と波長制御層１４１との配置関係を示す図である。図１１に示すように、液晶パネル４の画素１００と波長制御層１４１とを平面的に見た場合、液晶パネル４の１つのドットに対応する部分に、波長制御層１４１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、液晶パネル４の１つの画素１００は、赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の３つのドット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つの波長制御層１４１が形成されるため、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。

図１２は、光拡散フィルム１０７を製造する製造装置の一例を示す概略構成図である。
図１２に示す製造装置５００は、長尺の基材３９をロール・トゥー・ロールで搬送し、その間に各種の処理を一貫して行うものである。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１４１を形成する。

製造装置５００は、一端に基材３９を送り出す送出ローラー５０８が設けられ、他端に基材３９を巻き取る巻取ローラー５０９が設けられており、基材３９が送出ローラー５０８側から巻取ローラー５０９側に向けて搬送される構成である。

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（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、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、基材３９上に波長制御層１４１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１４１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１４１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１４３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１４０が形成された基材３９を乾燥させるためのものである。この後さらに、光拡散部１４０が形成された基材３９を第２偏光板５と貼り合わせて一体化させてもよい。

露光装置５０６は、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１３（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１３（Ａ）に示すように、露光装置５０６は、複数の光源５０７を備える。基材３９の搬送に伴って、各光源５０７からの光Ｆの強度が徐々に弱くなるなど、光Ｆの強度が変化してもよい。あるいは、露光装置５０６は、図１３（Ｂ）に示すように、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１３（Ｂ）では、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の射出角度が変化している。露光装置５０６を用いることにより、光拡散部１４０の側面１４０ｃ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を用いて基材３９上に光拡散部１４０を形成したもの（原反）を液晶パネル４に貼付する際には、原反を液晶パネル４のサイズに適宜裁断することで光拡散フィルム１０７を製造する。
原反を裁断する際、原反では波長制御層１４１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１４１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拡散フィルムでは、波長制御層１４１と重なる中空部１４３が基材３９の周縁部に接して形成される。

第２実施形態の液晶表示装置１０１においても、光拡散フィルム１０７を透過した光が光散乱層５０により散乱され、異なる色の光が混合される結果、虹ムラを抑制できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

特に第２実施形態の構成によれば、光拡散フィルム１０７に設けられた複数の中空部１４３が孤立しており、光拡散部１４０となる部分は面内で連続した形状となっている。これにより、例えば光の拡散の度合いを高めるために中空部１４３の密度を高めて光拡散部１４０の体積を小さくしても、光拡散部１４０と基材３９との接触面積が十分に確保できるため、光拡散部１４０と基材３９との密着力が強い。そのため、外力等による光拡散部１４０の欠陥が生じ難く、所望の光拡散機能を果たすことができる。

波長制御層１４１をマスクとして基材３９の背面側から透明樹脂層に光Ｆを照射しているため、光拡散部１４０が波長制御層１４１の非形成領域に自己整合（セルフアライン）した状態で形成される。その結果、光拡散部１４０と波長制御層１４１とが重なることがなく、光透過率を確実に維持することができる。また、精密なアライメント作業が不要なため、製造に要する時間を短縮できる。

この構成によれば、各中空部１４３の体積が同一であるため、透明樹脂層を現像する際に除去される樹脂の体積が一定となる。このため、各中空部１４３が形成される工程で各中空部１４３の現像スピードが一定となり、所望のテーパ形状を形成できる。その結果、光拡散フィルム１０７の微細形状の均一性が高くなり、歩留まりが向上する。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図１４を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、光制御フィルムの構成が第１実施形態と異なる。
したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御フィルムについて説明する。
図１４は、第３実施形態の光拡散フィルムの斜視図である。
図１４において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第３実施形態の光拡散フィルム１６７は、図１４に示すように、基材３９と、複数の波長制御層１７１と、光拡散部１７０と、光散乱層５０と、を備えている。複数の波長制御層１７１は、基材３９の一面（視認側と反対側の面）に形成されている。光拡散部１７０は、基材３９の一面のうち、波長制御層１７１の形成領域以外の領域に形成されている。光散乱層５０は、基材３９の視認側の面に形成されている。

