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WO2014092017A1 - 光拡散部材及び表示装置 - Google Patents

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WO2014092017A1
WO2014092017A1 PCT/JP2013/082829 JP2013082829W WO2014092017A1 WO 2014092017 A1 WO2014092017 A1 WO 2014092017A1 JP 2013082829 W JP2013082829 W JP 2013082829W WO 2014092017 A1 WO2014092017 A1 WO 2014092017A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
shielding layer
base material
light shielding
layer
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2013/082829
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English (en)
French (fr)
Inventor
透 菅野
前田 強
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/02Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/0236Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element
    • G02B5/0242Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element by means of dispersed particles
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/02Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0273Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0278Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133524Light-guides, e.g. fibre-optic bundles, louvered or jalousie light-guides

Definitions

  • the present invention relates to a light diffusing member and a display device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-270176 filed in Japan on December 11, 2012, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • 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 an optical sheet that includes a base film layer, an optical function sheet layer disposed on the base film layer, and a diffusion material-containing layer disposed on the optical function sheet layer. Yes.
  • the optical functional sheet layer has a substantially trapezoidal prism portion formed in parallel along the upper surface of the base film layer, and the light absorbing portion is arranged in a substantially wedge-shaped portion between the prism portions. It has been configured.
  • the light diffusing layer has a configuration in which the light diffusing layer is randomly arranged, so that the width of the light absorbing portion in a plan view is partially widened, so that the light use efficiency is reduced. It has become.
  • 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 a decrease in light utilization efficiency. It is another object of the present invention to provide a display device that includes the light diffusing member and has excellent display quality.
  • the present invention employs the following means. (1) That is, the light diffusion member according to the first aspect of the present invention includes a base material having light permeability, a plurality of light diffusion portions formed on one surface of the base material, and one surface of the base material. A light shielding layer formed in a region other than the region where the light diffusing portion is formed, and the light diffusing portion has a light emitting end surface on the substrate side and the light emitting end surface on the opposite side to the substrate side.
  • a light incident end face having an area larger than the area of the light diffusion portion, and a height from the light incident end face to the light exit end face of the light diffusing portion is larger than a layer thickness of the light shielding layer, and a normal direction of the base material Accordingly, at least a part of the light shielding layer, the portion sandwiched between the two adjacent light diffusion portions of the light shielding layer is linear.
  • the light diffusing member includes a light-transmitting base material, a plurality of light diffusing portions formed on one surface of the base material, and the light on one surface of the base material.
  • a height from the light incident end surface of the light diffusing portion to the light emitting end surface is larger than the layer thickness of the light shielding layer, and is viewed from the normal direction of the base material.
  • the line width of the portion sandwiched between two adjacent light diffusing portions in the light shielding layer may be constant.
  • the plurality of light diffusing portions are arranged in a dotted manner when viewed from the normal direction of one surface of the base material.
  • the light shielding layer may be continuously formed in a region other than the region where the light diffusion portion is formed.
  • the plurality of light diffusing portions may be arranged aperiodically when viewed from the normal direction of one surface of the substrate.
  • the plurality of light diffusing portions may have the same shape as seen from the normal direction of one surface of the base material.
  • the plurality of light diffusing portions are at least one of a plurality of types of sizes and shapes that are different from each other when viewed from the normal direction of the one surface of the substrate. You may have.
  • air may exist in a gap between the plurality of light diffusing portions.
  • an inclination angle of a side surface of at least one light diffusing portion among the plurality of light diffusing portions is other light diffusing. It may be different from the inclination angle of the side surface of the part.
  • an inclination angle of a side surface of at least one light diffusing portion among the plurality of light diffusing portions varies depending on a place. May be.
  • the planar shape of the light diffusing portion viewed from the normal direction of one surface of the base material is a polygon. It may be.
  • an antireflection layer In the light diffusing member according to any one of (1) to (12) above, an antireflection layer, an antistatic layer, an antiglare treatment layer, At least one of the antifouling treatment layers may be provided.
  • a light-shielding layer having an opening is formed on one surface of a base material having light transmittance and including at least a part of a light scatterer.
  • the negative photosensitive resin layer Exposing the negative photosensitive resin layer from the surface opposite to the one surface through the opening of the light shielding layer; developing the negative photosensitive resin layer after the exposure; Forming a plurality of light diffusing portions on one surface of the substrate having a light emission end surface and a light incident end surface having an area larger than the area of the light emission end surface on the side opposite to the substrate side.
  • the method of the base material When viewed from the direction, it is referred to as linear portions between two of said adjacent openings of the light shielding layer at least a part of the light shielding layer.
  • a light-shielding layer having an opening is formed on one surface of a base material having light transparency and including at least a part of a light scatterer.
  • the normal of the substrate When viewed from the direction, when setting a plurality of virtual points on one surface of the base material and setting a perpendicular bisector between two virtual points adjacent to each other of the plurality of virtual points, At least a part is formed along a line connecting all the perpendicular bisectors set in each of the plurality of virtual points.
  • the display device is provided on the display body and the viewing side of the display body, and has a state in which the angular distribution of light incident from the display body is wider than that before incidence.
  • a viewing angle enlarging member that emits light, and the viewing angle enlarging member includes the light diffusion member according to any one of (1) to (13).
  • the display body includes a plurality of pixels that form a display image, and a portion of the light shielding layer sandwiched between two adjacent light diffusion portions.
  • the line width may be smaller than the pitch between the pixels of the display body.
  • an information input device may be provided on the viewing side of the viewing angle widening member.
  • the display body includes a light source and a light modulation element that modulates light from the light source,
  • the light source may emit light having directivity.
  • the display body may be a liquid crystal display element.
  • the present invention it is possible to provide a light diffusing member capable of suppressing a decrease in light utilization efficiency. According to the present invention, it is possible to provide a display device that includes the light diffusing member and is excellent in display quality.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows the liquid crystal panel in a liquid crystal display device. It is sectional drawing which shows a viewing angle expansion film. It is a top view which shows a viewing angle expansion film. It is a flowchart which shows the manufacturing process of a viewing angle expansion film. It is sectional drawing which shows a viewing angle expansion film. It is sectional drawing which shows a viewing angle expansion film. It is sectional drawing which shows a viewing angle expansion film. It is sectional drawing which shows a viewing angle expansion film. It is sectional drawing which shows a viewing angle expansion film. It is a figure for demonstrating the light shielding layer pattern of a viewing angle expansion film.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to this embodiment.
  • 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 (light modulation element), and a second polarizing plate 5.
  • the liquid crystal display body 6 (display body) which has and the viewing angle expansion film 7 (viewing angle expansion member, light-diffusion member) are comprised.
  • the liquid crystal panel 4 is schematically illustrated as a single plate, but the detailed structure thereof will be described later.
  • the observer views the display from the upper side of the liquid crystal display device 1 in FIG. 1 in which 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. Further, when the light emitted from the liquid crystal panel 4 passes through the viewing angle widening film 7, the angle distribution of the emitted light becomes wider than before entering the viewing angle widening film 7, and the light is widened. Is injected from. 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.
  • each pixel is a switching thin film transistor (Thin Film Transistor, hereinafter). It may be a simple matrix type liquid crystal panel not provided with (abbreviated as TFT).
  • FIG. 2 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.
  • 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 above VA mode, 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, etc. 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), etc.
  • a semiconductor layer 15 made of 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 can be 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 can be 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.
  • 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 material of the second interlayer insulating film 24 the same material as the first interlayer insulating film 21 described above or an organic insulating material can be 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) can be 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. 2 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.
  • the black matrix 30 is formed of, for example, a metal such as Cr (chromium) or a Cr / Cr oxide multilayer film, or a photoresist in which carbon particles are dispersed in a photosensitive resin.
  • the color filter 31 contains pigments of red (R), green (G), and blue (B) colors.
  • One pixel electrode 25 on the TFT substrate 9 is provided with any one of R, G, and B color filters 31 facing each other.
  • the color filter 31 may have a multicolor configuration of three or more colors of R, G, and B.
  • the planarization layer 32 is composed of an insulating film that covers the black matrix 30 and the color filter 31.
  • the planarizing layer 32 has a function of smoothing and leveling a step formed by the black matrix 30 and the color filter 31.
  • a counter electrode 33 is formed on the 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.
  • an alignment film 34 having a vertical alignment regulating force is formed on the entire surface of the counter electrode 33.
  • 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.
  • 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 backlight 2 used in the present embodiment it is desirable to use a so-called directional backlight that controls the light emission direction and has directivity.
  • a directional backlight that allows collimated or substantially collimated light to enter the light diffusion portion of the viewing angle widening film 7 to be described later, blurring can be reduced and light utilization efficiency can be increased.
  • the directional backlight described above can be realized by optimizing the shape and arrangement of the reflection pattern formed in the light guide plate 37.
  • directivity may be realized by arranging a louver on the backlight.
  • 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 a polarizer is provided between the liquid crystal panel 4 and the viewing angle widening film 7.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the viewing angle widening film 7.
  • FIG. 4 is a plan view showing the viewing angle widening film 7.
  • FIG. 4 is the figure which looked at the viewing angle expansion film from the visual recognition side.
  • the viewing angle widening film 7 includes a base material 39, a plurality of light diffusion portions 40 formed on one surface of the base material 39 (surface opposite to the viewing side), and one surface of the base material 39. And a light shielding layer 41 formed on the substrate.
  • the viewing angle widening film 7 has a posture in which the side where the light diffusing portion 40 is provided faces the second polarizing plate 5 and the base 39 side faces the viewing side. 5 is arranged.
