JP5873486B2 - 光拡散部材およびその製造方法、表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
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。
本実施形態の液晶表示装置1(表示装置)は、図1A及び図1B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、視野角拡大フィルム7(視野角拡大部材、光拡散部材)と、から構成されている。図1B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、視野角拡大フィルム7が配置された図1Bにおける液晶表示装置1の上側から表示を見ることになる。よって、以下の説明では、視野角拡大フィルム7が配置された側を視認側と称し、バックライト2が配置された側を背面側と称する。
ここでは、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを一例に挙げて説明するが、本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。
液晶パネル4は、図2に示すように、TFT基板9と、カラーフィルター基板10と、液晶層11と、を有している。TFT基板9は、スイッチング素子基板として液晶パネル4に設けられている。カラーフィルター基板10は、TFT基板9に対向して配置されている。液晶層11は、TFT基板9とカラーフィルター基板10との間に挟持されている。液晶層11は、TFT基板9と、カラーフィルター基板10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10とを所定の間隔をおいて貼り合わせる枠状のシール部材(図示せず)と、によって囲まれた空間内に封入されている。
TFT基板9とカラーフィルター基板10との間には、これら基板間の間隔を一定に保持するための球状のスペーサー12が配置されている。なお、表示モードについては、上記のVAモードに限らず、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane Switching)モード等を用いることができる。
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。
図3Aは、視野角拡大フィルム7の断面図である。
視野角拡大フィルム7は、図1A、図1Bおよび図3Aに示すように、基材39と、基材39の一面(視認側と反対側の面)に形成された複数の光拡散部40と、基材39の一面に形成された遮光層41と、基材39の他面(視認側の面)に粘着層51により固定された拡散フィルム50と、から構成されている。この視野角拡大フィルム7は、図1B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。
例えば、バックライトからの出射角度30°の光は、透明樹脂屈折率n=1.6 の光透過部40が 57°未満のテーパ角度の場合、テーパ形状で全反射せずに透過し、光の損失が発生する。出射角度±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40のテーパ角度は57°以上〜90°未満が望ましい。
図4に示すように、本実施形態の場合、視野角拡大フィルム7は、拡散フィルム50が、拡散フィルム50の面50fにおいて、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おり、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。
以下では、視野角拡大フィルム7の製造工程を中心に説明する。
液晶表示体6の製造工程の概略を先に説明すると、最初に、TFT基板9とカラーフィルター基板10をそれぞれ作製する。その後、TFT基板9のTFT19が形成された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。
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。
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。
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。
以上の工程を経て、本実施形態の視野角拡大フィルム7が完成する。視野角拡大フィルム7の全光線透過率は、90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られ、視野角拡大フィルム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。
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。
図6A及び図6Bは、上記実施形態の液晶表示装置の第1変形例を示す模式図である。図6Aは、本変形例の液晶表示装置1Aの斜視図である。図6Bは、本変形例の液晶表示装置1Aの断面図である。
上記実施形態では、拡散フィルム50が基材39の他面(視認側の面)に配置されていたが、図6A及び図6Bに示す視野角拡大フィルム7Aのように、拡散フィルム50が基材39の一面(視認側と反対側の面)に配置されていてもよい。すなわち、拡散フィルム50が、光拡散部40よりも光射出側に配置されていればよい。本変形例では、拡散フィルム50が、基材39の一面に粘着層51を介して固定されており、拡散フィルム50の一面(視認側と反対側の面)に光拡散部40および遮光層41が形成された構成となっている。
以下、本発明の第2実施形態について、図7A〜図8F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、基材に光散乱体が含まれている点が第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、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図7A及び図7Bは、本実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。図7Aは、本実施形態の液晶表示装置1Bの斜視図である。図7Bは、本実施形態の液晶表示装置1Bの断面図である。
図8A〜図8Fは、視野角拡大フィルムの製造工程を示す断面図である。
図7A〜図8F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。
次いで、上記の塗膜48を形成した基材50Bをホットプレート上に載置し、塗膜48のプリベークを行う。
その後、上記の塗膜48を形成した基材50Bをホットプレート上に載置し、塗膜48のポストエクスポージャーベイク(PEB)を行う。
以上の工程を経て、本実施形態の視野角拡大フィルム7Bが完成する。
以上の工程により、本実施形態の液晶表示装置1Bが完成する。
以下、本発明の第3実施形態について、図9A〜図11Bを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、視野角拡大フィルムの光拡散部の構成が第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、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図9A及び図9Bは、本実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。図9Aは、本実施形態の液晶表示装置1Cの斜視図である。図9Bは、本実施形態の液晶表示装置1Cの断面図である。
図10A〜図11Bは視野角拡大フィルムの作用を説明するための図である。
