WO2012073867A1 - 光拡散部材およびその製造方法、表示装置 - Google Patents
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- WO2012073867A1 WO2012073867A1 PCT/JP2011/077327 JP2011077327W WO2012073867A1 WO 2012073867 A1 WO2012073867 A1 WO 2012073867A1 JP 2011077327 W JP2011077327 W JP 2011077327W WO 2012073867 A1 WO2012073867 A1 WO 2012073867A1
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
Definitions
- the present invention relates to a light diffusing member, a manufacturing method thereof, and a display device.
- Liquid crystal display devices are widely used as portable electronic devices such as cellular phones or displays for televisions, personal computers, and the like.
- liquid crystal display devices are known to have excellent visibility from the front, but have a narrow viewing angle.
- Various devices have been devised for widening the viewing angle.
- a configuration in which a member for diffusing light emitted from a display body such as a liquid crystal panel (hereinafter referred to as a light diffusing member) is provided on the viewing side of the display body can be considered.
- Patent Document 1 discloses a direct-view liquid crystal display device in which a light beam expanding means is arranged on the viewing side of a liquid crystal cell.
- This light beam expanding means is composed of an optical array body having a periodic structure such as a microlens or a polygonal trapezoid array arranged in the surface direction.
- a reflective film is provided in the gap of the periodic structure, and a light absorber corresponding to the periodic structure of the optical array body is disposed on the support of the optical array body.
- the light beam expanding means described in Patent Document 1 is composed of an optical array body having a periodic structure. For this reason, when an image is displayed, moire occurs due to light interference between the pixel structure of the liquid crystal cell and the periodic structure of the light beam expanding means, resulting in a problem that display quality is deteriorated. In addition, there is a problem that a precise alignment operation is required when forming the reflective film and the light absorber, and the manufacturing process becomes complicated.
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light diffusing member that can suppress moire during image display and expand the viewing angle. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the light-diffusion member with a simple manufacturing process. It is another object of the present invention to provide a display device that includes the light diffusing member and has excellent display quality.
- a light diffusing member is formed by interspersing a base material having light permeability and a first surface of the base material, A plurality of structures having a cone shape in which a cross-sectional area parallel to the first surface gradually decreases in a direction away from the first surface, and the structure has a light absorber having the cone shape; A reflection film formed along the inclined surface of the light absorber, and a region other than the formation region of the structure is a light transmission region in the first surface of the base material, The structures are randomly arranged as viewed from the normal direction of the first surface of the substrate.
- the plurality of structures may be spatially separated from each other.
- a surface area of at least one structure among the plurality of structures may be different from a surface area of another structure.
- an inclination angle of an inclined surface of at least one of the plurality of structures may be different from an inclination angle of an inclined surface of another structure.
- an inclination angle of a side surface of at least one structure among the plurality of structures may be different depending on a place.
- the cross-sectional shape parallel to the first surface of the structure may be a circle or a polygon.
- the light diffusing member has at least one of an antireflection layer, a polarizing filter layer, an antistatic layer, an antiglare treatment layer, and an antifouling treatment layer on the second surface opposite to the first surface of the substrate. May be provided.
- a cross-sectional area parallel to the first surface of the base material moves away from the first surface of the base material having light transmittance.
- a step of randomly forming a plurality of light absorbers having a cone shape that gradually decreases in the direction, and a reflective film is formed on the inclined surface of the light absorber by forming a light reflective material using an oblique vapor deposition method Forming a step.
- the step of forming the plurality of light absorbers includes transferring the plurality of light absorbers by transferring the shape of an imprint mold having a plurality of conical recesses to a coating film made of a light absorbing material.
- a step of forming may be included.
- a display device is provided on the viewing side of the display body and the viewing side of the display body, and emits light in a state where the angular distribution of light incident from the display body is wider than before incidence.
- a viewing angle widening member to be emitted, and the viewing angle widening member is configured by the light diffusing member according to the embodiment.
- the display body may include a plurality of pixels that form a display image, and among the plurality of structures of the light diffusing member, an average interval between adjacent structures is It may be smaller than the interval between the pixels of the display body.
- the display device may include an information input device on the viewing side of the viewing angle widening member.
- the display body may include a light source and a light modulation element that modulates light from the light source, and the light source emits directional light.
- the display body may be a liquid crystal display element.
- the present invention it is possible to provide a light diffusing member that can suppress moire during image display and expand the viewing angle.
- ADVANTAGE OF THE INVENTION the manufacturing method of a light-diffusion member with a simple manufacturing process can be provided.
- a display device that includes the light diffusing member and is excellent in display quality.
- FIG. 1st Embodiment It is a schematic diagram for demonstrating the effect
- FIGS. In the present embodiment, an example of a liquid crystal display device including a transmissive liquid crystal panel as a display body will be described.
- the scale of the size may be changed depending on the component.
- the x axis is defined as the horizontal direction of the screen of the liquid crystal panel
- the y axis is defined as the vertical direction of the screen of the liquid crystal panel
- the z axis is defined as the thickness direction of the liquid crystal display device.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device of the present embodiment.
- FIG. 2A is a perspective view of the liquid crystal display device of the present embodiment as viewed obliquely from above (viewing side).
- FIG. 2B is a perspective view of the liquid crystal display device of the present embodiment as viewed obliquely from below (back side).
- the liquid crystal display device 1 (display device) of the present embodiment includes a backlight 2 (light source), a first polarizing plate 3, a liquid crystal panel 4, and a second polarizing plate 5, as shown in FIGS.
- a liquid crystal display body 6 (display body) having a viewing angle and a viewing angle widening film 7 (viewing angle widening member, light diffusion member).
- the liquid crystal panel 4 is schematically illustrated as a single plate, and the detailed structure thereof will be described later.
- the observer views the display from above the liquid crystal display device 1 in FIG. 1 where the viewing angle widening film 7 is arranged. Therefore, in the following description, the side on which the viewing angle widening film 7 is disposed is referred to as a viewing side, and the side on which the backlight 2 is disposed is referred to as a back side.
- the light emitted from the backlight 2 is modulated by the liquid crystal panel 4, and a predetermined image, character, or the like is displayed by the modulated light.
- the angle distribution of the emitted light becomes wider than before entering the viewing angle widening film 7, and the light exits from the viewing angle widening film 7. Is done. Thereby, the observer can visually recognize the display with a wide viewing angle.
- liquid crystal panel 4 an active matrix transmissive liquid crystal panel is described as an example, but a liquid crystal panel applicable to the present invention is not limited to an active matrix transmissive liquid crystal panel.
- the liquid crystal panel applicable to the present invention may be, for example, a transflective (transmissive / reflective) liquid crystal panel or a reflective liquid crystal panel. It may be a simple matrix type liquid crystal panel not provided with (abbreviated as TFT).
- FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the liquid crystal panel 4.
- the liquid crystal panel 4 includes a TFT substrate 9 as a switching element substrate, a color filter substrate 10 disposed so as to face the TFT substrate 9, and the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10. And a sandwiched liquid crystal layer 11.
- the liquid crystal layer 11 is surrounded by a TFT substrate 9, a color filter substrate 10, and a frame-shaped seal member (not shown) that bonds the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10 at a predetermined interval. It is enclosed in the space.
- the liquid crystal panel 4 of this embodiment performs display in, for example, a VA (Vertical Alignment) mode, and the liquid crystal layer 11 uses vertical alignment liquid crystal having negative dielectric anisotropy.
- VA Vertical Alignment
- a spherical spacer 12 is disposed between the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10 to keep the distance between these substrates constant.
- the display mode is not limited to the VA mode described above, and a TN (Twisted Nematic) mode, an STN (Super Twisted Nematic) mode, an IPS (In-Plane Switching) mode, or the like can be used.
- the TFT substrate 9 has a plurality of pixels (not shown) as a minimum unit area for display arranged in a matrix.
- a plurality of source bus lines (not shown) are formed on the TFT substrate 9 so as to extend in parallel with each other, and a plurality of gate bus lines (not shown) extend in parallel with each other, And it is formed so as to be orthogonal to a plurality of source bus lines. Therefore, on the TFT substrate 9, a plurality of source bus lines and a plurality of gate bus lines are formed in a lattice pattern, and a rectangular region partitioned by adjacent source bus lines and adjacent gate bus lines is one. One pixel.
- the source bus line is connected to the source electrode of the TFT described later, and the gate bus line is connected to the gate electrode of the TFT.
- a TFT 19 having a semiconductor layer 15, a gate electrode 16, a source electrode 17, a drain electrode 18, and the like is formed on the surface of the transparent substrate 14 constituting the TFT substrate 9 on the liquid crystal layer 11 side.
- a transparent substrate 14 for example, a glass substrate can be used.
- a semiconductor material such as CGS (Continuous Grain Silicon), LPS (Low-temperature Poly-Silicon), ⁇ -Si (Amorphous Silicon).
- a semiconductor layer 15 is formed.
- a gate insulating film 20 is formed on the transparent substrate 14 so as to cover the semiconductor layer 15.
- a material of the gate insulating film 20 for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof is used.
- a gate electrode 16 is formed on the gate insulating film 20 so as to face the semiconductor layer 15.
- a laminated film of W (tungsten) / TaN (tantalum nitride), Mo (molybdenum), Ti (titanium), Al (aluminum), or the like is used.
- a first interlayer insulating film 21 is formed on the gate insulating film 20 so as to cover the gate electrode 16.
- a material of the first interlayer insulating film 21 for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof is used.
- a source electrode 17 and a drain electrode 18 are formed on the first interlayer insulating film 21.
- the source electrode 17 is connected to the source region of the semiconductor layer 15 through a contact hole 22 that penetrates the first interlayer insulating film 21 and the gate insulating film 20.
- the drain electrode 18 is connected to the drain region of the semiconductor layer 15 through a contact hole 23 that penetrates the first interlayer insulating film 21 and the gate insulating film 20.
- the same conductive material as that for the gate electrode 16 is used.
- a second interlayer insulating film 24 is formed on the first interlayer insulating film 21 so as to cover the source electrode 17 and the drain electrode 18.
- the same material as the first interlayer insulating film 21 described above or an organic insulating material is used.
- a pixel electrode 25 is formed on the second interlayer insulating film 24.
- the pixel electrode 25 is connected to the drain electrode 18 through a contact hole 26 that penetrates the second interlayer insulating film 24. Therefore, the pixel electrode 25 is connected to the drain region of the semiconductor layer 15 using the drain electrode 18 as a relay electrode.
- a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide) is used.
- An alignment film 27 is formed on the entire surface of the second interlayer insulating film 24 so as to cover the pixel electrode 25.
- This alignment film 27 has an alignment regulating force for vertically aligning liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 11.
- the form of the TFT may be the bottom gate TFT shown in FIG. 3 or the top gate TFT.
- a black matrix 30, a color filter 31, a planarizing layer 32, a counter electrode 33, and an alignment film 34 are sequentially formed on the surface of the transparent substrate 29 constituting the color filter substrate 10 on the liquid crystal layer 11 side.
- the black matrix 30 has a function of blocking light transmission in the inter-pixel region, and is a photo in which metal such as a multilayer film of Cr (chromium) or Cr / Cr oxide, or carbon particles is dispersed in a photosensitive resin. It is made of resist.
- the color filter 31 includes dyes of red (R), green (G), and blue (B), and one pixel electrode 25 on the TFT substrate 9 is any one of R, G, and B. Two color filters 31 are arranged to face each other.