  • resins such as a thermoplastic polymer, a thermosetting resin, and a photopolymerizable resin are generally used.
  • an appropriate transparent resin substrate made of acrylic polymer, olefin polymer, vinyl polymer, cellulose polymer, amide polymer, fluorine polymer, urethane polymer, silicone polymer, imide polymer, etc. Can do.
  • TAC triacetyl cellulose
  • PET polyethylene terephthalate
  • COP cycloolefin polymer
  • PC polycarbonate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PES polyethersulfone
  • PI polyimide
  • the base material 39 serves as a base when a material for the light shielding layer 41 and the light diffusion portion 40 is applied later in the manufacturing process described later, and has heat resistance and mechanical strength in the heat treatment step during the manufacturing process. It is necessary to prepare. Therefore, as the base material 39, a glass base material or the like may be used in addition to the resin base material. However, it is preferable that the thickness of the base material 39 is as thin as possible without impairing heat resistance and mechanical strength. The reason is that as the thickness of the base material 39 is increased, there is a possibility that display blur may occur. Further, the total light transmittance of the substrate 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. In this embodiment, a PET film having a thickness of 100 ⁇ m is used as an example.
  • the light diffusing unit 40 is made of an organic material having light transmissivity and photosensitivity such as acrylic resin, epoxy resin, and silicone resin.
  • a mixture made of a transparent resin in which a polymerization initiator, a coupling agent, a monomer, an organic solvent and the like are mixed with these resins can be used.
  • the polymerization initiator may contain various additional components such as a stabilizer, an inhibitor, a plasticizer, a fluorescent brightening agent, a mold release agent, a chain transfer agent, and other photopolymerizable monomers. .
  • materials described in Japanese Patent No. 4129991 can be used.
  • the total light transmittance of the light diffusing section 40 is preferably 90% or more as defined in JIS K7361-1. When the total light transmittance is 90% or more, sufficient transparency can be obtained.
  • the light diffusing section 40 has a small area of the horizontal cross section on the base material 39 side that becomes the light emission end face 40a, and the area of the horizontal cross section gradually increases as the distance from the base material 39 increases. That is, when viewed from the base material 39 side, the light diffusion portion 40 has a so-called reverse tapered frustum shape.
  • the light diffusion part 40 is a part that contributes to the transmission of light in the viewing angle widening film 7. That is, the light incident on the light diffusing unit 40 is guided and emitted while being totally confined inside the light diffusing unit 40 while being totally reflected by the tapered side surface 40 c of the light diffusing unit 40.
  • the plurality of light diffusion portions 40 are scattered on the base material 39.
  • the light shielding layer 41 is continuously formed on the base material 39 by forming the plurality of light diffusion portions 40 scattered on the base material 39.
  • the plurality of light diffusion portions 40 are arranged randomly (non-periodically) when viewed from the normal direction of the main surface of the base material 39. Therefore, the pitch between the adjacent light diffusion portions 40 (specifically, the distance between the centers of gravity of the adjacent light diffusion portions 40) is not constant.
  • the planar shape of the light diffusing unit 40 of this embodiment is indefinite, the reference of the pitch is not the center of the light diffusing unit but the center of gravity.
  • the dimensions of the plurality of light diffusion portions 40 are different.
  • the dimensions of the plurality of light diffusion portions 40 are distributed in the range of 15 to 25 ⁇ m. That is, the plurality of light diffusion portions 40 have a plurality of types of dimensions.
  • the average size of the light diffusion portion 40 is about 20 ⁇ m.
  • the arrangement density of the light diffusion parts can be increased.
  • the ratio of light shielded by the light shielding layer can be reduced and the light utilization efficiency can be increased.
  • the light shielding layer 41 is formed in a region other than the formation region of the plurality of light diffusion portions 40 on the surface of the base 39 on the side where the light diffusion portions 40 are formed.
  • the light shielding layer 41 is made of an organic material having light absorption and photosensitivity such as a black resist.
  • the light shielding layer 41 may be a metal film such as a single metal such as Cr (chromium) or Cr / Cr oxide, a metal oxide, or a multilayer film of a single metal and a metal oxide, or a pigment used for black ink. -It is sufficient to use a light-shielding material such as a black ink obtained by mixing dye, black resin, and multicolor ink.
  • the thickness t1 of the light shielding layer 41 is set to be smaller than the height t2 from the light incident end surface 40b to the light emitting end surface 40a of the light diffusing portion 40 (t1 ⁇ t2).
  • the thickness t1 of the light shielding layer 41 is about 500 nm as an example
  • the height t2 from the light incident end surface 40b to the light emitting end surface 40a of the light diffusion portion 40 is about 20 ⁇ m as an example. Therefore, in the gap between the plurality of light diffusion portions 40, the light shielding layer 41 exists in a portion in contact with one surface of the base material 39, and air exists in other portions.
  • the refractive index of the base material 39 and the refractive index of the light diffusion part 40 are substantially equal.
  • the reason is that, for example, if the refractive index of the base material 39 and the refractive index of the light diffusing unit 40 are greatly different, the light diffusing unit is used when the light incident from the light incident end surface 40b is emitted from the light diffusing unit 40. This is because unnecessary light refraction or reflection occurs at the interface between the substrate 40 and the base material 39, which may cause problems such as failure to obtain a desired light diffusion angle and reduction in the amount of emitted light.
  • the viewing angle widening film 7 is disposed so that the base material 39 faces the viewing side, and therefore, the smaller one of the two opposing surfaces of the frustum-shaped light diffusion portion 40.
  • the surface having the larger area becomes the light incident end surface 40b.
  • the inclination angle ⁇ (angle formed between the light incident end face 40 b and the side face 40 c) of the side face 40 c of the light diffusing portion 40 is about 80 degrees as an example.
  • the inclination angle ⁇ of the side surface 40c of the light diffusing unit 40 is not particularly limited as long as the incident light can be sufficiently diffused when exiting from the viewing angle widening film 7.
  • the inclination angle ⁇ of the side surface 40c of the light diffusing portion 40, the height t2 of the light diffusing portion 40, and the line width WL of the linear portion 41w of the light shielding layer 41 satisfy the relationship of tan ⁇ ⁇ (2 ⁇ t2) / WL.
  • the light from the backlight does not directly enter the light shielding layer 41.
  • the side surface 40c of the light diffusion portion 40 is made of acrylic resin and air. Interface. Even if the periphery of the light diffusing unit 40 is filled with another low refractive index material, the difference in the refractive index between the inside and the outside of the light diffusing unit 40 is larger than when any low refractive index material exists outside. The maximum is when air is present. Therefore, from Snell's law, in the configuration of the present embodiment, the critical angle is the smallest, and the incident angle range in which light is totally reflected by the side surface 40c of the light diffusing unit 40 is the widest. As a result, light loss is further suppressed, and high luminance can be obtained.
  • a backlight that emits light at an angle that does not enter the side surface 40c of the light diffusing portion 40 at a critical angle or less, that is, a so-called directional backlight.
  • the light shielding layer 41 is formed in a mesh shape in a plan view when seen in a plan view. Specifically, a portion of the light shielding layer 41 sandwiched between two adjacent light diffusion portions 40 is linear.
  • the line width WL of the part sandwiched between two adjacent light diffusion portions 40 in the light shielding layer 41 is constant.
  • the line width WL is about 10 ⁇ m as an example.
  • the line width WL is preferably smaller than the pixel interval (pitch) of the liquid crystal panel 4.
  • at least one light diffusing portion 40 is formed in the pixel, so that a wide viewing angle can be achieved when combined with a liquid crystal panel having a small pixel pitch used for mobile devices, for example.
  • a portion of the light shielding layer 41 sandwiched between two adjacent light diffusion portions 40 may be referred to as a “linear portion”.
  • the linear portion 41w has various shapes such as a straight shape, a curved shape, and a shape combining straight lines and curves.
  • the planar shape of the opening 41h of the light shielding layer 41 is indefinite. Therefore, the planar shape of the light diffusion part 40 formed corresponding to the opening 41h of the light shielding part 41 is also indefinite.
  • all the linear portions 41 w are connected in the formation region of the light shielding layer 41, but this is not restrictive.
  • a part of the linear portion 41w may be interrupted.
  • a part of the linear part 41w may have a concave part or a convex part.
  • FIG. 6 The outline of the manufacturing process of the liquid crystal display 6 will be described first. First, the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10 are respectively produced. Thereafter, 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. Thereafter, liquid crystal is injected into a space surrounded by the TFT substrate 9, the color filter substrate 10, and the seal member.
  • the 1st polarizing plate 3 and the 2nd polarizing plate 5 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.
  • the 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 10 cm square and a thickness of 100 ⁇ m was prepared, and a black negative resist containing carbon as a light shielding layer material was applied to one surface of the base material 39 using a spin coating method.
  • a coating film having a thickness of 150 nm is formed (step S1 in FIG. 5).
  • the base material 39 on which the coating film is formed is placed on a hot plate, and the coating film is pre-baked at a temperature of 90 ° C. Thereby, the solvent in the black negative resist is volatilized.
  • step S2 in FIG. 5 exposure is performed by irradiating the coating film with light E through a photomask 45 provided with a plurality of light shielding patterns 46 shown in FIG. 7D using an exposure apparatus (step S2 in FIG. 5).
  • an exposure apparatus using a mixed line of i-line having a wavelength of 365 nm, h-line having a wavelength of 404 nm, and g-line having a wavelength of 436 nm is used.
  • the exposure dose is 100 mJ / cm 2 .