また、図9A〜図11B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。
以下、本発明の第4実施形態について、図12〜図14Bを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、視野角拡大フィルムの光拡散部の形状が第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、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図12は本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図13Aは、本実施形態の視野角拡大フィルム7Dの断面図である。図13Bは、視野角拡大フィルムの製造に用いるフォトマスクを示す平面図である。
図14A及び図14Bは、本実施形態の視野角拡大フィルムの製造方法を説明するための図である。
また、図12〜図14B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。
以下、本発明の第5実施形態について、図15、図16を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、視野角拡大フィルムの光拡散部の形状が第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、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図15は本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図16は本実施形態の視野角拡大フィルムの断面図である。
なお、図15、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。
以下、本発明の第6実施形態について、図17〜図19Jを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、視野角拡大フィルムの光拡散部の形状が第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、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図17は本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図18は本実施形態の視野角拡大フィルムを示す平面図である。
なお、図17、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。
以下、本発明の第7実施形態について、図20A〜図22Jを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、視野角拡大フィルムの光拡散部および遮光層の構成が第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、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図20A及び図20Bは、本実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。図20Aは、本実施形態の液晶表示装置101の斜視図である。図20Bは、本実施形態の液晶表示装置101の断面図である。
図21A〜図21Eは、視野角拡大フィルムの製造工程を示す断面図である。
図20〜図21E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。
なお、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良い。もしくは、中空部143の内部が真空状態であっても良い。
以下では、視野角拡大フィルム107の製造工程を中心に説明する。
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。
また、開口パターン146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つの遮光層141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。
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。
以上の工程を経て、本実施形態の視野角拡大フィルム107が完成する。視野角拡大フィルム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、視野角拡大フィルム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。
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23A及び図23Bは、上記実施形態の視野角拡大フィルムの第1変形例を示す模式図である。図23Aは、本変形例の視野角拡大フィルム107Aの斜視図である。図23Bは、本変形例の視野角拡大フィルム107Aの断面図である。
上記実施形態では、複数の遮光層141を基材39の一面にそれぞれ独立して形成したが、図23A及び図23Bに示す視野角拡大フィルム107Aのように、複数の遮光層141Aが少なくとも一部において連結していても良い。本変形例では、隣り合う2つの遮光層141Aが連結しており、連結された遮光層141Aの形成領域に形成された中空部143Aも一部がつながる構成となっている。また、図23Bに示すように、中空部143Aが光拡散部140Aによって塞がれていてもよい。
以下、本発明の第8実施形態について、図24A〜図25E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7実施形態と同一であり、基材に光散乱体が含まれている点が第7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、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図24A及び図24Bは、本実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。図24Aは、本実施形態の液晶表示装置101Bの斜視図である。図24Bは、本実施形態の液晶表示装置101Bの断面図である。
図25A〜図25Eは、視野角拡大フィルムを、製造工程順を追って示す断面図である。
図24A〜図25Eにおいて、第7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。
その後、上記の塗膜48を形成した基材150Bをホットプレート上に載置し、塗膜48のポストエクスポージャーベイク(PEB)を行う。
以上の工程を経て、本実施形態の視野角拡大フィルム107Bが完成する。
以上の工程により、本実施形態の液晶表示装置101Bが完成する。
以下、本発明の第9実施形態について、図26A及び図26B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7実施形態と同一であり、視野角拡大フィルムの遮光層の構成が第7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、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図26A及び図26Bは、本実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。図26Aは、本実施形態の液晶表示装置101Cの斜視図である。図26Bは、本実施形態の液晶表示装置101Cの断面図である。
また、図26において、第7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。