- the flattening layer 32 is made of an insulating film that covers the black matrix 30 and the color filter 31, and has a function of smoothing and flattening a step formed by the black matrix 30 and the color filter 31.
- a counter electrode 33 is formed on the planarization layer 32. As the material of the counter electrode 33, a transparent conductive material similar to that of the pixel electrode 25 is used. Further, an alignment film 34 having a vertical alignment regulating force is formed on the entire surface of the counter electrode 33.
- the color filter 31 may have a multicolor configuration of three or more colors of R, G, and B.
- the backlight 2 includes a light source 36 such as a light emitting diode and a cold cathode tube, and a light guide plate 37 that emits light toward the liquid crystal panel 4 using internal reflection of light emitted from the light source 36. ,have.
- the backlight 2 may be an edge light type in which the light source is disposed on the end face of the light guide, or may be a direct type in which the light source is disposed directly under the light guide.
- the directional backlight can be realized by optimizing the shape and arrangement of the reflection pattern formed in the light guide plate 37.
- a first polarizing plate 3 that functions as a polarizer is provided between the backlight 2 and the liquid crystal panel 4.
- a second polarizing plate 5 that functions as an analyzer is provided between the liquid crystal panel 4 and the viewing angle widening film 7.
- FIG. 4A is a cross-sectional view of the viewing angle widening film 7.
- FIG. 4B is a plan view of the viewing angle widening film 7 as seen from the back side.
- FIG. 4C is a plan view of the viewing angle widening film 7 as viewed from the viewing side.
- FIG. 4D is a perspective view of the structure formed on the viewing angle widening film 7.
- the viewing angle widening film 7 of the present embodiment has a plurality of base materials 39 and a plurality of base materials 39 formed on one surface (a surface opposite to the viewing side, the first surface). And the structure 40.
- Each structure 40 includes a light absorber 41 and a reflective film 42.
- the viewing angle widening film 7 is placed on the second polarizing plate 5 in such a posture that the side on which the structure 40 is provided faces the second polarizing plate 5 and the base 39 side faces the viewing side. Is arranged.
- the viewing angle widening film 7 is fixed on the second polarizing plate 5 via the spacer 43.
- the spacer 43 keeps the distance between the base material of the viewing angle widening film 7 and the second polarizing plate constant.
- the base material 39 examples include triacetyl cellulose (TAC) film, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyimide (PI), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (A substrate made of transparent resin such as PES) film is preferably used.
- TAC triacetyl cellulose
- PET polyethylene terephthalate
- PC polycarbonate
- PMMA polymethyl methacrylate
- PI polyimide
- PEN polyethylene naphthalate
- a substrate made of transparent resin such as PES) film is preferably used.
- the base material 39 becomes a base when the material of the light absorber 41 is applied later in a manufacturing process described later, and needs to have heat resistance and mechanical strength in a heat treatment step in the manufacturing process. . Therefore, as the base material 39, a glass base material or the like may be used in addition to the resin base material.
- the thickness of the substrate 39 is preferably as thin as possible
- the total light transmittance of the base material 39 is preferably 90% or more in accordance with JIS K7361-1. When the total light transmittance is 90% or more, sufficient transparency can be obtained.
- a transparent resin substrate having a thickness of 125 ⁇ m is used as an example.
- the structure 40 has a substantially circular horizontal cross section (xy cross section) parallel to the main surface (first surface) of the base material 39. Moreover, the structure 40 becomes gradually small as the cross-sectional area in a horizontal cross section leaves
- the structure 40 includes a light absorber 41 and a reflective film 42 that covers the surface of the light absorber 41.
- the light absorber 41 has a substantially conical shape, and the reflection film 42 is formed along the inclined surface 41 b of the light absorber 41.
- the thickness of the reflective film 42 is sufficiently thin with respect to the dimensions of the light absorber 41, and the outer shape of the structure 40 reflects the outer shape of the light absorber 41.
- the surfaces in contact with the substrate 39 are referred to as bottom surfaces 40a and 41a, and the other surfaces are referred to as inclined surfaces 40b and 41b.
- the light absorber 41 is made of a light-absorbing material such as a black resin material in which carbon particles are dispersed in a resin, or a metal material such as a multilayer film of Cr (chromium) or Cr / Cr oxide. Used. In the present embodiment, an example in which the light absorber 41 is formed by an imprint molding method using a black resin material will be described later. When a resin material is employed as the material of the light absorber 41, an ultraviolet curable resin may be used. In that case, the light absorber 41 can be formed using a photolithography method instead of the imprint molding method. . Although the dimension of the light absorber 41 is not particularly limited, as an example of the present embodiment, the bottom surface 41a has a diameter of 20 ⁇ m and a height of 60 ⁇ m.
- the reflective film 42 is preferably made of a metal material with high light reflectivity that can be formed by a vapor deposition method.
- a semimetal such as germanium, tin, or silicon, indium tin oxide (Indium Tin Oxide, hereinafter, ITO) And a metal compound such as abbreviation).
- ITO Indium Tin Oxide
- a metal compound such as abbreviation.
- it is selected from the group consisting of gold, aluminum, nickel, silver, carbon, copper, germanium, indium, magnesium, niobium, palladium, lead, platinum, silicon, tin, titanium, vanadium, zinc, bismuth, and ITO. It is preferable to form the reflective film 42 with at least one kind.
- the thickness of the reflective film 42 is preferably 1 to 100 nm, more preferably 10 to 60 nm. If the thickness of the reflective film 42 is too thin, sufficient metallic luster cannot be obtained, and sufficient light reflectance may not be obtained.
- an air layer 44 exists in the gap between the plurality of structures 40 formed on one surface of the base material 39. That is, the plurality of structures 40 are spatially separated from each other.
- the gaps between the plurality of structures 40 may be filled with a transparent resin, but the materials that can be used are limited because it is necessary to consider the transparency and refractive index of the materials used.
- the material cost is high, so the gap between the plurality of structures 40 is preferably the air layer 44.
- the light absorber 41 contributes to the prevention of scattering of external light in the viewing angle widening film 7.
- the reflective film 42 contributes to reflecting light incident on the air layer 44 of the viewing angle widening film 7 at a predetermined angle. Accordingly, the light incident on the viewing angle widening film 7 travels in a state of being substantially confined in the light transmission region T while being reflected by the reflective film 42 while passing through the air layer 44, and is transmitted through the base material 39. It is injected.
- the plurality of structures 40 are randomly arranged as viewed from the normal direction of the main surface of the base material 39.
- FIG. 1 a manufacturing method of the liquid crystal display device 1 having the above configuration will be described with reference to FIGS. 5A to 9. Below, it demonstrates centering on the manufacturing process of the viewing angle expansion film 7.
- FIG. 1 example the light absorber 41 is formed by a thermal transfer method.
- the outline of the manufacturing process of the liquid crystal display body 6 will be described.
- the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10 are respectively produced.
- the surface of the TFT substrate 9 on which the TFT 19 is formed and the surface of the color filter substrate 10 on which the color filter 31 is formed are arranged to face each other, and the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10 are sealed. Paste through.
- liquid crystal is injected into a space surrounded by the TFT substrate 9, the color filter substrate 10, and the seal member. And the 1st polarizing plate 3 and the 2nd polarizing plate 4 are each bonded together on both surfaces of the liquid crystal panel 4 produced in this way using an optical adhesive agent.
- the liquid crystal display body 6 is completed.
- a conventionally well-known method is used for the manufacturing method of the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10, description is abbreviate
- a polyethylene terephthalate base material 39 having a thickness of 125 ⁇ m is prepared, and a black resin is applied to one surface of the base material 39 to form a coating film 46 having a thickness of 60 ⁇ m.
- a 25 mm square imprint mold 47 is placed on the coating film 46. At this time, it is desirable that the imprint mold 47 is subjected to a release agent treatment. Thereby, when removing the imprint mold die 47 from the coating film 46 in a later step, the light absorber 41 can be removed without breaking the shape.
- FIG. 7A is a perspective view of the imprint mold 47.
- FIG. FIG. 7B is a plan view of the imprint mold 47.
- the imprint mold 47 has a conical recess 47h, and the diameter d1 on the upper surface side of the recess 47h is 20 ⁇ m, and the depth d2 of the recess is 60 ⁇ m. Since the recesses 47h are randomly arranged, the interval (pitch) between the recesses 47h is not constant, but the average interval (pitch) p1 obtained by averaging the intervals between all the adjacent recesses 47h is 25 ⁇ m.
- the average interval p1 of the recesses 47h is desirably smaller than the interval (pitch, for example, 150 ⁇ m) of the pixels of the liquid crystal panel 4. Accordingly, since at least one structure 40 is necessarily disposed in the pixel, a wide viewing angle can be achieved when combined with a liquid crystal panel having a small pixel pitch, for example, used for a mobile device or the like.
- the entire imprint mold 47 is arranged into m ⁇ n (for example, 36) regions 48 consisting of m (for example, six) and n (for example, six) widths. To divide.
- a pattern is created in which circles corresponding to the shape of the recess 47h are arranged so as to be closest packed (on the left side of FIG. 8B).
- position data serving as a reference for the position of each circle such as the center coordinates of each circle, is given fluctuation, and position data of a plurality of types (for example, three types of patterns A, B, and C). (Three figures on the right side of FIG. 8B).
- a plurality of types of position data A, B, and C created in the previous step are randomly assigned to m ⁇ n regions 48.
- the position data A, B, and C are assigned to each area 48 so that the position data A, position data B, and position data C appear at random in the 36 areas 48. Therefore, when the imprint mold 47 is viewed for each region 48, the arrangement of the recesses 47h in each region 48 is applied to any one of the position data A, position data B, and position data C patterns. Not all the concave portions 47h are arranged at random in all the regions. However, when the entire imprint mold 47 is viewed, the plurality of recesses 47h are randomly arranged.
- the imprint mold die 47 designed as described above is heated to 150 ° C. and then brought into contact with the coating film 46 on the base material 39 and is pressurized with a pressure of 10 MPa.
- the imprint mold apparatus 50 used at this time is provided with a base 51, a female mold 52, a base heating / cooling section 53, a mold base 54, and a mold heating / cooling section 55. Yes. While fixing the base material 39 which formed the coating film 46 in the female type
- the imprint mold 47 is pressed against the coating film 46 with a predetermined pressure P, and the shape of the recess 47h of the imprint mold 47 is reversed. Is transferred onto the coating film 46.
- the base material 39 and the imprint mold 47 are cooled by the base material heating / cooling unit 53 and the mold heating / cooling unit 55, and then imprinted from the base material 39.
- the mold 47 is peeled off, a plurality of conical light absorbers 41 made of black resin are formed on the substrate 39.
- a reflective film 42 is formed on the inclined surface 41b of each light absorber 41 by forming an aluminum film with a thickness of 50 nm on the base material 39 by using an oblique vapor deposition method.
- a vapor deposition method a known vapor deposition method can be used.
- Preferable vapor deposition methods include resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, and sputter vapor deposition. Regardless of which vapor deposition method is employed, the reflective film 42 can be selectively formed on the inclined surface 41b of the light absorber 41 by optimizing the oblique vapor deposition angle and performing oblique vapor deposition. .
- the reason why the reflective film 42 is selectively formed is that, in oblique vapor deposition, a portion where no aluminum film is formed on the surface of the base material 39 is formed on the downstream side of the flow of vapor deposition metal due to the light absorber 41 as a shadow. Because.
- the oblique vapor deposition angle is set to, for example, 50 degrees as the oblique vapor deposition condition.