  • the transparent negative resist is exposed using the light shielding layer 41 as a mask to form the light diffusing portion 40, so that the position of the light shielding pattern 46 of the photomask 45 is the position where the light diffusing portion 40 is formed.
  • the plurality of light shielding patterns 46 are randomly arranged.
  • FIG. 7A a plurality of virtual points Pv (base points) are set on a plane, and a dot pattern 40p in which a plurality of circular dots are randomly arranged is created.
  • the virtual point Pv corresponds to the barycentric position of the light diffusing unit 40.
  • FIG. 7B a vertical bisector Lv (Voronoi boundary) between two adjacent virtual points in each of the plurality of virtual points Pv is set.
  • Lv Vertical bisector
  • a line connecting all the perpendicular bisectors Lv set at each of the plurality of virtual points Pv is made to the target line width (corresponding to the line width WL of the linear portion 41w). Enlarge.
  • the line width is a constant width along the extending direction of the vertical bisector Lv.
  • the photomask 45 provided with the several light shielding pattern 46 is formed by reversing the light shielding layer pattern 41v and the light transmissive part pattern 40v.
  • a coating film made of a black negative resist is developed using a dedicated developer, dried at 150 ° C., and a plurality of openings as shown in FIG. 6A.
  • a light shielding layer 41 having 41h is formed on one surface of the substrate 39 (step S3 shown in FIG. 5).
  • the photomask 45 the light shielding layer 41 is formed along a line connecting all the perpendicular bisectors Lv set at each of the plurality of virtual points Pv.
  • the opening 41h corresponds to a formation region of the light diffusion portion 40 in the next process.
  • the line width WL of the linear portion 41w of the light shielding layer 41 is constant, and is about 10 ⁇ m as an example.
  • the light shielding layer 41 is formed by a photolithography method using a black negative resist.
  • a photomask in which the light shielding pattern 46 and the light transmitting portion of the present embodiment are reversed is used.
  • a positive resist can be used.
  • a transparent negative resist made of an acrylic resin is applied to the upper surface of the light shielding layer 41 as a light diffusing portion material to form a coating film 48 having a thickness of 20 ⁇ m (FIG. 6B).
  • the coating film 48 is irradiated with diffused light F from the base material 39 side using the light shielding layer 41 as a mask to perform exposure (step S5 shown in FIG. 5).
  • an exposure apparatus using a mixed line of i-line having a wavelength of 365 nm, h-line having a wavelength of 404 nm, and g-line having a wavelength of 436 nm is used.
  • the exposure dose is 200 mJ / cm 2 .
  • parallel light or diffused light is used.
  • a diffusion plate having a haze of about 50 may be disposed on the optical path of the light emitted from the exposure apparatus.
  • the coating film 48 is exposed radially from the openings 41 h between the light shielding layers 41, and the reverse tapered side surface of the light diffusing unit 40 is formed. Thereafter, the substrate 39 on which the coating film 48 is formed is placed on a hot plate, and post-exposure baking (PEB) of the coating film 48 is performed at a temperature of 95 ° C.
  • PEB post-exposure baking
  • the coating film 48 made of a transparent negative resist is developed using a dedicated developer, post-baked at 100 ° C., and a plurality of light diffusion portions 40 are formed on one surface of the substrate 39 as shown in FIG. 6D. (Step S6 shown in FIG. 5).
  • the total light transmittance of the viewing angle widening film 7 is preferably 90% or more. When the total light transmittance is 90% or more, sufficient transparency can be obtained, and the optical performance required for the viewing angle widening film can be sufficiently exhibited.
  • the total light transmittance is as defined in JIS K7361-1.
  • the liquid resist is applied at the time of forming the light shielding layer 41 and the light diffusing portion 40, but instead of this configuration, a film resist is applied to one surface of the substrate 39. Also good.
  • FIG. 8A and FIG. 8B The left side of FIG. 8A is a plan view of a viewing angle widening film 1007 according to the comparative example, and the right side of FIG. 8A is a cross-sectional view of the viewing angle widening film 1007 according to the comparative example.
  • the left side of FIG. 8B is a plan view of the viewing angle widening film 7 according to this embodiment, and the right side of FIG. 8B is a cross-sectional view of the viewing angle widening film 7 according to this embodiment.
  • the viewing angle widening film 1007 according to the comparative example includes a base material 1039 and a plurality of light diffusion portions 1040 formed on one surface of the base material 1039 (surface opposite to the viewing side). And a light shielding layer 1041 formed on one surface of the base material 1039.
  • the plurality of light diffusion units 1040 are arranged randomly (non-periodically) in plan view.
  • the planar view shape of the light diffusion portion 1040 is a circle.
  • the plurality of light diffusion portions 1040 have different sizes. Therefore, the pitch between the adjacent light diffusion portions 1040 (specifically, the distance between the centers of the adjacent light diffusion portions 1040) is not constant.
  • the width of the portion sandwiched between two adjacent light diffusion portions 1040 in the light shielding layer 1041 is not constant. That is, in the viewing angle widening film 1007, there are a portion 1041w1 (hereinafter referred to as a wide portion) having a relatively large width WL1 and a portion 1041w2 (hereinafter referred to as a narrow portion) having a relatively small width WL2. Exists.
  • the viewing angle widening film 7 has a portion 41w (linear portion) sandwiched between two adjacent light diffusion portions 40 in the light shielding layer 41, as shown in the left side of FIG. 8B. Is linear.
  • the light shielding layer 41 has a plurality of virtual points. It is formed along a line connecting all the perpendicular bisectors set at each of the points.
  • the line width WL of the linear portion 41w is constant. Therefore, as shown in the right side of FIG. 8B, the ratio of the light L that is directly incident on the light shielding layer 41 without being incident on the light diffusion portion 40 out of the light L incident on the viewing angle widening film 7 is increased. Is suppressed.
  • the height of the light diffusion portion 40 By setting the height of the light diffusion portion 40 to a predetermined height while keeping the line width WL of the linear portion 41w constant, the amount of light L incident on the light shielding layer 41 can be greatly reduced. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in light utilization efficiency.
  • the light incident obliquely on the viewing angle widening film 7 is light transmitted obliquely through the liquid crystal panel 4, and is light different from a desired retardation, that is, light that causes a decrease in display contrast.
  • the viewing angle widening film 7 of this embodiment can increase the display contrast because such light is cut by the light shielding layer 41. Furthermore, since the external light incident on the viewing angle expansion film 7 from the viewing side is also cut by the light shielding layer 41, the scattering of the external light is suppressed, and the visibility of display in a bright place can be improved.
  • an interference fringe pattern is visually recognized when the period of each pattern is slightly shifted.
  • a viewing angle widening film in which a plurality of light diffusion portions are arranged in a matrix and a liquid crystal panel in which a plurality of pixels are arranged in a matrix are overlapped, a periodic pattern and liquid crystal by the light diffusion portion of the viewing angle widening film Moire may occur between the periodic patterns of the panel pixels and display quality may be reduced.
  • the size of the light diffusing portions 40 is also different. No moire due to interference occurs between the regular arrangement of pixels and display quality can be maintained.
  • the substrate 39 and the photomask on which the light shielding layer 41 having a minute size is formed. Alignment is very difficult, and it is inevitable that a deviation occurs. As a result, a gap is formed between the light diffusing unit 40 and the light shielding layer 41, and there is a possibility that the contrast is lowered due to light leaking from the gap.
  • the light diffusion portion 40 since light is irradiated from the back side of the base material 39 using the light shielding layer 41 as a mask, the light diffusion portion 40 is self-aligned with the position of the opening of the light shielding layer 41 (self It is formed in an aligned state. As a result, the light diffusion portion 40 and the light shielding layer 41 are in close contact with each other, so that no gap is formed between them, and the contrast can be reliably maintained.
  • the light diffusion part 40 may be connected at least partially. Thereby, each light-diffusion part 40 becomes difficult to fall down and the form stability of the viewing angle expansion film 7 improves. Moreover, since the ratio in which the light which injected into the viewing angle expansion film 7 is absorbed by the light shielding layer 41 becomes small, the utilization efficiency of light improves.
  • the example of the light shielding layer 41 having the opening 41 h whose planar shape is indefinite is shown, but the present invention is not limited to this.
  • a light shielding layer 41A having an opening 41Ah whose planar shape is a triangle may be used.
  • the light shielding layer 41 ⁇ / b> B having an opening 41 ⁇ / b> Bh whose planar shape is a square may be used.
  • a light shielding layer 41C having an opening 41Ch whose planar shape is a parallelogram may be used.
  • FIG. 9A a light shielding layer 41A having an opening 41Ah whose planar shape is a triangle
  • the light shielding layer 41 ⁇ / b> B having an opening 41 ⁇ / b> Bh whose planar shape is a square may be used.
  • a light shielding layer 41C having an opening 41Ch whose planar shape is a parallelogram may be used.
  • FIG. 9A a light shielding layer 41A having an opening 41Ah whose planar
  • the light shielding layer 41 ⁇ / b> D having an opening 41 ⁇ / b> Dh having a hexagonal planar shape may be used.
  • a light shielding layer 41E having an opening 41Eh whose planar shape is a pentagon may be used.
  • the planar shape of all the openings cannot be a pentagon, some of the openings have a square planar shape.
  • the light shielding layer 41 ⁇ / b> F having an opening which is a so-called Penrose tile filled with two types of rhombuses may be used.
  • the planar shape of the light shielding layer 41 of this embodiment is indefinite as shown in FIG. 4, the side surface 40c of the light diffusion portion 40, that is, the cross-sectional shape of the reflecting surface is also indefinite. Therefore, the light reflected by the side surface 40c of the light diffusing unit 40 diffuses irregularly.