第３実施形態の光拡散フィルム１６７において、複数の波長制御層１７１は、基材３９の一面に点在して設けられている。基材３９の法線方向から見た波長制御層１７１の平面形状は細長い楕円形である。波長制御層１７１は、長軸と短軸とを有している。本実施形態の光拡散フィルム１６７では、それぞれの波長制御層１７１において、長軸方向の長さに対する短軸方向の長さの比が概ね等しい。複数の波長制御層１７１の寸法は異なるが、波長制御層１７１の寸法の一例として、例えば長軸方向の長さが２０μｍであり、短軸方向の長さが１０μｍである。

波長制御層１７１の下方に相当する部分は、楕円錐台状の中空部１７３である。光拡散フィルム１６７は、複数の中空部１７３を有している。複数の中空部１７３以外の部分には、光拡散部１７０が一体となって壁状に設けられている。

第３実施形態の光拡散フィルム１６７では、それぞれの波長制御層１７１の平面形状をなす楕円の長軸方向は概ねＸ軸方向に揃っている。それぞれの波長制御層１７１の平面形状をなす楕円の短軸方向は概ねＹ軸方向に揃っている。このことから、光拡散部１７０の側面１７０ｃの向きを考えると、光拡散部１７０の側面１７０ｃのうち、Ｘ軸方向に沿った側面１７０ｃの割合はＹ軸方向に沿った側面１７０ｃの割合よりも多い。そのため、Ｘ軸方向に沿った側面１７０ｃで反射してＹ軸方向に拡散する光は、Ｙ軸方向に沿った側面１７０ｃで反射してＸ軸方向に拡散する光よりも多くなる。したがって、光拡散フィルム１６７の拡散性が強い方位角方向は、波長制御層１７１の短軸方向であるＹ軸方向となる。

波長制御層１７１の平面形状は、円形、多角形、半円等の形状が含まれていてもよい。波長制御層１７１の一部が重なって形成されていてもよいし、波長制御層１７１の一部が欠けていてもよいし、波長制御層１７１の輪郭に凹凸があってもよい。波長制御層１７１は、全てが同じ寸法、同じ形状でもよいし、一部の波長制御層１７１の寸法や形状が異なっていてもよい。

第３実施形態の液晶表示装置においても、光拡散フィルム１６７を透過した光が光散乱層５０により散乱され、異なる色の光が混合される結果、虹ムラを抑制できるといった第１実施形態と同様の効果が得られる。

特に第３実施形態の構成によれば、光拡散フィルム１６７の光拡散性が面内で異方性を有している。上記の例で言えば、Ｙ軸方向への光拡散性はＸ軸方向への光拡散性に比べて強い。したがって、光拡散フィルム１６７の光拡散性の異方性を、個々の液晶パネルの方位角方向における視角特性と合わせ込むことにより、表示品位に優れた液晶表示装置を提供することができる。

［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１５を用いて説明する。
第４実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、光散乱体の位置が第１実施形態と異なる。
したがって、第４実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略する。
図１５は、第４実施形態の液晶表示装置の断面図である。
図１５において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第４実施形態の液晶表示装置１８１においては、図１５に示すように、光散乱体５２は、複屈折性を有する基材３９の内部に含まれている。したがって、基材３９は、複屈折性を有するとともに、入射光を散乱させる機能も有する。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

第４実施形態の液晶表示装置１８１においても、光拡散フィルム１８２を透過した光が基材３９中に含まれる光散乱体５２により散乱され、異なる色の光が混合される結果、虹ムラを抑制できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。また、第１実施形態よりも光拡散フィルム１８２を薄くすることができる。

［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図１６を用いて説明する。
第５実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、光散乱体の位置が第１実施形態と異なる。
したがって、第５実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略する。
図１６は、第５実施形態の液晶表示装置の断面図である。
図１６において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第５実施形態の液晶表示装置１９１においては、図１６に示すように、光散乱体５２は、光拡散部４０の内部に含まれている。光拡散部４０は、自身の側面４０ｃで入射光を反射するとともに、内部を進行する光を散乱させる機能を有する。

第５実施形態の液晶表示装置１９１においても、光拡散フィルム１９２を透過する光が光拡散部４０中に含まれる光散乱体５２により散乱され、異なる色の光が混合される結果、虹ムラを抑制できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図１７を用いて説明する。
第６実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、光散乱体の位置が第１実施形態と異なる。
したがって、第６実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略する。
図１７は、第６実施形態の液晶表示装置の断面図である。
図１７において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第６実施形態の液晶表示装置２０１においては、図１７に示すように、光散乱体５２を含む光散乱層５０は、複屈折性を有する基材３９と光拡散部４０との間、および基材３９と波長制御層４１との間に形成されている。言い換えると、光拡散フィルム２０２において、光散乱層５０は、基材３９の光拡散部４０および波長制御層４１が形成される側の面の全域に形成されている。