- the oblique vapor deposition angle is an angle formed by a straight line J drawn perpendicularly from the vapor deposition source 57 and a straight line H connecting the vapor deposition source 57 and the central point of the vapor deposition location (base material 39). It is. Therefore, if the straight line J and the straight line H coincide, the oblique deposition angle is 0 degree, which is not oblique deposition.
- the oblique deposition angle is preferably 30 degrees or more, and more preferably 70 degrees or more.
- the upper limit of the oblique vapor deposition angle is 90 degrees, but if the oblique vapor deposition angle is too large, a sufficient amount of vapor deposition cannot be secured and the production efficiency is lowered, so that it is preferably less than 80 degrees.
- the completed viewing angle widening film 7 is liquid crystal through the spacer 43 with the base material 39 facing the viewing side and the structure 40 facing the second polarizing plate 5. Affixed to the display body 6.
- a virtual plane passing through the apexes of the plurality of structures 40 of the viewing angle widening film 7 is referred to as a light incident end face E.
- the light L1 incident perpendicularly to the light incident end face E in the central portion of the light transmission region T is Without being reflected by the reflective film 42 of the structure 40, the light passes through the light transmission region T as it is and passes through.
- the light L2 incident perpendicularly to the light incident end face E at the peripheral edge of the light transmission region T is reflected by the reflective film 42 of the structure 40.
- the reflected light then passes through the substrate 39 and is emitted to the external space.
- the light L3 incident obliquely with respect to the light incident end face E is incident on the reflection film 42 at an incident angle smaller than the light L2 incident perpendicular to the light incident end face E, and is reflected by the reflection film 42. , Through the substrate 39 and injected into the external space.
- the reflective film 42 is formed on the inclined surface 40b of the structure 40, the light incident on the light transmission region T is reflected by the reflective film 42 and most of the light is emitted to the outside. Therefore, the amount of emitted light does not decrease greatly.
- the reflective film 42 is not sufficiently formed on the inclined surface 41b of the light absorber 41. In that case, there is a possibility that the light L3 incident obliquely with respect to the light incident end face E enters the light absorber 41 from a portion where the reflective film 42 is not formed and is absorbed by the light absorber 41. Then, the loss of light quantity occurs, and an image with high luminance cannot be obtained.
- liquid crystal display device 1 of this embodiment it is preferable to use a backlight that emits light at an angle that does not enter the inclined surface 40b of the structure 40 at a critical angle or less, that is, a so-called directional backlight. .
- the light L1 and L2 incident perpendicularly to the viewing angle widening film 7 has a wider viewing angle than before entering the viewing angle widening film 7, as shown in FIG. Injected from the magnifying film 7. Therefore, even if the observer inclines the line of sight from the front direction (normal direction) of the liquid crystal display body 6, a good display can be visually recognized.
- the planar shape of the structure 40 is circular, the angular distribution spreads in all directions centered on the normal direction of the screen of the liquid crystal display body 6. Therefore, the observer can visually recognize a good display in all directions. That is, the viewing angle of the liquid crystal display 6 can be expanded by using the viewing angle widening film 7.
- the external light LG incident on the viewing angle widening film 7 from the viewing side is absorbed by the light absorber 41, scattering of external light can be suppressed and display contrast can be increased.
- an interference fringe pattern (moire) is visually recognized when the period of each pattern is slightly shifted.
- a viewing angle widening film in which structures similar to those of the present embodiment are arranged in a matrix and a liquid crystal panel in which a plurality of pixels are arranged in a matrix are overlapped
- the period by the light diffusion portion of the viewing angle widening film Moire may occur between the pattern and the periodic pattern formed by the pixels of the liquid crystal panel, and the display quality may be reduced.
- the liquid crystal display device 1 of the present embodiment since the plurality of structures 40 are randomly arranged in a plane, moire due to interference with the regular arrangement of the pixels of the liquid crystal panel 4. No display occurs and the display quality can be maintained.
- the reflective film 42 is selectively formed on the inclined surface 41b of the light absorber 41 by the oblique vapor deposition method using the light absorber 41 itself as a mask. This eliminates the need for a photolithography process (photomask). Therefore, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
- the base material 39 is arranged on the outermost surface on the viewing side of the viewing angle widening film 7 and the base material 39 covers the structure 40, the liquid crystal display device 1 is assembled or transported, or the liquid crystal display device. It is possible to prevent the optical characteristics from being deteriorated due to the structural body 40 being lost when the 1 is used.
- FIGS. 11, 12A, and 12B The basic configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the shape of the structure of the viewing angle widening film is different from that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, description of the basic composition of a liquid crystal display device is abbreviate
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing the liquid crystal display device of this embodiment.
- FIG. 12A is a cross-sectional view showing the viewing angle widening film of this embodiment, and FIG.
- FIG. 12B is a perspective view showing an imprint mold used for manufacturing the viewing angle widening film.
- FIG. 11 FIG. 12A, and FIG. 12B, the same reference numerals are given to the same constituent elements as those used in the first embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
- all of the plurality of structures 40 have the same shape.
- the bottom surface 63a has the same dimension in the plurality of structures 63, but the inclination angle of the inclined surface 63b is different. ing. That is, in the plurality of structures 63 as a whole, the inclined surfaces 63b of the structures 63 have a plurality of types of inclination angles.
- the planar shape and diameter of the recess 64h are the same in all the recesses 64h.
- the position of the apex T of the concave portion 64h is shifted from the center of the circle that is the planar shape of the concave portion 64h, and the inclination angle of the inclined surface that is the inner wall surface of the concave portion 64h differs depending on the concave portion 64h.
- the direction of deviation from the center of the circle at the position of the vertex T of the recess 64h is randomly set in various directions by the recess 64h.
- Other configurations are the same as those of the first embodiment.
- liquid crystal display device 61 of the present embodiment the same effects as those of the first embodiment that moire does not occur and display quality can be maintained can be obtained.
- the light incident on the light transmission region T is reflected by the reflection film 42 on the inclined surface 63b of the structure 63, and the light transmission region is in a state where the angular distribution is wider than before the incidence. Ejected from T. Therefore, the angular distribution of the emitted light depends on the distribution of the inclination angle of the inclined surface 63b of the structure 63. Therefore, as in the first embodiment, if the inclination angle of the inclined surface 40b of the structure 40 is constant, the luminance is high at a specific light emission angle, and a bright display can be visually recognized at a specific observation angle. On the other hand, when the display device is observed while changing the angle from a specific observation angle, the display is observed with the same luminance as the original luminance. As a result, when the observation angle is gradually changed, luminance unevenness may be observed.
- the inclination angles of the inclined surfaces 63b of the plurality of structures 63 are different from each other.
- the structures 63 can be interpolated and expanded. As a result, when the liquid crystal display device 61 is observed while changing the angle, the luminance changes gently according to the observation angle, and the viewing angle characteristics can be improved.
- the inclination angle of the inclined surface 63b of the structure 63 is plural, it is preferable that the luminance changes gently. However, it is possible to obtain the effect of improving the viewing angle characteristics only by setting the inclination angles of at least some of the structures 63 to be different from those of the other structures 63 and setting two types of inclination angles.
- FIGS. 13, 14A, and 14B a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13, 14A, and 14B.
- the basic configuration of the liquid crystal display device of this embodiment is the same as that of the first and second embodiments, and only the shape of the structure of the viewing angle widening film is different from that of the first and second embodiments. Therefore, in this embodiment, description of the basic composition of a liquid crystal display device is abbreviate
- FIG. 13 is a cross-sectional view showing the liquid crystal display device of this embodiment.
- FIG. 14A is a cross-sectional view showing the viewing angle widening film of the present embodiment.
- FIG. 14B is a perspective view showing an imprint mold used for manufacturing a viewing angle widening film.
- FIG. 13 FIG. 14A, and FIG. 14B, the same components as those used in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
- the plurality of structures are all the same shape.
- the plurality of structures have the same bottom surface dimensions and different inclination angles of the inclined surfaces.
- the viewing angle widening film 67 of the present embodiment as shown in FIGS. 13 and 14A, in the plurality of structures 68, the dimensions of the bottom surface 68a are different, and the inclination angles of the inclined surfaces 68b are also different. . That is, when viewing the plurality of structures 68 as a whole, the bottom surfaces 68a of the plurality of structures 68 have a plurality of types of dimensions, and the inclined surfaces 68b of the plurality of structures 68 have a plurality of types of inclination angles.
- Other configurations are the same as those of the first embodiment.
- the imprint mold 69 used in forming the structure 68 has a plurality of recesses 69h having different dimensions and a diameter in the range of 15 to 25 ⁇ m. Further, in the imprint mold 69, the position of the apex T of the recess 69h is shifted from the center of the circle that is the planar shape of the recess 69h, and the inclination angle of the inclined surface that is the inner wall surface of the recess 69h is different. When thermal transfer is performed using the imprint mold 69, light absorbers 41 having different bottom sizes and inclined surface inclination angles are obtained. Further, the height of the light absorber 41 may be different among the plurality of light absorbers 41.
- the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained, such that moire does not occur and display quality can be maintained.
- the same effect as that of the second embodiment can be obtained in which the luminance changes smoothly according to the observation angle and the viewing angle characteristics can be improved.
- the ratio of the structures 68 in the entire viewing angle widening film 67 can be increased by filling the gaps between the large structures 68 with the small structures 68.
- FIGS. 15 and 16 The basic configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the shape of the structure of the viewing angle widening film is different from that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, description of the basic composition of a liquid crystal display device is abbreviate
- FIG. 15 is a cross-sectional view showing the liquid crystal display device of the present embodiment.
- FIG. 16 is a cross-sectional view showing the viewing angle widening film of this embodiment.
- the same components as those used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
- the inclined surface of the structure has a constant inclination angle.
- the inclined surface 74 b of each structure 74 is a portion where the inclination is gentle on the bottom surface 74 a side of the structure 74.
- Other configurations are the same as those of the first embodiment.
- the inclined surface 74b of the structure 74 has two different inclination angles, but the inclined surface may have three or more different inclination angles. Also in this case, it is desirable that the inclined surface has a gentle inclination on the bottom surface side of the structure and a steep inclination on the tip side of the structure.
- the inclined surface of the structure only needs to have a different inclination angle depending on the location.
- the cross-sectional shape may be a curved shape, and the inclination angle may be continuously changed.
- liquid crystal display device 72 of the present embodiment the same effects as those of the first to third embodiments can be obtained such that moire does not occur and display quality can be maintained.
- the side surfaces have a plurality of types of inclination angles in the whole of the plurality of structures.
- the viewing angle widening film 73 of the present embodiment since the inclination angle varies depending on the location of the inclined surface 74b in each structure 74 as well, compared to the case where the inclination angle of the inclined surface is constant. This broadens the reflection angle distribution of light. Thereby, the luminance changes gently according to the observation angle, and the viewing angle characteristics can be improved.
- FIGS. 17 and 18A to 18C The basic configuration of the liquid crystal display device of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the shape of the structure of the viewing angle widening film is different from that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, description of the basic composition of a liquid crystal display device is abbreviate
- FIG. 17 is a cross-sectional view showing the liquid crystal display device of this embodiment.
- FIG. 18A is a plan view showing the viewing angle widening film of the present embodiment.
- FIG. 18B is a perspective view showing one structure in the viewing angle widening film of the present embodiment.
- FIGS. 17 and 18A to 18C are a perspective view showing an imprint mold used for manufacturing the viewing angle widening film of the present embodiment.