  • the planar shape of the light diffusing portion is a quadrangle, and thus light diffuses in a direction perpendicular to each side of the quadrangle.
  • the planar shape of the light diffusing portion is a parallelogram, and thus light diffuses in a direction perpendicular to each side of the parallelogram.
  • the planar shape of the light diffusing portion is a hexagon, and thus light diffuses in a direction perpendicular to each side of the hexagon.
  • the light shielding layer 41E having the pentagonal opening 41Eh shown in FIG. 9E the light diffuses toward the direction perpendicular to each side of the pentagon because the planar shape of the light diffusion portion is a pentagon.
  • the planar shape of the light diffusion portion is a rhombus, and thus light diffuses in a direction perpendicular to each side of the rhombus.
  • the plurality of light diffusion portions shown in FIGS. 9A to 9D have the same shape in plan view, but are not limited to this, and have at least one of a plurality of different sizes and shapes in plan view. You may do it.
  • a dot pattern 40p in which a plurality of circular dots are randomly arranged is created, a light shielding layer pattern 41v is created by Voronoi division, and the light shielding layer pattern 41v is created.
  • the photomask 45 is formed by inverting the light transmitting portion pattern 40v is shown, the present invention is not limited to this.
  • a dot pattern 40Gp in which a plurality of elliptical dots are randomly arranged is created, and a light shielding layer pattern 41Gv shown in the right part of FIG. 10A is created by Voronoi division.
  • a photomask may be formed by inverting 41 Gv and the light transmission portion pattern 40 Gv.
  • a dot pattern 40Hp in which a plurality of elliptical dots and a plurality of circular dots are randomly arranged is created, and a light shielding layer pattern 41Hv shown in the right side of FIG. 10B is created by Voronoi division
  • the photomask may be formed by inverting the light shielding layer pattern 41Hv and the light transmission portion pattern 40Hv.
  • FIG. 11 is a plan view showing the viewing angle widening film 107 according to the second embodiment.
  • the portion 41w (linear portion) sandwiched between two adjacent light diffusion portions 40 in the light shielding layer 41 is connected.
  • a part of a portion 141 w (linear portion) sandwiched between two adjacent light diffusion portions 140 in the light shielding layer 141. (One place) is broken. In other words, in a part of the plurality of light diffusion units 140, a part of two adjacent light diffusion units 140 is connected.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained, in which the amount of the light L incident on the light shielding layer 141 can be greatly reduced, and the decrease in light use efficiency can be suppressed.
  • the present invention is not limited to this.
  • it may be a light shielding layer 141A in which a plurality of linear portions 141Aw are interrupted.
  • the linear portion 141Aw may have a broken line shape.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the viewing angle widening film 207 according to the third embodiment.
  • FIG. 14A and FIG. 14B are views for explaining a method of manufacturing a viewing angle widening film according to the third embodiment.
  • FIG. 13 FIG. 14A, and FIG. 14B, the same components as those used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the inclination angles of the side surfaces 40c of the plurality of light diffusion portions 40 are all the same angle.
  • the dimensions of the light exit end face 240a are different in the plurality of light diffusion portions 240
  • the inclination angle of the side surface 240c is also different. That is, when viewing the plurality of light diffusion portions 240 as a whole, the light emission end faces 240a of the plurality of light diffusion portions 240 have a plurality of types of dimensions, and the side surfaces 240c of the plurality of light diffusion portions 240 have a plurality of types of inclination angles. is doing. Further, as the inclination angle of the side surface 240c is different among the plurality of light diffusion portions 240, the dimensions of the light incident end surface 240b are also different. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the photomask used when forming the light shielding layer 241 has a plurality of light shielding patterns with different dimensions and a diameter of 5 to 25 ⁇ m.
  • a light shielding layer 241 having a plurality of openings with different dimensions is obtained.
  • FIG. 14A when the coating film 48 made of a transparent negative resist is exposed from the base material 39 side using the light shielding layer 241 as a mask, the light shielding layer 241 is shown as indicated by reference numeral A in FIG. 14A.
  • the diffusion angle of the diffused light may be changed depending on the location.
  • the range of the total reflection angle of light is set between the plurality of light diffusion portions 240 having different inclination angles of the side surfaces 240c.
  • the inclination angle of the side surface 240c of the light-diffusion part 240 was made into multiple types, a brightness
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a viewing angle widening film 307 according to the fourth 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 side surface of the light diffusing portion has a constant inclination angle.
  • the side surface 340c of each light diffusion portion 340 is gently curved in a convex shape from the light emitting end surface 340a to the light incident end surface 340b.
  • the inclination angle differs depending on the location.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the side surfaces have a plurality of types of inclination angles throughout the plurality of light diffusion portions.
  • the viewing angle widening film 307 of the present embodiment since the inclination angle varies depending on the location of the side surface 340c also in each light diffusion portion 340, compared to the case where the inclination angle of the side surface is constant. The light reflection angle distribution is widened. Thereby, the luminance changes gently according to the observation angle, and the viewing angle characteristics can be improved.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a viewing angle widening film 407 according to the fifth 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 diffusion film 50 is fixed to the other surface (surface on the viewing side) of the base material 39 by an adhesive layer 51.
  • the diffusion film 50 is configured by dispersing a large number of light scattering bodies 52 such as acrylic beads in a binder resin such as an acrylic resin.
  • the thickness of the diffusion film 50 is about 20 ⁇ m as an example, the spherical diameter of the spherical light scatterer 52 is about 0.5 to 20 ⁇ m, and the thickness of the adhesive layer 51 is about 25 ⁇ m as an example.
  • the diffusion film 50 is an isotropic diffusion material. The diffusion film 50 isotropically diffuses the light diffused by the light diffusing unit 40 and further widens it.
  • the light scatterer 52 is not limited to this, but is made of acrylic polymer, olefin polymer, vinyl polymer, cellulose polymer, amide polymer, fluorine polymer, urethane polymer, silicone polymer, imide polymer, or the like. It may be made of an appropriate transparent substance such as a resin piece or glass beads. In addition to these transparent substances, scatterers and reflectors that do not absorb light can be used. Or it is good also as the bubble which diffused the light-scattering body 52 in the light-diffusion part 40. FIG.
  • each light scatterer 52 can be formed in various shapes such as a spherical shape, an elliptical spherical shape, a flat plate shape, and a polygonal cube.
  • the size of the light scatterer 52 may be formed so as to be uniform or non-uniform.
  • the diffusion film 50 also serves as an antiglare treatment layer (antiglare layer).
  • the antiglare layer can be formed by, for example, subjecting the base material 39 to sandblasting or embossing, but in the present embodiment, by forming a layer including a plurality of light scattering bodies 52 on the base material 39. Anti-glare treatment is applied. According to this configuration, since the diffusion film 50 functions as an antiglare treatment layer, it is not necessary to newly provide an antiglare treatment layer. Therefore, the apparatus can be simplified and thinned.
  • the diffusion film 50 is arrange
  • the adhesive layer 51 itself may have light diffusibility.
  • it can be realized by dispersing a large number of light scatterers in the adhesive layer 51.
  • an appropriate adhesive substance according to the object to be bonded such as rubber-based, acrylic-based, silicone-based, vinyl alkyl ether-based, polyvinyl alcohol-based, polyvinyl pyrrolidone-based, polyacrylamide-based, or cellulose-based adhesive.
  • an adhesive substance excellent in transparency and weather resistance is preferably used.
  • the adhesive layer 51 is preferably protected by temporarily attaching a separator or the like until practical use.
  • FIG. 17A, FIG. 17B, and FIG. 18 are diagrams for explaining the operation of the viewing angle widening film 407 according to the fifth embodiment.
  • 17A and 18 are cross-sectional views of the viewing angle widening film 407 according to this embodiment.
  • FIG. 17B is a cross-sectional view of a viewing angle widening film 7X according to a comparative example.
  • the viewing angle widening film 7X according to the comparative example corresponds to the viewing angle widening film according to the first embodiment.
  • the diffusion film 50 is disposed on the outermost surface of the viewing angle widening film 407. Thereby, the light L incident perpendicularly to the light incident end face 40 b of the light diffusion portion 40 is diffused by the light diffusion portion 40 and further diffused by the diffusion film 50. For this reason, light of various angles is emitted from the diffusion film 50.
  • the light L incident perpendicularly to the light incident end surface 40Xb of the light diffusion portion 40X is a specific diffusion angle. It is injected by concentrating on. As a result, light cannot be uniformly diffused over a wide angle range, and a bright display can be obtained only with a specific viewing angle.
  • the diffusion film 50 is disposed on the outermost surface of the viewing angle widening film 407, the light diffusion angle can be prevented from being concentrated on one. As a result, the light diffusion characteristics of the viewing angle widening film 7 can be made smoother, and a bright display can be obtained with a wide viewing angle.
  • the viewing angle widening film 407 is such that the diffusion film 50 is incident from a surface 50 f opposite to the light diffusion portion 40 of the diffusion film 50 and a base material such as a binder resin.
  • the light whose direction of travel is changed by being reflected at the interface between the light scatterer 52 and being refracted by the light scatterer 52 is forward scattered.
  • Such total reflection conditions can be satisfied, for example, by appropriately changing the size of the particles of the light scatterer 52 included in the diffusion film 50.