以下、本発明の第10実施形態について、図27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、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のみ説明する。
図27は、本実施形態の液晶表示装置84を示す断面図である。
なお、図27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。
タッチパネル85は、光拡散シート用基材39の周縁部において両面テープ等の接着材86によって光拡散シート用基材39上に貼付されている。タッチパネル85と光拡散シート用基材39との間には、接着材86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85と光拡散シート用基材39との間には空気層87が存在している。
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。
図28に示す製造装置150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行うものである。また、この製造装置150は、遮光層41の形成に、上述のフォトマスク45を用いたフォトリソグラフィー法に代えて、印刷法、インクジェット法を用いている。
以上の工程により、本実施形態の液晶表示装置が完成する。
例えば、視野角拡大フィルムと液晶表示体との間に他の光学フィルムや光学部品等が挿入されていても良い。あるいは、視野角拡大フィルムと液晶表示体とが離れた位置にあっても良い。また、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等の場合には偏光板が不要であるため、視野角拡大フィルムと偏光板とが接触することはない。
その他、光拡散部や遮光層の配置や形状、視野角拡大フィルムの各部の寸法や材料、製造プロセスにおける製造条件等に関する具体的な構成は上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。
Claims (21)
- 光透過性を有する基材と、前記基材の一面に点在して形成された複数の遮光層と、前記複数の遮光層が形成された面と同一面において前記遮光層の形成領域とは異なる領域に連続して形成された光拡散部と、
前記複数の遮光層よりも光射出側に配置された光散乱体と、を備え、
前記光拡散部が、前記基材側に光射出端面を有するとともに前記基材側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、
前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光層の層厚よりも大きく、
前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て非周期的に配置されている光拡散部材。 - 前記光散乱体が、前記基材の少なくとも一部、もしくは前記基材よりも光射出側に形成された層のうち少なくとも一つの層に含まれている請求項1に記載の光拡散部材。
- 前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て点在して配置され、前記光拡散部が、前記遮光層の形成領域以外の領域に連続して形成されている請求項1に記載の光拡散部材。
- 前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに等しい形状を有している請求項3に記載の光拡散部材。
- 前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに異なる複数種類のサイズ、形状の少なくとも一を有している請求項3に記載の光拡散部材。
- 前記遮光層の形成領域には、前記光拡散部の形成領域によって区画された中空部が形成され、
前記中空部に空気または、不活性ガスが存在している請求項1ないし5のいずれか一項に記載の光拡散部材。 - 前記基材の一面の法線方向から見た前記遮光層の平面的な形状が、円形、楕円形もしくは多角形である請求項1ないし6のいずれか一項に記載の光拡散部材。
- 前記基材の一面と反対側の面に、反射防止層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層のうちの少なくとも一つが設けられた請求項1ないし7のいずれか一項に記載の光拡散部材。
- 前記遮光層が、黒色樹脂、黒色インク、金属単体、もしくは金属単体と金属酸化物との多層膜のうちのいずれかにより構成されている請求項1ないし8のいずれか一項に記載の光拡散部材。
- 光透過性を有するとともに少なくとも一部に光散乱体を含む基材の一面に、独立した複数の点在して配置された遮光層を形成することと、
前記基材の一面に、前記複数の遮光層を覆うように光透過性を有するネガ型感光性樹脂層を形成することと、
前記複数の遮光層および前記ネガ型感光性樹脂層を形成した前記基材の一面と反対側の面から、前記複数の遮光層を介して前記ネガ型感光性樹脂層を露光することと、
前記露光が終わった前記ネガ型感光性樹脂層を現像し、前記基材側に光射出端面を有するとともに前記基材側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有するとともに、
前記基材側の前記遮光層と同一面において前記遮光層の形成領域とは異なる領域に連続して形成された光拡散部を形成することと、を有する光拡散部材の製造方法。 - 前記遮光層の材料として黒色樹脂、黒色インク、金属単体、もしくは金属単体と金属酸化物との多層膜のうちのいずれかを用いる請求項10に記載の光拡散部材の製造方法。
- 表示体と、前記表示体の視認側に設けられ、前記表示体から入射される光の角度分布を入射前よりも広げた状態にして光を射出させる視野角拡大部材と、を備え、
前記視野角拡大部材が、請求項1ないし9のいずれか一項に記載の光拡散部材で構成されていることを特徴とする表示装置。 - 前記表示体が、表示画像を形成する複数の画素を有し、
前記複数の光拡散部のうち、隣接する光拡散部間の最大ピッチが、前記表示体の前記画素間のピッチよりも小さい請求項12に記載の表示装置。 - 前記視野角拡大部材の視認側に、情報入力装置が設けられた請求項12または13に記載の表示装置。
- 前記表示体が、光源と、前記光源からの光を変調する光変調素子と、を有し、
前記光源が指向性を有する光を射出する請求項12ないし14のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記表示体が液晶表示素子である請求項12ないし15のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記表示体が、表示画像を形成する複数の画素を有し、
前記複数の遮光層のうち、隣接する遮光層間の最大ピッチが、前記表示体の前記画素間のピッチよりも小さい請求項12ないし16のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記視野角拡大部材の視認側に、情報入力装置が設けられた請求項17に記載の表示装置。
- 前記表示体が、光源と、前記光源からの光を変調する光変調素子と、を有し、
前記光源が指向性を有する光を射出する請求項12ないし18のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記表示体が液晶表示素子である請求項12ないし19のいずれか一項に記載の表示装置。
- 表示体の視認側に、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を貼り付ける工程を有し、
前記視野角拡大部材として、請求項10に記載の光拡散部材の製造方法によって得られた前記光拡散部材を用いる表示装置の製造方法。
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