- the same reference numerals are given to the same components as those used in the first embodiment, and the detailed description thereof will be omitted.
- each structure of the structure has a substantially conical shape, and the planar shape of the bottom surface is both circular.
- each structure 78 has an octagonal pyramid shape as shown in FIGS. 18A and 18B, and the planar shape of the bottom surface 78a is a regular octagon.
- each structure 78 Of the eight sides of the octagon which is the planar shape of each structure 78, four sets of two sides parallel to each other are a direction parallel to the x axis, a direction parallel to the y axis, and x They are arranged so as to face a direction that forms an angle of 45 ° with the axis (an angle viewed counterclockwise with respect to the positive direction of the x-axis) and a direction that forms an angle of 135 ° with the x-axis.
- Other configurations are the same as those of the first embodiment.
- an imprint mold die 79 having an octagonal recess 79h shape as shown in FIG.
- liquid crystal display device 76 of this embodiment the same effects as those of the first to fourth embodiments can be obtained, such that moire does not occur and display quality can be maintained.
- the planar shape of the structure is circular, light diffuses in all directions with the normal direction of the liquid crystal display 6 as the center, and the viewing angle extends in all directions.
- the expansion effect is demonstrated.
- the planar shape of the structure 78 is an octagon, and the four sets of sides described above are parallel to the x-axis, parallel to the y-axis, and x-axis. And 45 ° and a direction forming an angle of 135 ° with the x-axis, the light is concentrated and diffused in the above four directions.
- the planar shape of the structure 78 (the shape of a cross section parallel to the xy plane or the first surface of the substrate) is not limited to an octagon, and other polygons can be adopted. In that case, since light is concentrated and diffused in a specific direction according to the shape of the polygon and the arrangement of the sides, a liquid crystal display device that exhibits an excellent viewing angle expansion effect in a specific viewing direction can be provided.
- FIG. 19 The basic configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and is different from the first embodiment in that a touch panel is provided. Therefore, in this embodiment, the description of the basic configuration of the liquid crystal display device is omitted, and only the configuration of the touch panel will be described.
- FIG. 19 the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 1 used in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
- the configuration from the backlight 2 to the viewing angle widening film 7 is the same as that of the first embodiment.
- the touch panel 85 (information input device) is arrange
- the base material 39 constituting the viewing angle widening film 7 is referred to as a “viewing angle widening film base material”.
- the touch panel 85 is affixed on the viewing angle widening film base material 39 by an adhesive 86 such as a double-sided tape at the periphery of the viewing angle widening film base material 39, and the touch panel 85 and the viewing angle widening film base material 39. A gap corresponding to the thickness of the adhesive 86 is formed between them. That is, an air layer 87 exists between the touch panel 85 and the viewing angle widening film substrate 39.
- the touch panel 85 includes a base material 88 and a position detection electrode 89.
- the base material 88 constituting the touch panel 85 is referred to as a “touch panel base material”.
- a position detecting electrode 89 made of a transparent conductive material such as ITO or ATO (Antimony-doped Tin Oxide) is formed on one surface of the touch panel substrate 88 made of glass or the like.
- the position detection electrode 89 is formed by sputtering of ITO, ATO or the like, and is several hundred to 2 k ⁇ / sq. It has a uniform sheet resistance.
- a capacitive touch panel 85 is used.
- minute voltages are applied to four corners of the position detection electrode 89 when the touch panel 85 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.
- a hard coat layer 90 is attached to the viewing side of the touch panel 85 (the second surface opposite to the first surface of the base material 88) via an adhesive layer (not shown).
- the hard coat layer 90 can prevent the surface of the touch panel 85 from being damaged or broken.
- at least one of an antireflection layer, a polarizing filter layer, an antistatic layer, an antiglare treatment layer, and an antifouling treatment layer may be added.
- the function which reduces external light reflection, and adhesion of dust and dirt are prevented. Functions, functions for preventing scratches, and the like can be added, and deterioration of viewing angle characteristics with time can be prevented.
- liquid crystal display device 84 of the present embodiment since the viewing angle widening film 7 similar to that of the first embodiment is provided, a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics and further having an information input function is realized. Can do. For example, when the user touches the touch panel 85 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.
- the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
- an example of a liquid crystal display device is given as the display body.
- the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to an organic electroluminescence display device, a plasma display, or the like.
- you may equip the viewer side of the base material 39 which comprises the viewing angle expansion film 7 of the said embodiment with the light-diffusion film.
- the light diffusing film enters from the surface opposite to the light diffusing portion 40 of the viewing angle widening film 7 and is reflected at the interface between the base material such as a binder resin and the light scatterer or refracted by the light scatterer.
- the light whose direction has been changed is configured to scatter forward.
- the viewing angle widening film and the liquid crystal display may not necessarily be in contact with each other.
- another optical film or an optical component may be inserted between the viewing angle widening film and the liquid crystal display.
- a viewing angle expansion film and a liquid crystal display body may exist in the position which left
- a polarizing plate is unnecessary, so that the viewing angle widening film and the polarizing plate do not come into contact with each other.
- the shape of the structure is conical or polygonal, but the inclination angle of the inclined surface of the structure is not necessarily symmetric about the optical axis.
- the shape of the structure is a cone or a polygonal trapezoid as in the above embodiment, the inclination angle of the inclined surface of the structure is symmetric with respect to the optical axis, and therefore symmetric with respect to the optical axis. Angle distribution is obtained.
- an intentionally asymmetric angular distribution is required depending on the application and usage of the display device, for example, when there is a request to widen the viewing angle only on the upper side or only on the right side of the screen.