  • the viewing angle widening film 407 is such that the diffusion film 50 is incident on the surface 50f of the diffusion film 50 from the surface 50f and the light whose traveling direction is changed by the light scatterer 52 is Mie scattered. Therefore, so-called backscattering does not occur. Therefore, it is possible to suppress a reduction in display quality and contrast.
  • the light incident on the viewing angle widening film 407 is emitted from the viewing angle widening film 407 in a state where the angular distribution is wider than before entering the viewing angle widening film 407. 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.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the liquid crystal display device 84 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.
  • 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 detecting electrode 89 is formed by sputtering of ITO, ATO or the like, and has a uniform sheet resistance of about several hundred to 2 k ⁇ / ⁇ .
  • a capacitive touch panel 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 touch panel 85 touches an arbitrary position above the position detection electrode 89, 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 an electrostatic capacitance system, Arbitrary touch panels, such as a resistive film system, an ultrasonic system, an optical system, are applicable.
  • 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 technical scope of the present invention is not limited to the above-described 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.
  • the viewing angle expansion film and the liquid crystal display body do not necessarily need to contact.
  • 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.
  • an antireflection layer As a configuration in which at least one of an antireflection layer, a polarizing filter layer, an antistatic layer, an antiglare treatment layer, and an antifouling treatment layer is provided on the viewing side of the base material of the viewing angle widening film in the above embodiment. Also good. According to this configuration, it is possible to add a function to reduce external light reflection, a function to prevent the adhesion of dust and dirt, a function to prevent scratches, and the like according to the type of layer provided on the viewing side of the substrate. Further, it is possible to prevent deterioration of viewing angle characteristics with time.
  • the shape of the light diffusing unit is a frustum shape.
  • the inclination angle of the side surface of the light diffusing unit is not necessarily symmetric about the optical axis.
  • the shape of the light diffusing part is a truncated cone as in the above embodiment, the angle of inclination of the side surface of the light diffusing part is symmetric with respect to the optical axis. 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 side surface of the light diffusing unit may be asymmetric.
  • the specific configuration relating to the arrangement and shape of the light diffusing part and the light shielding 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 changed as appropriate. .
  • the present invention is applicable to various display devices such as liquid crystal display devices, organic electroluminescence display devices, and plasma displays.

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Abstract

 この光拡散部材は、光透過性を有する基材と、基材の一面に形成された複数の光拡散部と、基材の一面において光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光層と、を備え、光拡散部が、基材側に光射出端面を有するとともに基材側と反対側に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、光拡散部の光入射端面から光射出端面までの高さが遮光層の層厚よりも大きく、基材の法線方向から見て、遮光層の少なくとも一部において遮光層のうち隣り合う2つの光拡散部に挟まれた部分が線状である。

Description

光拡散部材及び表示装置
 本発明は、光拡散部材及び表示装置に関するものである。
 本願は、2012年12月11日に、日本に出願された特願2012-270176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。
 例えば特許文献1には、ベースフィルム層と、ベースフィルム層上に配置された光学機能シート層と、光学機能シート層上に配置された拡散材含有層と、を備えた光学シートが開示されている。この光学シートにおいては、光学機能シート層がベースフィルム層の上面に沿って並列に形成された略台形状のプリズム部を有しており、プリズム部間の略くさび形部分に光吸収部が配置された構成となっている。
特開2010-145469号公報
 一方、近年では、画像表示時のモアレを抑制する観点から、光拡散層がランダムに配置された構成が開発されている。このような構成においても、視野角を拡げることが可能である。しかしながら、光拡散層がランダムに配置された構成であると、平面視における光吸収部の幅が部分的に広くなるため、光の利用効率が低下してしまうことが本発明者の検討によって明らかになっている。
 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って、光の利用効率の低下を抑制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、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、本発明は以下の手段を採用した。
 (1)すなわち、本発明の第一の態様に係る光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の一面に形成された複数の光拡散部と、前記基材の一面において前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光層と、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、前記基材の法線方向から見て、前記遮光層の少なくとも一部において前記遮光層のうち隣り合う2つの前記光拡散部に挟まれた部分が線状である。
 (2)本発明の第二の態様に係る光拡散部材は、光透過性を有する基材と、前記基材の一面に形成された複数の光拡散部と、前記基材の一面において前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光層と、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、前記基材の法線方向から見て、前記基材の一面に複数の仮想点を設定し、前記複数の仮想点の各々において隣り合う2つの前記仮想点間の垂直二等分線を設定したとき、前記遮光層の少なくとも一部が、前記複数の仮想点の各々において設定された前記垂直二等分線を全て繋いだ線に沿って形成されている。
 (3)上記(1)または(2)に記載の光拡散部材では、前記遮光層のうち隣り合う2つの前記光拡散部に挟まれた部分の線幅が一定であってもよい。
 (4)上記(1)から(3)までのいずれか一項に記載の光拡散部材では、前記遮光層のうち隣り合う2つの前記光拡散部に挟まれた部分の一部が途切れていてもよい。
 (5)上記(1)から(4)までのいずれか一項に記載の光拡散部材では、前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て点在して配置され、前記遮光層が、前記光拡散部の形成領域以外の領域に連続して形成されていてもよい。
 (6)上記(5)に記載の光拡散部材では、前記複数の光拡散部が、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てもよい。
 (7)上記(5)または(6)に記載の光拡散部材では、前記複数の光拡散部が、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てもよい。
 (8)上記(5)または(6)に記載の光拡散部材では、前記複数の光拡散部が、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てもよい。
 (9)上記(1)から(8)までのいずれか一項に記載の光拡散部材では、前記複数の光拡散部間の間隙に空気が存在していてもよい。
 (10)上記(1)から(9)までのいずれか一項に記載の光拡散部材では、前記複数の光拡散部のうち、少なくとも一つの光拡散部の側面の傾斜角度が他の光拡散部の側面の傾斜角度と異なっていてもよい。
 (11)上記(1)から(10)までのいずれか一項に記載の光拡散部材では、前記複数の光拡散部のうち、少なくとも一つの光拡散部の側面の傾斜角度が場所によって異なっていてもよい。
 (12)上記(1)から(11)までのいずれか一項に記載の光拡散部材では、前記基材の一面の法線方向から見た前記光拡散部の平面的な形状が、多角形であってもよい。
 (13)上記(1)から(12)までのいずれか一項に記載の光拡散部材では、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、防汚処理層のうち少なくとも一つが設けられていてもよい。
 (14)本発明の第一の態様に係る光拡散部材の製造方法は、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、開口部を有する遮光層を形成する工程と、前記基材の一面に、前記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工程と、前記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、前記遮光層の開口部を通して前記ネガ型感光性樹脂層を露光する工程と、 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複数の光拡散部を前記基材の一面に形成する工程と、を有し、前記遮光層を形成する工程では、前記基材の法線方向から見て、前記遮光層の少なくとも一部において前記遮光層のうち隣り合う2つの前記開口部の間の部分を線状とする。
 (15)本発明の第二の態様に係る光拡散部材の製造方法は、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、開口部を有する遮光層を形成する工程と、前記基材の一面に、前記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工程と、前記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、前記遮光層の開口部を通して前記ネガ型感光性樹脂層を露光する工程と、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複数の光拡散部を前記基材の一面に形成する工程と、を有し、前記遮光層を形成する工程では、前記基材の法線方向から見て、前記基材の一面に複数の仮想点を設定し、前記複数の仮想点の各々において隣り合う2つの前記仮想点間の垂直二等分線を設定したとき、前記遮光層の少なくとも一部を、前記複数の仮想点の各々において設定された前記垂直二等分線を全て繋いだ線に沿って形成する。
 (16)上記(14)または(15)に記載の光拡散部材の製造方法では、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てもよい。