第６実施形態の液晶表示装置２０１においても、光拡散部４０を透過した光が光散乱層５０により散乱され、異なる色の光が混合される結果、虹ムラを抑制できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態について、図１８を用いて説明する。
第７実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、光散乱体の位置が第１実施形態と異なる。
したがって、第７実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略する。
図１８は、第７実施形態の液晶表示装置の断面図である。
図１８において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第７実施形態の液晶表示装置２１１において、図１８に示すように、光散乱体５２は、光拡散フィルム２１２と液晶表示体６とを接合する粘着剤層２１３の内部に含有されている。

第７実施形態の液晶表示装置２１１においては、光拡散フィルム２１２に入射する前の時点で粘着剤層２１３中に含まれる光散乱体５２により光が散乱され、虹ムラを抑制できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第８実施形態］
以下、本発明の第８実施形態について、図１９を用いて説明する。
第８実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、タッチパネルを備えた点が第１実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、タッチパネルの構成について説明する。
図１９において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第８実施形態の液晶表示装置９０においては、図１９に示すように、バックライト２から光拡散フィルム７までの構成は第１実施形態と同一である。光拡散フィルム７を構成する基材３９の視認側にタッチパネル９１が配置されている。以下の説明では、光拡散フィルム７を構成する基材３９のことを「光拡散フィルム用基材」と称する。タッチパネル９１は、光拡散フィルム用基材３９の周縁部において、両面テープ等の接着材９２によって光拡散フィルム用基材３９上に貼付されている。タッチパネル９１と光拡散フィルム用基材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と光拡散フィルム用基材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を「タッチパネル用基材」と称する。ガラス基板など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。

光散乱層５０は、タッチパネル用基材９４の視認側の面に設けられている。光拡散フィルム用基材３９が複屈折性を有する場合であっても、光散乱層５０は、複屈折性を有する光拡散フィルム用基材３９と必ずしも接触していなくてもよく、第２偏光板５よりも視認側に位置していれば離れた場所にあってもよい。

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、光拡散フィルム７の視認側に光散乱層５０を備えているので、虹ムラの発生が抑えられ、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。

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、光拡散フィルムは、複屈折性を有する基材上の全面に光拡散部や波長制御層が形成されてもよいし、基材上の少なくとも周縁部の一部に光拡散部や波長制御層が形成されていない領域があってもよい。この場合、光散乱層は、光拡散部および波長制御層の形成領域と同じ面積で形成されるか、もしくは光拡散部および波長制御層の形成領域よりも大きい面積で形成されるか、のいずれかの形態を採る。光拡散フィルムは、光拡散部および波長制御層の形成領域の縁が液晶パネルの表示領域の縁よりも外側に位置するように液晶パネルに貼合される。
その他、光拡散フィルムおよび表示装置を構成する各構成要素の配置、材料、形状、寸法、数等の具体的な例示については、適宜変更が可能である。

本発明は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等の各種表示装置に利用可能である。

１，９０，１０１，１８１，１９１，２０１，２１１…液晶表示装置（表示装置）、６…液晶表示体（表示体）、７，１０７，１６７，１８２，１９２，２０２，２１２…光拡散フィルム（光拡散部材）、３９…基材、４０，１４０，１７０…光拡散部、４０ａ…光射出端面、４０ｂ…光入射端面、４１，１４１，１７１…波長制御層、５０…光散乱層（光散乱部）。

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、光散乱部と、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い光拡散部材。
2. 前記基材の面内位相差は、１０００ｎｍ〜４０００ｎｍである請求項１に記載の光拡散部材。
3. 前記光散乱部が、前記基材の前記一方面と反対の他方面側に設けられている請求項１又は２に記載の光拡散部材。
4. 前記光散乱部が、防眩処理層を兼ねる請求項３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、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、光散乱部と、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い光拡散部材で構成されており、
   前記光散乱部は、前記表示体よりも光射出面側のいずれかに位置している表示装置。

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