- the inclination angle of the inclined surface of the structure may be asymmetric. Furthermore, a part of the adjacent structure may be connected.
- the specific configuration regarding the arrangement and shape of the light diffusing part and the light absorbing layer, the dimensions and materials of each part of the viewing angle widening film, the manufacturing conditions in the manufacturing process, etc. is not limited to the above embodiment, and can be appropriately changed. is there.
- the present invention is applicable to various display devices such as liquid crystal display devices, organic electroluminescence display devices, and plasma displays.
- Liquid crystal display device (display device) 4 Liquid crystal panel (light modulation element) 6 Liquid crystal display (display) 7, 62, 67, 73, 77 Viewing angle widening film (viewing angle widening member) 39 Base Material 40, 63, 68, 74, 78 Structure 41 Light Absorber 42 Reflecting Film 44 Air Layer 47, 64, 69, 79 Imprint Mold Type 85 Touch Panel (Information Input Device) T light transmission region
Landscapes
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Abstract
本発明の一実施形態に係る視野角拡大フィルム(光拡散部材)は、光透過性を有する基材と、基材に形成された錐体形状の複数の構造体と、を備えている。各構造体は、錐体形状を有する光吸収体と光吸収体の傾斜面に沿って形成された反射膜とから構成されている。基材の第一面のうち、構造体の形成領域以外の領域が光透過領域とされ、複数の構造体が基材の第一面の法線方向から見てランダムに配置されている。
Description
本発明は、光拡散部材およびその製造方法、表示装置に関する。
本願は、2010年11月30日に、日本に出願された特願2010-266811号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2010年11月30日に、日本に出願された特願2010-266811号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
携帯電話機等をはじめとする携帯型電子機器、もしくはテレビジョン、パーソナルコンピューター等のディスプレイとして、液晶表示装置が広く用いられている。ところが、一般に液晶表示装置は、正面からの視認性に優れる反面、視野角が狭いことが従来から知られており、視野角を広げるための様々な工夫がなされている。その一つとして、液晶パネル等の表示体から射出される光を拡散させるための部材(以下、光拡散部材と称する)を表示体の視認側に備える構成が考えられる。
例えば下記の特許文献1には、光束拡大手段が液晶セルの視認側に配置された直視型液晶表示装置が開示されている。この光束拡大手段は、面方向に配列されたマイクロレンズ、多角台形アレイ等の周期的構造を有する光学アレイ体で構成されている。この光束拡大手段においては、周期的構造の間隙に反射膜が設けられ、光学アレイ体の支持体には光学アレイ体の周期的構造に対応した光吸収体が配置されている。
上記の特許文献1に記載の光束拡大手段は、周期的構造を有する光学アレイ体で構成されている。そのため、画像を表示した際に液晶セルの画素構造と光束拡大手段の周期的構造との間での光の干渉によってモアレが発生し、表示品位が低下するという問題が生じる。また、反射膜や光吸収体を形成する際に精密なアライメント作業が必要となり、製造工程が複雑になる、という問題が生じる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、画像表示時のモアレを抑制し、視野角を拡大することができる光拡散部材を提供することを目的とする。また、製造工程が簡易な光拡散部材の製造方法を提供することを目的とする。また、上記の光拡散部材を備え、表示品位に優れた表示装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の第一面に点在して形成され、前記基材の前記第一面に平行な断面積が前記第一面から遠ざかる方向に漸次小さくなる錐体形状を有する複数の構造体と、を備え、前記構造体が、前記錐体形状を有する光吸収体と前記光吸収体の傾斜面に沿って形成された反射膜とから構成され、前記基材の前記第一面のうち、前記構造体の形成領域以外の領域が光透過領域とされ、前記複数の構造体が、前記基材の前記第一面の法線方向から見てランダムに配置されている。
上記光拡散部材において、前記複数の構造体は、互いに空間的に隔てられていてもよい。
上記光拡散部材において、前記複数の構造体のうち、少なくとも一つの構造体の表面積が他の構造体の表面積と異なっていてもよい。
上記光拡散部材において、前記複数の構造体のうち、少なくとも一つの構造体の傾斜面の傾斜角度が他の構造体の傾斜面の傾斜角度と異なっていてもよい。
上記光拡散部材において、前記複数の構造体のうち、少なくとも一つの構造体の側面の傾斜角度が場所によって異なっていてもよい。
上記光拡散部材において、前記構造体の前記第一面に平行な断面の形状が、円形もしくは多角形であってもよい。
上記光拡散部材は、前記基材の前記第一面と反対側の第二面に、反射防止層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層のうちの少なくとも一つを備えていてもよい。
本発明の他の実施形態に係る光拡散部材の製造方法は、光透過性を有する基材の第一面に、前記基材の前記第一面に平行な断面積が前記第一面から遠ざかる方向に漸次小さくなる錐体形状を有する複数の光吸収体をランダムに形成する工程と、斜方蒸着法を用いて光反射性材料を成膜することにより前記光吸収体の傾斜面に反射膜を形成する工程と、を含む。
前記複数の光吸収体を形成する工程は、光吸収性材料からなる塗膜に錐体形状の複数の凹部が設けられたインプリントモールド型の形状を転写することにより前記複数の光吸収体を形成する工程を含んでいてもよい。
本発明の他の実施形態に係る表示装置は、表示体と、前記表示体の視認側に設けられ、前記表示体から入射される光の角度分布を入射前よりも広げた状態にして光を射出させる視野角拡大部材と、を備え、前記視野角拡大部材が上記一実施形態に係る光拡散部材で構成されている。
上記表示装置において、前記表示体が、表示画像を形成する複数の画素を有していてもよく、前記光拡散部材の前記複数の構造体のうち、隣接する構造体間の平均間隔が、前記表示体の前記画素間の間隔よりも小さくてもよい。
上記表示装置は、前記視野角拡大部材の視認側に、情報入力装置を備えていてもよい。
上記表示装置において、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、を有していてもよく、前記光源が指向性を有する光を射出する。
上記表示装置において、前記表示体が液晶表示素子であってもよい。
本発明によれば、画像表示時のモアレを抑制し、視野角を拡大し得る光拡散部材を提供することができる。本発明によれば、製造工程が簡易な光拡散部材の製造方法を提供することができる。本発明によれば、上記の光拡散部材を備え、表示品位に優れた表示装置を提供することができる。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図1~図10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。
各図において、x軸は液晶パネルの画面の水平方向、y軸は液晶パネルの画面の垂直方向、z軸は液晶表示装置の厚さ方向、と定義する。
以下、本発明の第1実施形態について、図1~図10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。
各図において、x軸は液晶パネルの画面の水平方向、y軸は液晶パネルの画面の垂直方向、z軸は液晶表示装置の厚さ方向、と定義する。
図1は、本実施形態の液晶表示装置の断面図である。図2Aは、本実施形態の液晶表示装置を斜め上方(視認側)から見た斜視図である。図2Bは、本実施形態の液晶表示装置を斜め下方(背面側)から見た斜視図である。
本実施形態の液晶表示装置1(表示装置)は、図1および図2A、図2Bに示すように、バックライト2(光源)と第1偏光板3と液晶パネル4と第2偏光板5とを有する液晶表示体6(表示体)と、視野角拡大フィルム7(視野角拡大部材、光拡散部材)と、から構成されている。図1および図2A、図2Bでは、液晶パネル4を模式的に1枚の板状に図示しているが、その詳細な構造については後で説明する。観察者は、視野角拡大フィルム7が配置された図1における液晶表示装置1の上方から表示を見ることになる。よって、以下の説明では、視野角拡大フィルム7が配置された側を視認側と称し、バックライト2が配置された側を背面側と称する。
本実施形態の液晶表示装置1(表示装置)は、図1および図2A、図2Bに示すように、バックライト2(光源)と第1偏光板3と液晶パネル4と第2偏光板5とを有する液晶表示体6(表示体)と、視野角拡大フィルム7(視野角拡大部材、光拡散部材)と、から構成されている。図1および図2A、図2Bでは、液晶パネル4を模式的に1枚の板状に図示しているが、その詳細な構造については後で説明する。観察者は、視野角拡大フィルム7が配置された図1における液晶表示装置1の上方から表示を見ることになる。よって、以下の説明では、視野角拡大フィルム7が配置された側を視認側と称し、バックライト2が配置された側を背面側と称する。
本実施形態の液晶表示装置1においては、バックライト2から射出された光を液晶パネル4で変調し、変調した光によって所定の画像や文字等を表示する。液晶パネル4から射出された光が視野角拡大フィルム7を透過すると、射出光の角度分布が視野角拡大フィルム7に入射する前よりも広がった状態となって光が視野角拡大フィルム7から射出される。これにより、観察者は広い視野角を持って表示を視認できる。
以下、液晶パネル4の具体的な構成について説明する。
ここでは、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを一例に挙げて説明するが、本発明に適用可能な液晶パネルはアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限るものではない。本発明に適用可能な液晶パネルは、例えば半透過型(透過・反射兼用型)液晶パネルや反射型液晶パネルであっても良く、更には、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor, 以下、TFTと略記する)を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。
ここでは、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを一例に挙げて説明するが、本発明に適用可能な液晶パネルはアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限るものではない。本発明に適用可能な液晶パネルは、例えば半透過型(透過・反射兼用型)液晶パネルや反射型液晶パネルであっても良く、更には、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor, 以下、TFTと略記する)を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。
図3は、液晶パネル4の縦断面図である。
液晶パネル4は、図3に示すように、スイッチング素子基板としてのTFT基板9と、TFT基板9に対向して配置されたカラーフィルター基板10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10との間に挟持された液晶層11と、を有している。液晶層11は、TFT基板9と、カラーフィルター基板10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10とを所定の間隔をおいて貼り合わせる枠状のシール部材(図示せず)と、によって囲まれた空間内に封入されている。本実施形態の液晶パネル4は、例えばVA(Vertical Alignment, 垂直配向)モードで表示を行うものであり、液晶層11には誘電率異方性が負の垂直配向液晶が用いられる。TFT基板9とカラーフィルター基板10との間には、これら基板間の間隔を一定に保持するための球状のスペーサー12が配置されている。なお、表示モードについては、上記のVAモードに限らず、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In-Plane Switching)モード等を用いることができる。
液晶パネル4は、図3に示すように、スイッチング素子基板としてのTFT基板9と、TFT基板9に対向して配置されたカラーフィルター基板10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10との間に挟持された液晶層11と、を有している。液晶層11は、TFT基板9と、カラーフィルター基板10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10とを所定の間隔をおいて貼り合わせる枠状のシール部材(図示せず)と、によって囲まれた空間内に封入されている。本実施形態の液晶パネル4は、例えばVA(Vertical Alignment, 垂直配向)モードで表示を行うものであり、液晶層11には誘電率異方性が負の垂直配向液晶が用いられる。TFT基板9とカラーフィルター基板10との間には、これら基板間の間隔を一定に保持するための球状のスペーサー12が配置されている。なお、表示モードについては、上記のVAモードに限らず、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In-Plane Switching)モード等を用いることができる。
TFT基板9には、表示の最小単位領域である画素(図示せず)がマトリクス状に複数配置されている。TFT基板9には、複数のソースバスライン(図示せず)が、互いに平行に延在するように形成されるとともに、複数のゲートバスライン(図示せず)が、互いに平行に延在し、かつ、複数のソースバスラインと直交するように形成されている。したがって、TFT基板9上には、複数のソースバスラインと複数のゲートバスラインとが格子状に形成され、隣接するソースバスラインと隣接するゲートバスラインとによって区画された矩形状の領域が一つの画素となる。ソースバスラインは、後述するTFTのソース電極に接続され、ゲートバスラインは、TFTのゲート電極に接続されている。
TFT基板9を構成する透明基板14の液晶層11側の面に、半導体層15、ゲート電極16、ソース電極17、ドレイン電極18等を有するTFT19が形成されている。透明基板14には、例えばガラス基板を用いることができる。透明基板14上に、例えばCGS(Continuous Grain Silicon:連続粒界シリコン)、LPS(Low-temperature Poly-Silicon:低温多結晶シリコン)、α-Si(Amorphous Silicon:非結晶シリコン)等の半導体材料からなる半導体層15が形成されている。透明基板14上に、半導体層15を覆うようにゲート絶縁膜20が形成されている。ゲート絶縁膜20の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等が用いられる。ゲート絶縁膜20上には、半導体層15と対向するようにゲート電極16が形成されている。ゲート電極16の材料としては、例えばW(タングステン)/TaN(窒化タンタル)の積層膜、Mo(モリブデン)、Ti(チタン)、Al(アルミニウム)等が用いられる。