 (17)本発明の第一の態様に係る表示装置は、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(1)から(13)までのいずれか一項に記載の光拡散部材で構成されている。
 (18)上記(17)に記載の表示装置では、前記表示体が、表示画像を形成する複数の画素を有し、前記遮光層のうち隣り合う2つの前記光拡散部に挟まれた部分の線幅が、前記表示体の前記画素間のピッチよりも小さくてもよい。
 (19)上記(18)に記載の表示装置では、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ていてもよい。
 (20)上記(17)から(19)までのいずれか一項に記載の表示装置では、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してもよい。
 (21)上記(17)から(20)までのいずれか一項に記載の表示装置では、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、光の利用効率の低下を抑制することができる光拡散部材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。
本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。 液晶表示装置における液晶パネルを示す断面図である。 視野角拡大フィルムを示す断面図である。 視野角拡大フィルムを示す平面図である。 視野角拡大フィルムの製造工程を示すフローチャートである。 視野角拡大フィルムを示す断面図である。 視野角拡大フィルムを示す断面図である。 視野角拡大フィルムを示す断面図である。 視野角拡大フィルムを示す断面図である。 視野角拡大フィルムの遮光層パターンを説明するための図である。 視野角拡大フィルムの遮光層パターンを説明するための図である。 視野角拡大フィルムの遮光層パターンを説明するための図である。 視野角拡大フィルムの遮光層パターンを説明するための図である。 第1実施形態に係る視野角拡大フィルムの作用を説明するための図である。 第1実施形態に係る視野角拡大フィルムの作用を説明するための図である。 遮光層の他の例を示す平面図である。 遮光層の他の例を示す平面図である。 遮光層の他の例を示す平面図である。 遮光層の他の例を示す平面図である。 遮光層の他の例を示す平面図である。 遮光層の他の例を示す平面図である。 遮光層の製造工程の他の例を説明するための図である。 遮光層の製造工程の他の例を説明するための図である。 第2実施形態に係る視野角拡大フィルムを示す平面図である。 遮光層の他の例を示す平面図である。 第3実施形態に係る視野角拡大フィルムを示す断面図である。 視野角拡大フィルムの露光工程での作用を示す断面図である。 視野角拡大フィルムの露光工程での作用を示す断面図である。 第4実施形態に係る視野角拡大フィルムを示す断面図である。 第5実施形態に係る視野角拡大フィルムを示す断面図である。 第5実施形態に係る視野角拡大フィルムの作用を説明するための図である。 第5実施形態に係る視野角拡大フィルムの作用を説明するための図である。 第5実施形態に係る視野角拡大フィルムの作用を説明するための図である。 本発明の第6実施形態に係る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11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。
 尚、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
 図1は、本実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。
  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1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1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。
 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。また、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。
 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。尚、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。
 また、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。尚、TFTの形態としては、図2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。尚、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。また、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、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を最適化することで実現できる。または、バックライト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と視野角拡大フィルム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、視野角拡大フィルム7について詳細に説明する。
 図3は、視野角拡大フィルム7の断面図である。
 図4は、視野角拡大フィルム7を示す平面図である。尚、図4は、視野角拡大フィルムを視認側から見た図である。
 視野角拡大フィルム7は、図3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、から構成されている。この視野角拡大フィルム7は、図1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。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適宜な透明樹脂製の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、後で遮光層41や光拡散部40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としては、樹脂製の基材の他、ガラス製の基材等を用いても良い。ただし、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。また、基材39の全光線透過率は、JIS K7361-1の規定で90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られる。本実施形態では、一例として厚さが100μm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。また、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錐台状の形状を有している。
 光拡散部40は、視野角拡大フィルム7において光の透過に寄与する部分である。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4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が基材39上に点在して形成されたことにより、遮光層41は基材39上に連続して形成されている。
 また、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(具体的には隣接する光拡散部40の重心間距離)は一定ではない。ここで、本実施形態の光拡散部40の平面形状は不定形であるため、ピッチの基準は光拡散部の中心ではなく重心としている。
 複数の光拡散部40の寸法(光拡散部40の重心を通る幅のうち最大の幅)が異なっている。例えば複数の光拡散部40の寸法は15~25μmの範囲で分布している。すなわち、複数の光拡散部40が複数種類の寸法を有している。本実施形態において、光拡散部40の平均寸法は20μm程度となっている。
 このように複数の光拡散部40の寸法を複数の種類としたり、ランダムに変えたりすることで、例えば最大幅が大きい光拡散部の間を最大幅が小さい光拡散部で埋めるなどして、光拡散部の配置密度を高めることができる。その結果、遮光層で遮光される光の割合を小さくし、光の利用効率を高めることができる。
 遮光層41は、図3及び図4に示すように、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。遮光層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。遮光層41としては、このほか、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等、遮光性を有する材料を用いていれば良い。
 図3に示すように、遮光層41の層厚t1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t2よりも小さく設定されている(t1<t2)。本実施形態の場合、遮光層41の層厚t1は一例として500nm程度であり、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t2は一例として20μm程度である。したがって、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は遮光層41が存在し、それ以外の部分には空気が存在している。
 尚、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から射出しようとする際に光拡散部40と基材39との界面で不要な光の屈折や反射が生じて、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。
 視野角拡大フィルム7は、図1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、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。
 図3に示すように、光拡散部40の側面40cの傾斜角度θ(光入射端面40bと側面40cとのなす角度)は一例として80°程度である。ただし、光拡散部40の側面40cの傾斜角度θは、視野角拡大フィルム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。
 ここで、光拡散部40の側面40cの傾斜角度θ、光拡散部40の高さt2、遮光層41の線状部分41wの線幅WLが、tanθ<(2×t2)/WLの関係を満たすとき、バックライトからの光が遮光層41に直接入射することはない。
 本実施形態の場合、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遮光層41が設けられているため、光拡散部40の側面40cを透過した光は遮光層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、本実施形態の液晶表示装置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4に示すように、平面視において、遮光層41は、平面視網目状に形成されている。
具体的には、遮光層41のうち隣り合う2つの光拡散部40に挟まれた部分は線状である。遮光層41のうち隣り合う2つの光拡散部40に挟まれた部分の線幅WLは一定である。線幅WLは、一例として10μm程度である。
 線幅WL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。
 以下の説明においては、遮光層41のうち隣り合う2つの光拡散部40に挟まれた部分を「線状部分」と称することがある。
 線状部分41wは、直線状、曲線状、直線と曲線を組み合わせた形状等、種々の形状となっている。遮光層41の開口部41hの平面形状は、不定形である。そのため、遮光部41の開口部41hに対応して形成される光拡散部40の平面形状も不定形となる。
 尚、図4では、遮光層41の形成領域において、線状部分41wが全てつながっているが、これに限らない。例えば、線状部分41wの一部が途切れていてもよい。また、線状部分41wの一部に凹部があってもよいし、凸部があってもよい。
 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~図8B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。
  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。
  尚、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、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、この基材39の一面に遮光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の塗膜を形成する(図5のステップS1)。
 次いで、上記の塗膜を形成した基材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7Dに示す複数の遮光パターン46が設けられたフォトマスク45を介して塗膜に光Eを照射し、露光を行う(図5のステップS2)。このとき、波長365nmのi線、波長404nmのh線、波長436nmのg線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は100mJ/cmとする。本実施形態の場合、次工程で遮光層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、ランダムに配置されている。
 ここで、フォトマスク45を設計する手法の一例について説明する。
 本実施形態では、ボロノイ分割によりフォトマスク45を設計する例を挙げて説明する。
 最初に、図7Aに示すように、平面上に複数の仮想点Pv(母点)を設定し、複数の円ドットがランダムに配置されたドットパターン40pを作成する。仮想点Pvは、光拡散部40の重心位置に対応する。
 次に、図7Bに示すように、複数の仮想点Pvの各々において隣り合う2つの仮想点間の垂直二等分線Lv(ボロノイ境界)を設定する。
 次に、図7Cに示すように、複数の仮想点Pvの各々において設定された垂直二等分線Lvを全て繋いだ線を目的の線幅(線状部分41wの線幅WLに相当)まで大きくする。線幅は、垂直二等分線Lvの延在方向に沿って一定の幅とする。これにより、遮光層パターン41vが形成される。
 そして、遮光層パターン41vと光透過部パターン40vとを反転することにより、複数の遮光パターン46が設けられたフォトマスク45が形成される。
 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の現像を行い、150℃で乾燥し、図6Aに示すように、複数の開口部41hを有する遮光層41を基材39の一面に形成する(図5に示すステップS3)。フォトマスク45を用いることにより、遮光層41は、複数の仮想点Pvの各々において設定された垂直二等分線Lvを全て繋いだ線に沿って形成される。開口部41hは次工程の光拡散部40の形成領域に対応する。遮光層41の線状部分41wの線幅WLは一定であり、一例として10μm程度である。