ゲート絶縁膜20上に、ゲート電極16を覆うように第1層間絶縁膜21が形成されている。第1層間絶縁膜21の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等が用いられる。第1層間絶縁膜21上に、ソース電極17およびドレイン電極18が形成されている。ソース電極17は、第1層間絶縁膜21とゲート絶縁膜20とを貫通するコンタクトホール22を介して半導体層15のソース領域に接続されている。同様に、ドレイン電極18は、第1層間絶縁膜21とゲート絶縁膜20とを貫通するコンタクトホール23を介して半導体層15のドレイン領域に接続されている。ソース電極17およびドレイン電極18の材料としては、上述のゲート電極16と同様の導電性材料が用いられる。第1層間絶縁膜21上に、ソース電極17およびドレイン電極18を覆うように第2層間絶縁膜24が形成されている。第2層間絶縁膜24の材料としては、上述の第1層間絶縁膜21と同様の材料、もしくは有機絶縁性材料が用いられる。
第2層間絶縁膜24上に、画素電極25が形成されている。画素電極25は、第2層間絶縁膜24を貫通するコンタクトホール26を介してドレイン電極18に接続されている。よって、画素電極25は、ドレイン電極18を中継用電極として半導体層15のドレイン領域に接続されている。画素電極25の材料としては、例えばITO(Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zinc Oxide、インジウム亜鉛酸化物)等の透明導電性材料が用いられる。この構成により、ゲートバスラインを通じて走査信号が供給され、TFT19がオン状態となったときに、ソースバスラインを通じてソース電極17に供給された画像信号が、半導体層15、ドレイン電極18を経て画素電極25に供給される。また、画素電極25を覆うように第2層間絶縁膜24上の全面に配向膜27が形成されている。この配向膜27は、液晶層11を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。なお、TFTの形態としては、図3に示したボトムゲート型TFTであっても良いし、トップゲート型TFTであっても良い。
一方、カラーフィルター基板10を構成する透明基板29の液晶層11側の面には、ブラックマトリクス30、カラーフィルター31、平坦化層32、対向電極33、配向膜34が順次形成されている。ブラックマトリクス30は、画素間領域において光の透過を遮断する機能を有しており、Cr(クロム)やCr/酸化Crの多層膜等の金属、もしくはカーボン粒子を感光性樹脂に分散させたフォトレジストで形成されている。カラーフィルター31には、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色の色素が含まれており、TFT基板9上の一つの画素電極25にR,G,Bのいずれか一つのカラーフィルター31が対向して配置されている。平坦化層32は、ブラックマトリクス30およびカラーフィルター31を覆う絶縁膜で構成されており、ブラックマトリクス30およびカラーフィルター31によってできる段差を緩和して平坦化する機能を有している。平坦化層32上には対向電極33が形成されている。対向電極33の材料としては、画素電極25と同様の透明導電性材料が用いられる。また、対向電極33上の全面に、垂直配向規制力を有する配向膜34が形成されている。カラーフィルター31は、R、G、Bの3色以上の多色構成としても良い。
図1に示すように、バックライト2は、発光ダイオード、冷陰極管等の光源36と、光源36から射出された光の内部反射を利用して液晶パネル4に向けて射出させる導光板37と、を有している。バックライト2は、光源が導光体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には、光の射出方向を制御して指向性を持たせたバックライト、いわゆる指向性バックライトを用いることが望ましい。後述する視野角拡大フィルム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ような指向性バックライトを用いることでボヤケを少なくし、さらに光の利用効率を高めることができる。上記の指向性バックライトは、導光板37内に形成する反射パターンの形状や配置等を最適化することで実現できる。また、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。また、液晶パネル4と視野角拡大フィルム7との間には、検光子として機能する第2偏光板5が設けられている。
以下、視野角拡大フィルム7について詳細に説明する。
図4Aは、視野角拡大フィルム7の断面図である。図4Bは、視野角拡大フィルム7を背面側から見た平面図である。図4Cは、視野角拡大フィルム7を視認側から見た平面図である。図4Dは、視野角拡大フィルム7に形成された構造体の斜視図である。
図4Aは、視野角拡大フィルム7の断面図である。図4Bは、視野角拡大フィルム7を背面側から見た平面図である。図4Cは、視野角拡大フィルム7を視認側から見た平面図である。図4Dは、視野角拡大フィルム7に形成された構造体の斜視図である。
本実施形態の視野角拡大フィルム7は、図4A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、第一面)に点在して形成された複数の構造体40と、から構成されている。各構造体40は、光吸収体41と反射膜42とから構成されている。視野角拡大フィルム7は、図1に示すように、構造体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。また、視野角拡大フィルム7は、スペーサー43を介して第2偏光板5上に固定されている。このスペーサー43によって、視野角拡大フィルム7の基材と第2偏光板との間の間隔が一定に保持される。
基材39には、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)、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルホン(PES)フィルム等の透明樹脂製の基材が好ましく用いられる。基材39は、後述する製造プロセスにおいて、後で光吸収体41の材料を塗布する際の下地となるものであり、製造プロセス中の熱処理工程における耐熱性と機械的強度とを備える必要がある。したがって、基材39には、樹脂製の基材の他、ガラス製の基材等を用いても良い。基材39の厚さは耐熱性や機械的強度を損なわない程度に薄い方が好ましい。その理由は、基材39の厚さが厚くなる程、表示のボヤケが生じる虞があるからである。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125μmの透明樹脂製基材を用いる。
構造体40は、図4B~図4Dに示すように、基材39の主面(第一面)に平行な水平断面(xy断面)の形状が略円形である。また、構造体40は、水平断面における断面積が基材39(の第一面)から離れるにつれて漸次小さくなっている。すなわち、構造体40は、略円錐体形状をなしている。構造体40は、光吸収体41と、光吸収体41の表面を覆う反射膜42とから構成されている。光吸収体41は略円錐体形状であり、反射膜42は光吸収体41の傾斜面41bに沿って形成されている。光吸収体41の寸法に対して反射膜42の膜厚は十分に薄く、構造体40の外形形状は光吸収体41の外形形状が反映されている。以下、構造体40および光吸収体41の形状である円錐形の各面のうち、基材39に接する面を底面40a,41a、それ以外の面を傾斜面40b,41bと呼ぶ。
光吸収体41には、光吸収性を有する材料が用いられ、例えば、カーボン粒子を樹脂中に分散させた黒色樹脂材料、もしくはCr(クロム)やCr/酸化Crの多層膜等の金属材料が用いられる。本実施形態では、黒色樹脂材料を用いてインプリントモールド法により光吸収体41を形成する例を後で説明する。光吸収体41の材料として樹脂材料を採用する場合、紫外線硬化樹脂を用いても良く、その場合、インプリントモールド法に代えて、フォトリソグラフィー法を用いて光吸収体41を形成することができる。光吸収体41の寸法は特に限定されるものではないが、本実施形態の一例として、底面41aの直径を20μm、高さを60μmとする。
反射膜42には、蒸着法によって成膜が可能な光反射性の高い金属材料が好ましく用いられ、その他、ゲルマニウム、スズ、シリコン等の半金属、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide, 以下、ITOと略記する)等の金属化合物も用いられる。具体的には、金、アルミニウム、ニッケル、銀、炭素、銅、ゲルマニウム、インジウム、マグネシウム、ニオブ、パラジウム、鉛、白金、シリコン、スズ、チタン、バナジウム、亜鉛、ビスマス、ITOよりなる群から選ばれる少なくとも1種で反射膜42を形成することが好ましい。より好ましくは、コスト、金属光沢の安定性等の理由から、反射膜42の材料にはアルミニウム、ニッケル等が用いられる。反射膜42の膜厚は1~100nmであることが好ましく、より好ましくは10~60nmである。反射膜42の膜厚が薄すぎると、十分な金属光沢が得られず、十分に光反射率が得られない場合がある。
図4Aに示すように、基材39の一面に形成された複数の構造体40間の間隙には空気層44が存在している。つまり、複数の構造体40は、互いに空間的に隔てられている。複数の構造体40間の間隙を透明樹脂で充填しても良いが、使用する材料の透明性や屈折率を考慮する必要があるので、使用可能な材料が限定される。また、透明樹脂を用いる場合には材料コストが掛かるため、複数の構造体40間の間隙は空気層44である方が良い。基材39の面内において、構造体40の形成領域では光が透過しないため、構造体40の形成領域以外の領域が光透過領域Tとなる。構造体40の構成要素のうち、光吸収体41は、視野角拡大フィルム7において外光の散乱防止に寄与する。反射膜42は、視野角拡大フィルム7の空気層44に入射した光を所定の角度で反射させることに寄与する。したがって、視野角拡大フィルム7に入射した光は、空気層44を透過する間、反射膜42で反射しつつ、光透過領域T内に略閉じこめられた状態で進行し、基材39を介して射出される。複数の構造体40は、図4B、図4Cに示すように、基材39の主面の法線方向から見てランダムに配置されている。
次に、上記構成の液晶表示装置1の製造方法について、図5A~図9を用いて説明する。
以下では、視野角拡大フィルム7の製造工程を中心に説明する。本例は熱転写法により光吸収体41を形成する例である。
先に液晶表示体6の製造工程の概略を説明すると、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4をそれぞれ貼り合わせる。以上の工程を経て、液晶表示体6が完成する。
なお、TFT基板9やカラーフィルター基板10の製造方法には従来から公知の方法が用いられるため、説明を省略する。
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。本例は熱転写法により光吸収体41を形成する例である。
先に液晶表示体6の製造工程の概略を説明すると、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4をそれぞれ貼り合わせる。以上の工程を経て、液晶表示体6が完成する。
なお、TFT基板9やカラーフィルター基板10の製造方法には従来から公知の方法が用いられるため、説明を省略する。
最初に、図5Aに示すように、厚さが125μmのポリエチレンテレフタレートの基材39を準備し、この基材39の一面に黒色の樹脂を塗布し、膜厚60μmの塗膜46を形成する。
次いで、上記の塗膜46上に25mm角のインプリントモールド型47を配置する。このとき、インプリントモールド型47に離型剤処理を施しておくことが望ましい。これにより、後の工程で塗膜46からインプリントモールド型47を外す際に、光吸収体41の形状を崩すことなく外すことが可能となる。
次いで、上記の塗膜46上に25mm角のインプリントモールド型47を配置する。このとき、インプリントモールド型47に離型剤処理を施しておくことが望ましい。これにより、後の工程で塗膜46からインプリントモールド型47を外す際に、光吸収体41の形状を崩すことなく外すことが可能となる。
図7Aは、インプリントモールド型47の斜視図である。図7Bは、インプリントモールド型47の平面図である。
図7A、図7Bに示すように、インプリントモールド型47は円錐状の凹部47hを有しており、凹部47hの上面側の直径d1が20μm、凹部の深さd2が60μmである。凹部47hはランダムに配置されているため、凹部47h間の間隔(ピッチ)は一定ではないが、全ての隣接する凹部47h間の間隔を平均した平均間隔(ピッチ)p1は25μmである。凹部47hの平均間隔p1は液晶パネル4の画素の間隔(ピッチ、例えば150μm)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つの構造体40が必ず配置されるので、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。
図7A、図7Bに示すように、インプリントモールド型47は円錐状の凹部47hを有しており、凹部47hの上面側の直径d1が20μm、凹部の深さd2が60μmである。凹部47hはランダムに配置されているため、凹部47h間の間隔(ピッチ)は一定ではないが、全ての隣接する凹部47h間の間隔を平均した平均間隔(ピッチ)p1は25μmである。凹部47hの平均間隔p1は液晶パネル4の画素の間隔(ピッチ、例えば150μm)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つの構造体40が必ず配置されるので、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。
ここで、インプリントモールド型47の複数の凹部47hをランダムに配置する設計手法の一例について説明する。
最初に、図8Aに示すように、インプリントモールド型47の全体を縦m個(例えば6個)、横n個(例えば6個)からなるm×n個(例えば36個)の領域48に分割する。
最初に、図8Aに示すように、インプリントモールド型47の全体を縦m個(例えば6個)、横n個(例えば6個)からなるm×n個(例えば36個)の領域48に分割する。
次に、図8Bに示すように、前の工程で分割した1つの領域48において、凹部47hの形状に対応する円を最密充填となるように配置したパターンを作成する(図8Bの左側の図)。次に、ランダム関数を用いて例えば各円の中心座標等、各円の位置の基準となる位置データに揺らぎを持たせ、複数種類(例えばA,B,Cの3種類のパターン)の位置データを作製する(図8Bの右側の3つの図)。
次に、図8Cに示すように、前の工程で作製した複数種類の位置データA,B,Cをm×n個の領域48に対してランダムに割り当てる。例えば、位置データA、位置データB、位置データCが36個の領域48にランダムに出現するように各位置データA,B,Cを各領域48に割り当てる。したがって、インプリントモールド型47を個々の領域48毎に見ると、各領域48の凹部47hの配置は位置データA、位置データB、位置データCのいずれかのパターンに当てはまり、インプリントモールド型47の全領域で全ての凹部47hが全くランダムに配置されている訳ではない。しかしながら、インプリントモールド型47の全体を見ると、複数の凹部47hはランダムに配置されている。
次に、図5Bに示すように、上記のように設計されたインプリントモールド型47を150℃に加熱した後、基材39上の塗膜46に当接させ、10MPaの圧力で加圧する。
図6に示すように、このとき用いるインプリントモールド装置50は、基材台51、雌型52、基材用加熱・冷却部53、モールド台54、モールド型用加熱・冷却部55を備えている。基材台51上の雌型52内に塗膜46を形成した基材39を固定するとともに、モールド台54上にインプリントモールド型47を固定する。この状態でモールド台54を基材台51に向けて近接させることによりインプリントモールド型47が所定の圧力Pで塗膜46に押圧され、インプリントモールド型47の凹部47hの形状が反転したパターンが塗膜46上に転写される。
図6に示すように、このとき用いるインプリントモールド装置50は、基材台51、雌型52、基材用加熱・冷却部53、モールド台54、モールド型用加熱・冷却部55を備えている。基材台51上の雌型52内に塗膜46を形成した基材39を固定するとともに、モールド台54上にインプリントモールド型47を固定する。この状態でモールド台54を基材台51に向けて近接させることによりインプリントモールド型47が所定の圧力Pで塗膜46に押圧され、インプリントモールド型47の凹部47hの形状が反転したパターンが塗膜46上に転写される。
次に、図5Cに示すように、基材用加熱・冷却部53とモールド型用加熱・冷却部55とによって基材39とインプリントモールド型47とを冷却した後、基材39からインプリントモールド型47を剥離すれば、黒色の樹脂からなる円錐体状の複数の光吸収体41が基材39上に形成される。
次に、斜方蒸着法を用いて、膜厚50nmのアルミニウムを基材39上に成膜することにより、各光吸収体41の傾斜面41bに反射膜42を形成する。蒸着法の方式としては、公知の蒸着方式を用いることができる。好ましい蒸着方式として、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ蒸着等が挙げられる。いずれの蒸着方式を採用するにしても、斜方蒸着角を最適化して斜方蒸着を行うことによって、光吸収体41の傾斜面41bに対して選択的に反射膜42を形成することができる。反射膜42が選択的に形成される理由は、斜方蒸着においては、光吸収体41が影となって蒸着金属の流れの下流側では基材39の表面にアルミニウムが成膜されない部分ができるからである。
本実施形態では、斜方蒸着の条件として斜方蒸着角を例えば50度とする。斜方蒸着角とは、図9に示すように、蒸着源57から垂直に引いた直線Jと蒸着源57と蒸着箇所(基材39)の中心点とを結ぶ直線Hとのなす角度のことである。したがって、仮に直線Jと直線Hとが一致した場合は斜方蒸着角が0度であり、これは斜方蒸着ではない。斜方蒸着角を大きくするにつれて光吸収体41の影が大きくなり、光吸収体41の傾斜面41bに対して反射膜42をより選択的に形成することができる。このような観点から、斜方蒸着角は30度以上であることが好ましく、70度以上であればより好ましい。斜方蒸着角の上限は90度であるが、斜方蒸着角をあまり大きくし過ぎると蒸着量を十分に確保できず、製造効率が低下するため、80度未満であることが好ましい。
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。
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。
最後に、完成した視野角拡大フィルム7を、図1に示すように、基材39を視認側に向け、構造体40を第2偏光板5に対向させた姿勢で、スペーサー43を介して液晶表示体6に貼付する。
以上の工程により、本実施形態の液晶表示装置1が完成する。
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、本実施形態の視野角拡大フィルム7が有する視野角拡大効果について、図10A、図10Bを用いて説明する。以下の説明では、視野角拡大フィルム7の複数の構造体40の頂点を通る仮想平面のことを光入射端面Eと称する。
図10Aに示すように、液晶表示体6から射出され、視野角拡大フィルム7に入射した光のうち、光透過領域Tの中央部において光入射端面Eに対して垂直に入射した光L1は、構造体40の反射膜42で反射することなく、光透過領域Tをそのまま直進して透過する。また、光透過領域Tの周縁部において光入射端面Eに対して垂直に入射した光L2は、構造体40の反射膜42で反射する。反射した光は、その後、基材39を透過して外部空間に射出される。一方、光入射端面Eに対して斜めに入射した光L3は、光入射端面Eに対して垂直に入射した光L2よりも小さい入射角で反射膜42に入射し、反射膜42で反射した後、基材39を透過して外部空間に射出される。
図10Aに示すように、液晶表示体6から射出され、視野角拡大フィルム7に入射した光のうち、光透過領域Tの中央部において光入射端面Eに対して垂直に入射した光L1は、構造体40の反射膜42で反射することなく、光透過領域Tをそのまま直進して透過する。また、光透過領域Tの周縁部において光入射端面Eに対して垂直に入射した光L2は、構造体40の反射膜42で反射する。反射した光は、その後、基材39を透過して外部空間に射出される。一方、光入射端面Eに対して斜めに入射した光L3は、光入射端面Eに対して垂直に入射した光L2よりも小さい入射角で反射膜42に入射し、反射膜42で反射した後、基材39を透過して外部空間に射出される。
本実施形態の場合、構造体40の傾斜面40bに反射膜42が形成されているので、光透過領域Tに入射した光は反射膜42で反射されてその大部分が外部に射出される。そのため、射出光の光量が大きく低下することがない。しかしながら、斜方蒸着条件によっては光吸収体41の傾斜面41bに反射膜42が十分に形成されない箇所ができる場合がある。その場合、光入射端面Eに対して斜めに入射した光L3が、反射膜42が形成されていない箇所から光吸収体41に入射し、光吸収体41で吸収されてしまう虞がある。すると、光量のロスが生じ、輝度の高い画像が得られない。そこで、本実施形態の液晶表示装置1においては、構造体40の傾斜面40b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。
以上の作用により、図10Bに示すように、視野角拡大フィルム7に対して垂直に入射した光L1,L2は、視野角拡大フィルム7に入射する前よりも角度分布が広がった状態で視野角拡大フィルム7から射出される。したがって、観察者が液晶表示体6の正面方向(法線方向)から視線を傾けていっても良好な表示を視認することができる。特に本実施形態の場合、構造体40の平面形状が円形であるため、液晶表示体6の画面の法線方向を中心とした全ての方位に角度分布が広がる。そのため、観察者は全ての方位で良好な表示を視認できる。すなわち、この視野角拡大フィルム7の使用によって液晶表示体6の視野角を拡大することができる。一方、視認側から視野角拡大フィルム7に入射する外光LGは光吸収体41で吸収されるため、外光の散乱が抑えられ、表示のコントラストを高めることができる。
一般に、ストライプや格子等のような規則性のあるパターン同士を重ね合わせた場合、各パターンの周期が僅かにずれると、干渉縞模様(モアレ)が視認されることが知られている。例えば本実施形態と同様の構造体がマトリクス状に配列された視野角拡大フィルムと複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルとを重ね合わせたとすると、視野角拡大フィルムの光拡散部による周期パターンと液晶パネルの画素による周期パターンとの間でモアレが発生し、表示品位を低下させる虞がある。これに対して、本実施形態の液晶表示装置1によれば、複数の構造体40が平面的にランダムに配置されているため、液晶パネル4の画素の規則的配列との間で干渉によるモアレが生じることがなく、表示品位を維持することができる。
本実施形態の視野角拡大フィルム7の製造方法によれば、光吸収体41自体をマスクとした斜方蒸着法により光吸収体41の傾斜面41bに選択的に反射膜42を形成しているため、フォトリソグラフィー工程(フォトマスク)が不要となる。そのため、製造プロセスの簡略化が図れ、製造コストの削減が図れる。
さらに、視野角拡大フィルム7の視認側の最表面に基材39が配置され、基材39が構造体40を覆っているため、液晶表示装置1の組み立て工程や搬送工程において、もしくは液晶表示装置1の使用時において、構造体40が欠損して光学特性が劣化するのを防止することができる。
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態について、図11、図12A、および図12Bを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、視野角拡大フィルムの構造体の形状が第1実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図11は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。図12Aは、本実施形態の視野角拡大フィルムを示す断面図であり、図12Bは、視野角拡大フィルムの製造に用いるインプリントモールド型を示す斜視図である。
また、図11、図12A、および図12Bにおいて、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
以下、本発明の第2実施形態について、図11、図12A、および図12Bを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、視野角拡大フィルムの構造体の形状が第1実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図11は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。図12Aは、本実施形態の視野角拡大フィルムを示す断面図であり、図12Bは、視野角拡大フィルムの製造に用いるインプリントモールド型を示す斜視図である。
また、図11、図12A、および図12Bにおいて、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
第1実施形態では、複数の構造体40は全て同一の形状であった。これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム62では、図11および図12Aに示すように、複数の構造体63において底面63aの寸法は同一であるが、傾斜面63bの傾斜角度が異なっている。すなわち、複数の構造体63全体では、複数の構造体63の傾斜面63bが複数種類の傾斜角度を有している。
図12Bに示すように、光吸収体41の形成時に用いるインプリントモールド型64は、凹部64hの平面形状および直径は全ての凹部64hで同一である。ただし、凹部64hの頂点Tの位置が凹部64hの平面形状である円の中心からずれており、凹部64hの内壁面である傾斜面の傾斜角度が凹部64hによって異なっている。凹部64hの頂点Tの位置の円の中心からのずれ方向は、その凹部64hによって様々な方向にランダムに設定されている。その他の構成は第1の実施形態と同様である。
本実施形態の液晶表示装置61においても、モアレが生じることがなく、表示品位を維持できる、といった第1実施形態と同様の効果が得られる。
第1実施形態で述べたように、光透過領域Tに入射した光は、構造体63の傾斜面63b上の反射膜42で反射し、入射前よりも角度分布が広がった状態で光透過領域Tから射出される。よって、射出光の角度分布は、構造体63の傾斜面63bの傾斜角度の分布に依存することになる。そのため、第1実施形態のように、構造体40の傾斜面40bの傾斜角度が一定であったとすると、特定の光射出角度では輝度が高くなり、特定の観察角度では明るい表示が視認できる。その反面、特定の観察角度から角度を変えて表示装置を観察した際には、元の輝度と同じ輝度で表示が観察される。その結果、観察角度を徐々に変化させると、輝度ムラが観察される虞がある。
これに対して、本実施形態の構成によれば、複数の構造体63の傾斜面63bの傾斜角度が互いに異なっているので、光の反射角度の範囲を、傾斜面63bの傾斜角度が異なる複数の構造体63の間で補間し合って広げることができる。その結果、角度を変えて液晶表示装置61を観察した際に観察角度に応じて輝度がなだらかに変化し、視野角特性を向上することができる。
なお、本実施形態では、構造体63の傾斜面63bの傾斜角度を複数種類としたため、輝度がなだらかに変化して好ましい。ただし、少なくとも一部の構造体63の傾斜角度を他の構造体63と異ならせ、2種類の傾斜角度を設定するだけでも、視野角特性の向上効果は得られる。
(第3実施形態)
以下、本発明の第3実施形態について、図13、図14A、及び図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、第2実施形態と同一であり、視野角拡大フィルムの構造体の形状が第1、第2実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図13は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。図14Aは、本実施形態の視野角拡大フィルムを示す断面図である。図14Bは、視野角拡大フィルムの製造に用いるインプリントモールド型を示す斜視図である。
また、図13、図14A、および図14Bにおいて、第1、第2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3実施形態について、図13、図14A、及び図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、第2実施形態と同一であり、視野角拡大フィルムの構造体の形状が第1、第2実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図13は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。図14Aは、本実施形態の視野角拡大フィルムを示す断面図である。図14Bは、視野角拡大フィルムの製造に用いるインプリントモールド型を示す斜視図である。
また、図13、図14A、および図14Bにおいて、第1、第2実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
第1実施形態では、複数の構造体は全て同一の形状であった。第2の実施形態では、複数の構造体は、底面の寸法は同一であり、傾斜面の傾斜角度が互いに異なっていた。これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム67では、図13および図14Aに示すように、複数の構造体68において、底面68aの寸法が異なり、傾斜面68bの傾斜角度も異なっている。すなわち、複数の構造体68全体を見ると、複数の構造体68の底面68aが複数種類の寸法を有し、複数の構造体68の傾斜面68bが複数種類の傾斜角度を有している。その他の構成は第1の実施形態と同様である。
図15Bに示すように、構造体68の形成時に用いるインプリントモールド型69は、複数の凹部69hの寸法が異なり、直径が15~25μmの範囲で分布している。また、インプリントモールド型69は、凹部69hの頂点Tの位置が凹部69hの平面形状である円の中心からずれており、凹部69hの内壁面である傾斜面の傾斜角度が異なっている。このインプリントモールド型69を用いて熱転写を行うと、底面の大きさおよび傾斜面の傾斜角度が異なる光吸収体41が得られる。さらに、光吸収体41の高さが、複数の光吸収体41で異なっていても良い。
本実施形態の液晶表示装置66においても、モアレが生じることがなく、表示品位を維持できる、といった第1、第2実施形態と同様の効果が得られる。また、観察角度に応じて輝度がなだらかに変化し、視野角特性を向上できる、といった第2実施形態と同様の効果が得られる。
さらに、複数の構造体をランダムに配置する場合、同じ大きさの構造体を配置しようとすると、構造体同士が干渉して構造体を配置できない箇所が多くなる。その場合、視野角拡大フィルム全体における構造体(光吸収体)の占める割合が小さくなるため、視野角拡大の効果および外光の散乱防止機能が低下する虞がある。その点、本実施形態の場合、例えば大きな構造体68間の隙間を小さな構造体68で埋めるなどして、視野角拡大フィルム67全体における構造体68の占める割合を高めることができる。これにより、視野角拡大の効果を保ちつつ外光散乱防止機能を高め、コントラストの高い表示を得ることができる。
(第4実施形態)
以下、本発明の第4実施形態について、図15、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構造体の形状が第1実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図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を示す断面図である。
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4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構造体の形状が第1実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図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を示す断面図である。