 尚、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遮光層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遮光層41を直接形成しても良い。
 次いで、図6Bに示すように、スピンコート法を用いて、遮光層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20μmの塗膜48を形成する(図5に示すステップS4)。
 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、図6Cに示すように、基材39側から遮光層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(図5に示すステップS5)。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200mJ/cmとする。露光工程では、平行光または拡散光を用いる。また、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、遮光層41間の開口部41h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6D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(図5に示すステップS6)。
 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。
 尚、上記の例では遮光層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良い。
 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、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、本実施形態に係る視野角拡大フィルム7の作用について、図8A、図8Bを用いて説明する。
 図8Aの左段は、比較例に係る視野角拡大フィルム1007の平面図であり、図8Aの右段は、比較例に係る視野角拡大フィルム1007の断面図である。
 図8Bの左段は、本実施形態に係る視野角拡大フィルム7の平面図であり、図8Bの右段は、本実施形態に係る視野角拡大フィルム7の断面図である。
 図8Aの右段に示すように、比較例に係る視野角拡大フィルム1007は、基材1039と、基材1039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1040と、基材1039の一面に形成された遮光層1041と、から構成されている。
 図8Aの左段に示すように、複数の光拡散部1040は、平面視においてランダムに(非周期的に)配置されている。光拡散部1040の平面視形状は円形である。複数の光拡散部1040は、互いに異なる大きさとなっている。したがって、隣接する光拡散部1040間のピッチ(具体的には隣接する光拡散部1040の中心間距離)は一定ではない。
 比較例においては、遮光層1041のうち隣り合う2つの光拡散部1040に挟まれた部分の幅は一定でない。すなわち、視野角拡大フィルム1007では、相対的に大きい幅WL1を有する部分1041w1(以下、幅広部分と称する)と、相対的に小さい幅WL2を有する部分1041w2(以下、幅狭部分と称する)とが存在する。
 幅広部分1041w1と幅狭部分1041w2とが混在する構成であると、図8Aの右段に示すように、視野角拡大フィルム1007に入射する光Lのうち、光拡散部1040に入射せずに、遮光層1041に直接入射する光Lの割合が大きくなる。遮光層1041によって吸収される割合が大きくなると、視野角拡大フィルム1007に入射する光Lが、局所的に視認側に射出されない部分が生じる。従って、光の利用効率が低下してしまうという問題があった。
 これに対し、本実施形態に係る視野角拡大フィルム7は、図8Bの左段に示すように、遮光層41のうち隣り合う2つの光拡散部40に挟まれた部分41w(線状部分)は線状である。言い換えると、基材39の一面に複数の仮想点を設定し、複数の仮想点の各々において隣り合う2つの仮想点間の垂直二等分線を設定したとき、遮光層41が、複数の仮想点の各々において設定された垂直二等分線を全て繋いだ線に沿って形成されている。
 本実施形態においては、線状部分41wの線幅WLは一定である。そのため、図8Bの右段に示すように、視野角拡大フィルム7に入射する光Lのうち、光拡散部40に入射せずに、遮光層41に直接入射する光Lの割合が大きくなることが抑制される。線状部分41wの線幅WLを一定にしつつ光拡散部40の高さを所定の高さに設定することで、遮光層41に入射する光Lの光量を大きく低下させることができる。従って、光の利用効率の低下を抑制することができる。
 一方、視野角拡大フィルム7に対して斜めに入射した光は、液晶パネル4を斜めに透過した光であり、所望のリタデーションと異なる光、いわゆる表示のコントラストを低下させる要因となる光である。本実施形態の視野角拡大フィルム7は、このような光が遮光層41でカットされるため、表示のコントラストを高めることができる。さらに、視野角拡大フィルム7に対して視認側から入射する外光も遮光層41でカットされるため、外光の散乱が抑制され、明るい場所での表示の視認性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。例えば複数の光拡散部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、複数の光拡散部40が平面的にランダムに配置されていることに加え、光拡散部40の大きさも異なるため、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。
 さらに、光拡散部40を形成する工程において、仮に透明ネガレジストからなる塗膜48側からフォトマスクを用いて露光を行ったとすると、微小サイズの遮光層41を形成した基材39とフォトマスクとのアライメントが非常に困難であり、ずれが生じることが避けられない。その結果、光拡散部40と遮光層41との間に隙間ができ、当該隙間から光が漏れることによってコントラストが低下するおそれがある。これに対して、本実施形態の場合、遮光層41をマスクとして基材39の背面側から光を照射しているため、光拡散部40が遮光層41の開口部の位置に自己整合(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40と遮光層41とが密着した状態となってこれらの間に隙間ができず、コントラストを確実に維持することができる。
 尚、光拡散部40が少なくとも一部において連結していても良い。これにより、各光拡散部40が倒れにくくなり、視野角拡大フィルム7の形態安定性が向上する。また、視野角拡大フィルム7に入射した光が遮光層41に吸収される割合が小さくなるため、光の利用効率が向上する。
 尚、本実施形態では、図4に示したように、平面形状が不定形である開口部41hを有する遮光層41の例を示したが、これに限らない。
 例えば、図9Aに示すように、平面形状が三角形である開口部41Ahを有する遮光層41Aであってもよい。
 あるいは、図9Bに示すように、平面形状が四角形である開口部41Bhを有する遮光層41Bであってもよい。
 あるいは、図9Cに示すように、平面形状が平行四辺形である開口部41Chを有する遮光層41Cであってもよい。
 あるいは、図9Dに示すように、平面形状が六角形である開口部41Dhを有する遮光層41Dであってもよい。
 あるいは、図9Eに示すように、平面形状が五角形である開口部41Ehを有する遮光層41Eであってもよい。但し、この場合には、すべての開口部の平面形状を五角形とすることはできないため、一部に平面形状が四角形の開口部が存在する。
 あるいは、図9Fに示すように、平面形状が二種類の菱形で充填された、いわゆるペンローズ・タイルである開口部を有する遮光層41Fであってもよい。
 本実施形態の遮光層41の平面形状は図4に示すような不定形であるから、光拡散部40の側面40c、すなわち反射面の断面形状も不定形である。したがって、光拡散部40の側面40cで反射した光は不規則に拡散する。
 これに対して、例えば図9Aに示す三角形の開口部41Ahを有する遮光層41Aであれば、光拡散部の平面形状が三角形となるため、三角形の各辺に垂直な方向に向けて光が拡散する。
 図9Bに示す四角形の開口部41Bhを有する遮光層41Bであれば、光拡散部の平面形状が四角形となるため、四角形の各辺に垂直な方向に向けて光が拡散する。
 図9Cに示す平行四辺形の開口部41Chを有する遮光層41Cであれば、光拡散部の平面形状が平行四辺形となるため、平行四辺形の各辺に垂直な方向に向けて光が拡散する。
 図9Dに示す平行四辺形の開口部41Dhを有する遮光層41Dであれば、光拡散部の平面形状が六角形となるため、六角形の各辺に垂直な方向に向けて光が拡散する。
 図9Eに示す五角形の開口部41Ehを有する遮光層41Eであれば、光拡散部の平面形状が五角形となるため、五角形の各辺に垂直な方向に向けて光が拡散する。
 図9Fに示す菱形の開口部を有する遮光層41Fであれば、光拡散部の平面形状が菱形となるため、菱形の各辺に垂直な方向に向けて光が拡散する。
 このように、視野角の異方性が要求される場合、遮光部の形状を適宜変えることで異なる光拡散特性を得ることができる。
 なお、図9A~図9Dに示す複数の光拡散部は、平面視で互いに等しい形状を有しているが、これに限らず、平面視で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てもよい。
 また、本実施形態では、図7A~図7Dに示したように、複数の円ドットがランダムに配置されたドットパターン40pを作成し、ボロノイ分割により遮光層パターン41vを作成し、遮光層パターン41vと光透過部パターン40vとを反転することにより、フォトマスク45を形成する例を示したが、これに限らない。
 例えば、図10Aの左段に示すように、複数の楕円ドットがランダムに配置されたドットパターン40Gpを作成し、ボロノイ分割により図10Aの右段に示す遮光層パターン41Gvを作成し、遮光層パターン41Gvと光透過部パターン40Gvとを反転することにより、フォトマスクを形成してもよい。
 これにより、光透過部パターン40Gvが楕円の長軸方向に延びるため、フォトマスクの遮光パターンに異方性を付与することができる。
 あるいは、図10Bの左段に示すように、複数の楕円ドット及び複数の円ドットがランダムに配置されたドットパターン40Hpを作成し、ボロノイ分割により図10Bの右段に示す遮光層パターン41Hvを作成し、遮光層パターン41Hvと光透過部パターン40Hvとを反転することにより、フォトマスクを形成してもよい。
 これにより、光透過部パターン40Hvの一部が楕円の長軸方向に延びるため、フォトマスクの遮光パターンに異方性を付与することができる。
 このようにフォトマスクの遮光パターンに異方性を付与することにより、短軸方向(上下方向)と長軸方向(左右方向)とで光の拡散の強さが異なる視野角拡大フィルムを実現できる。このように、視野角の異方性が要求される場合、遮光部の形状を適宜変えることで異なる光拡散特性を得ることができる。
[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12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、線状部分の一部が途切れている点が第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説明する。
  図11は、第2実施形態に係る視野角拡大フィルム107を示す平面図である。
 第1実施形態では、遮光層41のうち隣り合う2つの光拡散部40に挟まれた部分41w(線状部分)はつながっていた。
 これに対し、本実施形態に係る視野角拡大フィルム107では、図11に示すように、遮光層141のうち隣り合う2つの光拡散部140に挟まれた部分141w(線状部分)の一部(一箇所)が途切れている。言い換えると、複数の光拡散部140のうち一部において、隣り合う2つの光拡散部140の一部が連結している。
 本実施形態においても、遮光層141に入射する光Lの光量を大きく低下させることができ、光の利用効率の低下を抑制することができる、といった第1実施形態と同様の効果を奏する。
 尚、本実施形態では、図11に示したように、線状部分141wの一箇所が途切れている遮光層141の例を示したが、これに限らない。
 例えば、図12に示すように、線状部分141Awの複数個所が途切れている遮光層141Aであってもよい。言い換えると、線状部分141Awは、破線状であってもよい。
[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説明する。
  図13は、第3実施形態に係る視野角拡大フィルム207の断面図である。
 図14A、図14Bは、第3実施形態に係る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。
 尚、図13、図14A、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。
 第1実施形態では、複数の光拡散部40の側面40cの傾斜角度は全て同一の角度であった。これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム207では、図13に示すように、複数の光拡散部240において、光射出端面240aの寸法(遮光層241の開口部の寸法)が異なり、側面240cの傾斜角度も異なっている。すなわち、複数の光拡散部240全体を見ると、複数の光拡散部240の光射出端面240aが複数種類の寸法を有し、複数の光拡散部240の側面240cが複数種類の傾斜角度を有している。また、複数の光拡散部240で側面240cの傾斜角度が異なることに伴って、光入射端面240bの寸法も異なっている。その他の構成は第1の実施形態と同様である。
 遮光層241の形成時に用いるフォトマスクは、複数の遮光パターンの寸法が異なり、直径が5~25μmの範囲で分布している。このフォトマスクを用いて遮光層241を形成すると、複数の開口部の寸法が異なる遮光層241が得られる。その後、図14Aに示すように、遮光層241をマスクとして基材39側から透明ネガレジストからなる塗膜48の露光を行うと、図14Aの符号Aで示した箇所のように、遮光層241の開口部241aの寸法が大きい箇所では、拡散光Fのうち基材39に対して大きな入射角で入射する光が遮光層241によって遮光されにくい。そのため、この箇所では基材39に対して大きな入射角で入射する光が塗膜48の露光に寄与するため、図14Bに示すように、光拡散部240の側面240cの傾斜角度が急になる。
 一方、図14Aの符号Bで示した箇所のように、遮光層241の開口部241aの寸法が小さい箇所では大きな入射角で入射する光が遮光層241によって遮光されやすい。そのため、この箇所では基材39に対して大きな入射角で入射する光が塗膜48の露光に寄与しないため、図14Bに示すように、光拡散部240の側面240cの傾斜角度が緩やかになる。
 このように、遮光層241の開口部241aの寸法を異ならせることによって光拡散部240の光射出端面240aの寸法を異ならせるばかりでなく、側面240cの傾斜角度も異ならせることができる。勿論、第1実施形態のように、拡散光の拡散角度を場所によって変化させても良い。