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。
上記の第1~第3実施形態においては、一つの構造体に着目したときに、構造体の傾斜面は一定の傾斜角度を有していた。これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム73においては、図15および図16に示すように、各構造体74の傾斜面74bは、構造体74の底面74a側で傾斜がなだらかな部分74cと、構造体74の先端側で傾斜が急峻な部分74dとを有しており、2つの異なる傾斜角度を有している。その他の構成は第1の実施形態と同様である。
ここでは、構造体74の傾斜面74bが2つの異なる傾斜角度を有する例を挙げたが、傾斜面が3つ以上の異なる傾斜角度を有していても良い。その場合も、傾斜面は、構造体の底面側で傾斜がなだらかであり、構造体の先端側で傾斜が急峻であることが望ましい。また、構造体の傾斜面は、傾斜角度が場所によって異なっていさえすれば良く、例えば断面形状が曲線状であって傾斜角度が連続的に変化している構成としても良い。
本実施形態の液晶表示装置72においても、モアレが生じることがなく、表示品位を維持できる、といった第1~第3実施形態と同様の効果が得られる。
また、構造体の傾斜面の傾斜角度が一定である場合、画面の水平方向もしくは垂直方向に沿って観察角度を変えたときに、観察角度によっては表示ムラが視認される場合がある。この表示ムラ対策として、第2実施形態、第3実施形態では複数の構造体全体で側面が複数種類の傾斜角度を有していた。これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム73では、個々の構造体74においても、傾斜面74bの場所によって傾斜角度が異なっているため、傾斜面の傾斜角度が一定である場合に比べて光の反射角度分布が広がる。これにより、観察角度に応じて輝度がなだらかに変化し、視野角特性を向上できる。
(第5実施形態)
以下、本発明の第5実施形態について、図17、図18A~図18C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の実施形態と同一であり、視野角拡大フィルムの構造体の形状が第1実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図17は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。図18A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。図18Bは、本実施形態の視野角拡大フィルムにおける一つの構造体を示す斜視図である。図18Cは、本実施形態の視野角拡大フィルムの製造に用いるインプリントモールド型を示す斜視図である。
また、図17、図18A~図18C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17、図18A~図18C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の実施形態と同一であり、視野角拡大フィルムの構造体の形状が第1実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルムについてのみ説明する。
図17は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。図18A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。図18Bは、本実施形態の視野角拡大フィルムにおける一つの構造体を示す斜視図である。図18Cは、本実施形態の視野角拡大フィルムの製造に用いるインプリントモールド型を示す斜視図である。
また、図17、図18A~図18C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~第4実施形態では、構造体の各構造体は略円錐体形状であり、底面の平面形状はともに円形であった。これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム77において、各構造体78は、図18A、図18Bに示すように、八角錐体形状であり、底面78aの平面形状は正八角形である。各構造体78の平面形状である八角形の8本の辺のうち、互いに平行な2辺を1組とした4組の辺は、x軸に平行な方向、y軸に平行な方向、x軸と45°の角度をなす方向(x軸の正方向を基準として反時計回りに見た角度)、x軸と135°の角度をなす方向、をそれぞれ向くように配置されている。その他の構成は第1の実施形態と同様である。上記構成の視野角拡大フィルム77を作製するには、光吸収体41の形成工程において、図18Cに示すような八角形の凹部79hの形状を有するインプリントモールド型79を用いれば良い。
本実施形態の液晶表示装置76においても、モアレが生じることがなく、表示品位を維持できる、といった第1~第4実施形態と同様の効果が得られる。
さらに、第1~第4実施形態によれば、構造体の平面的な形状が円形であるため、液晶表示体6の法線方向を中心として全方位に光が拡散し、全方位に視野角拡大効果が発揮される。これに対して、本実施形態によれば、構造体78の平面的な形状が八角形であり、上述の4組の辺が、x軸に平行な方向、y軸に平行な方向、x軸と45°の角度をなす方向、x軸と135°の角度をなす方向をそれぞれ向いているため、光が上記の4つの方位に集中して拡散する。そのため、液晶表示装置で視野角特性が特に重要視されている、画面の水平方向、垂直方向、および斜め方向において視野角拡大効果が発揮される。なお、構造体78の平面的な形状(xy平面または基材の第一面に平行な断面の形状)は八角形に限ることなく、その他の多角形を採用することができる。その場合、多角形の形状および辺の配置に応じて光が特定の方向に集中して拡散するため、特定の観察方位において優れた視野角拡大効果を発揮する液晶表示装置が提供できる。
(第6実施形態)
以下、本発明の第6実施形態について、図19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実施形態と異なっている。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。
また、図19において、第1実施形態で用いた図1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19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実施形態と異なっている。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。
また、図19において、第1実施形態で用いた図1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。
本実施形態の液晶表示装置84においては、図19に示すように、バックライト2から視野角拡大フィルム7までの構成は第1実施形態と同一である。そして、視野角拡大フィルム7を構成する基材39の視認側にタッチパネル85(情報入力装置)が配置されている。以下の説明では、視野角拡大フィルム7を構成する基材39のことを「視野角拡大フィルム用基材」と称する。タッチパネル85は、視野角拡大フィルム用基材39の周縁部において両面テープ等の接着材86によって視野角拡大フィルム用基材39上に貼付されており、タッチパネル85と視野角拡大フィルム用基材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と視野角拡大フィルム用基材39との間には空気層87が存在している。
タッチパネル85は、基材88と位置検出用電極89とを有している。以下の説明では、タッチパネル85を構成する基材88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88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89が形成されている。位置検出用電極89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/sq.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85が用いられている。静電容量方式のタッチパネル85では、例えばタッチパネル85を平面視したときの位置検出用電極89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89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。
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。
タッチパネル85の視認側(基材88の第一面と反対側の第二面)には、ハードコート層90が粘着層(図示せず)を介して貼付されている。ハードコート層90によりタッチパネル85表面の傷や破損を防止することができる。さらに、反射防止層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層のうちの少なくとも一つを付加しても良い。この構成によれば、基材88の視認側(第一面と反対側の第二面側)に設ける層の種類に応じて、外光反射を低減する機能、塵埃や汚れの付着を防止する機能、傷を防止する機能等を付加することができ、視野角特性の経時劣化を防ぐことができる。
本実施形態の液晶表示装置84によれば、第1実施形態と同様の視野角拡大フィルム7を備えているので、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85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。例えば上記実施形態では、表示体として液晶表示装置の例を挙げたが、これに限ることなく、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等に本発明を適用しても良い。
また、上記実施形態の視野角拡大フィルム7を構成する基材39の視認者側に光拡散フィルムを備えていても良い。光拡散フィルムは、当該視野角拡大フィルム7の光拡散部40と反対側の面から入射し、バインダー樹脂などの基材と光散乱体との界面で反射、もしくは光散乱体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。
また、上記実施形態の視野角拡大フィルム7を構成する基材39の視認者側に光拡散フィルムを備えていても良い。光拡散フィルムは、当該視野角拡大フィルム7の光拡散部40と反対側の面から入射し、バインダー樹脂などの基材と光散乱体との界面で反射、もしくは光散乱体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。
また、上記実施形態では、視野角拡大フィルムを液晶表示体の第2偏光板上に接着する例を示したが、視野角拡大フィルムと液晶表示体とは必ずしも接触していなくても良い。例えば、視野角拡大フィルムと液晶表示体との間に他の光学フィルムや光学部品等が挿入されていても良い。あるいは、視野角拡大フィルムと液晶表示体とが離れた位置にあっても良い。また、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等の場合には偏光板が不要であるため、視野角拡大フィルムと偏光板とが接触することはない。
また、上記実施形態では、構造体の形状を円錐体状もしくは多角錐体状としたが、構造体の傾斜面の傾斜角度は光軸を中心として必ずしも対称でなくても良い。上記実施形態のように構造体の形状を円錐体状もしくは多角体台状とした場合には、構造体の傾斜面の傾斜角度が光軸を中心として対称となるため、光軸を中心として対称的な角度分布が得られる。これに対し、表示装置の用途や使い方に応じて意図的に非対称な角度分布が要求される場合、例えば画面の上方側だけ、あるいは右側だけに視野角を広げたい等の要求がある場合には、構造体の傾斜面の傾斜角度を非対称にしても良い。さらに、隣接した構造体と一部が繋がっていても良い。
その他、光拡散部や光吸収層の配置や形状、視野角拡大フィルムの各部の寸法や材料、製造プロセスにおける製造条件等に関する具体的な構成は上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。
本発明は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等の各種表示装置に利用可能である。
1,61,66,72,76,84 液晶表示装置(表示装置)
4 液晶パネル(光変調素子)
6 液晶表示体(表示体)
7,62,67,73,77 視野角拡大フィルム(視野角拡大部材)
39 基材
40,63,68,74,78 構造体
41 光吸収体
42 反射膜
44 空気層
47,64,69,79 インプリントモールド型
85 タッチパネル(情報入力装置)
T 光透過領域
4 液晶パネル(光変調素子)
6 液晶表示体(表示体)
7,62,67,73,77 視野角拡大フィルム(視野角拡大部材)
39 基材
40,63,68,74,78 構造体
41 光吸収体
42 反射膜
44 空気層
47,64,69,79 インプリントモールド型
85 タッチパネル(情報入力装置)
T 光透過領域
Claims (14)
- 光透過性を有する基材と、
前記基材の第一面に点在して形成され、前記基材の前記第一面に平行な断面積が前記第一面から遠ざかる方向に漸次小さくなる錐体形状を有する複数の構造体と、を備え、
前記構造体が、前記錐体形状を有する光吸収体と前記光吸収体の傾斜面に沿って形成された反射膜とから構成され、
前記基材の前記第一面のうち、前記構造体の形成領域以外の領域が光透過領域とされ、
前記複数の構造体が、前記基材の前記第一面の法線方向から見てランダムに配置されている光拡散部材。 - 前記複数の構造体は、互いに空間的に隔てられている請求項1に記載の光拡散部材。
- 前記複数の構造体のうち、少なくとも一つの構造体の表面積が他の構造体の表面積と異なる請求項1または2に記載の光拡散部材。
- 前記複数の構造体のうち、少なくとも一つの構造体の傾斜面の傾斜角度が他の構造体の傾斜面の傾斜角度と異なる請求項1ないし3のいずれか一項に記載の光拡散部材。
- 前記複数の構造体のうち、少なくとも一つの構造体の側面の傾斜角度が場所によって異なる請求項1ないし4のいずれか一項に記載の光拡散部材。
- 前記構造体の前記第一面に平行な断面の形状が、円形もしくは多角形である請求項1ないし5のいずれか一項に記載の光拡散部材。
- 前記基材の前記第一面と反対側の第二面に、反射防止層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層のうちの少なくとも一つを備える請求項1ないし6のいずれか一項に記載の光拡散部材。
- 光透過性を有する基材の第一面に、前記基材の前記第1面に平行な断面積が前記第一面から遠ざかる方向に漸次小さくなる錐体形状を有する複数の光吸収体をランダムに形成する工程と、
斜方蒸着法を用いて光反射性材料を成膜することにより前記光吸収体の傾斜面に反射膜を形成する工程と、
を備えた光拡散部材の製造方法。 - 前記複数の光吸収体を形成する工程は、光吸収性材料からなる塗膜に錐体形状の複数の凹部が設けられたインプリントモールド型の形状を転写することにより前記複数の光吸収体を形成する工程を含む請求項8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7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。 - 前記表示体が、表示画像を形成する複数の画素を有し、
前記光拡散部材の前記複数の構造体のうち、隣接する構造体間の平均間隔が、前記表示体の前記画素間の間隔よりも小さい請求項10に記載の表示装置。 - 前記視野角拡大部材の視認側に、情報入力装置を備える請求項10または11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10ないし12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10ないし13のいずれか一項に記載の表示装置。
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