 本実施形態によれば、複数の光拡散部240の側面240cの傾斜角度が互いに異なっているので、光の全反射角度の範囲を、側面240cの傾斜角度が異なる複数の光拡散部240の間で補完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。
 尚、本実施形態では、光拡散部240の側面240c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、少なくとも一部の光拡散部の傾斜角度を他の光拡散部と異ならせ、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。
 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説明する。
  図15は、第4実施形態に係る視野角拡大フィルム307の断面図である。
 尚、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。
 上記の第1実施形態においては、一つの光拡散部に着目したときに、光拡散部の側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307は、図15に示すように、各光拡散部340の側面340cが光射出端面340aから光入射端面340bにかけて凸状になだらかに湾曲しており、傾斜角度が場所によって異なっている。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。
 また、光拡散部の側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3実施形態では複数の光拡散部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307では、個々の光拡散部340においても、側面340cの場所によって傾斜角度が異なっているため、側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16~図18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39の一面と反対側の面に、拡散フィルムが設けられた点が第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、視野角拡大フィルムについて説明する。
  図16は、第5実施形態に係る視野角拡大フィルム407の断面図である。
 尚、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。
 拡散フィルム50は、図16に示すように、基材39の他面(視認側の面)に粘着層51により固定されている。拡散フィルム50は、例えばアクリル樹脂等のバインダー樹脂の内部に多数のアクリルビーズ等の光散乱体52が分散されて構成されている。当該拡散フィルム50の厚みは一例として20μm程度であり、球状の光散乱体52の球径は0.5~20μm程度であり、粘着層51の厚みは一例として25μm程度である。尚、拡散フィルム50は、等方拡散材である。拡散フィルム50は、光拡散部40で拡散された光を等方的に拡散しさらに広角に広げる。
 尚、光散乱体52は、これに限らず、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、これら透明な物質以外でも、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。
 本実施形態において、拡散フィルム50は防眩処理層(アンチグレア層)をも兼ねている。防眩処理層は例えば基材39にサンドブラスト処理やエンボス処理等を施すことによって形成することもできるが、本実施形態においては基材39に複数の光散乱体52を含む層を形成することにより防眩処理を施している。この構成によれば、拡散フィルム50が防眩処理層として機能するので、新たに防眩処理層を設ける必要がない。よって、装置の簡素化、薄型化を図ることができる。
 尚、本実施形態では、拡散フィルム50が粘着層51の外側に配置されているが、これに限らない。例えば、粘着層51そのものが光拡散性を有していてもよい。例えば、粘着層51に多数の光散乱体を分散させることにより実現することができる。粘着層51としては、ゴム系やアクリル系、シリコーン系やビニルアルキルエーテル系、ポリビニルアルコール系やポリビニルピロリドン系、ポリアクリルアミド系やセルロース系等の粘着剤など、接着対象に応じた適宜な粘着性物質を用いることができる。特に、透明性や耐候性等に優れる粘着性物質が好ましく用いる。なお粘着層51は、実用に供するまでの間、セパレータなどを仮着して保護しておくことが好ましい。
 図17A、図17B及び図18は、第5実施形態に係る視野角拡大フィルム407の作用を説明するための図である。
 図17A及び図18は、本実施形態に係る視野角拡大フィルム407の断面図である。
 図17Bは、比較例に係る視野角拡大フィルム7Xの断面図である。尚、比較例に係る視野角拡大フィルム7Xは、第1実施形態に係る視野角拡大フィルムに相当する。
 本実施形態の場合、図17Aに示すように、視野角拡大フィルム407の最表面には拡散フィルム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で拡散した後、拡散フィルム50でさらに拡散する。このため、拡散フィルム50からは様々な角度の光が射出される。
 これに対して、図17Bに示すように、拡散フィルムが配置されていない視野角拡大フィルム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、視野角拡大フィルム407の最表面には拡散フィルム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、視野角拡大フィルム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。
 図18に示すように、本実施形態の場合、視野角拡大フィルム407は、拡散フィルム50が、当該拡散フィルム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。このような全反射条件は、例えば、拡散フィルム50に含まれる光散乱体52の粒子の大きさを適宜変更することにより、満足させることができる。
 本実施形態の場合、視野角拡大フィルム407は、拡散フィルム50が、当該拡散フィルム50の面50fにおいて、当該面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。
 本実施形態によれば、視野角拡大フィルム407に入射した光は、視野角拡大フィルム407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407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。
[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、タッチパネルの構成についてのみ説明する。
  図19は、本実施形態の液晶表示装置84を示す断面図である。
 尚、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。
 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/□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。
 尚、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。
 尚、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、上記実施形態における視野角拡大フィルムの基材の視認側に、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設けた構成としても良い。この構成によれば、基材の視認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。
 また、上記実施形態では、光拡散部の形状を錐台状としたが、光拡散部の側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光拡散部の形状を錐台状とした場合には、光拡散部の側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、光拡散部の側面の傾斜角度を非対称にしても良い。
 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。
 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。
7,107,207,307,407…視野角拡大フィルム(光拡散部材、視野角拡大部材)、39…基材、40,140,240,340…光拡散部、40a,240a,340a…光射出端面、40b,240b,340b…光入射端面、40c,240c,340c…側面、41,41A,41B,41C,41D,41E,41F,141,141A,241,341…遮光層、41w,141w,141Aw…線状部分(遮光層のうち隣り合う2つの光拡散部に挟まれた部分)、WL…線幅、Pv…仮想点、Lv…垂直二等分線、t1…遮光層の層厚、t2…光拡散部の光入射端面から光射出端面までの高さ

Claims (21)

  1.  光透過性を有する基材と、前記基材の一面に形成された複数の光拡散部と、前記基材の一面において前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光層と、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、
     前記基材の法線方向から見て、前記遮光層の少なくとも一部において前記遮光層のうち隣り合う2つの前記光拡散部に挟まれた部分が線状である光拡散部材。
  2.  光透過性を有する基材と、前記基材の一面に形成された複数の光拡散部と、前記基材の一面において前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光層と、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、
     前記基材の法線方向から見て、前記基材の一面に複数の仮想点を設定し、前記複数の仮想点の各々において隣り合う2つの前記仮想点間の垂直二等分線を設定したとき、
    前記遮光層の少なくとも一部が、前記複数の仮想点の各々において設定された前記垂直二等分線を全て繋いだ線に沿って形成されている光拡散部材。
  3. 前記遮光層のうち隣り合う2つの前記光拡散部に挟まれた部分の線幅が一定である請求項1または2に記載の光拡散部材。
  4. 前記遮光層のうち隣り合う2つの前記光拡散部に挟まれた部分の一部が途切れている請求項1から3までのいずれか一項に記載の光拡散部材。
  5. 前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て点在して配置され、
     前記遮光層が、前記光拡散部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から4までのいずれか一項に記載の光拡散部材。
  6.  前記複数の光拡散部が、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請求項5に記載の光拡散部材。
  7.  前記複数の光拡散部が、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5または6に記載の光拡散部材。
  8.  前記複数の光拡散部が、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5または6に記載の光拡散部材。
  9.  前記複数の光拡散部間の間隙に空気が存在している請求項1から8までのいずれか一項に記載の光拡散部材。
  10.  前記複数の光拡散部のうち、少なくとも一つの光拡散部の側面の傾斜角度が他の光拡散部の側面の傾斜角度と異なる請求項1から9までのいずれか一項に記載の光拡散部材。
  11.  前記複数の光拡散部のうち、少なくとも一つの光拡散部の側面の傾斜角度が場所によって異なる請求項1から10までのいずれか一項に記載の光拡散部材。
  12.  前記基材の一面の法線方向から見た前記光拡散部の平面的な形状が、多角形である請求項1から11までのいずれか一項に記載の光拡散部材。
  13. 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、防汚処理層のうち少なくとも一つが設けられている請求項1から12までのいずれか一項に記載の光拡散部材。
  14.  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、開口部を有する遮光層を形成する工程と、
     前記基材の一面に、前記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工程と、
     前記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、前記遮光層の開口部を通して前記ネガ型感光性樹脂層を露光する工程と、
     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複数の光拡散部を前記基材の一面に形成する工程と、を有し、
    前記遮光層を形成する工程では、前記基材の法線方向から見て、前記遮光層の少なくとも一部において前記遮光層のうち隣り合う2つの前記開口部の間の部分を線状とする光拡散部材の製造方法。
  15.  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、開口部を有する遮光層を形成する工程と、
     前記基材の一面に、前記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工程と、
     前記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、前記遮光層の開口部を通して前記ネガ型感光性樹脂層を露光する工程と、
     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複数の光拡散部を前記基材の一面に形成する工程と、を有し、
     前記遮光層を形成する工程では、前記基材の法線方向から見て、前記基材の一面に複数の仮想点を設定し、前記複数の仮想点の各々において隣り合う2つの前記仮想点間の垂直二等分線を設定したとき、
    前記遮光層の少なくとも一部を、前記複数の仮想点の各々において設定された前記垂直二等分線を全て繋いだ線に沿って形成する光拡散部材の製造方法。
  16.  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14または15に記載の光拡散部材の製造方法。
  17.  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から13まで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。
  18.  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17に記載の表示装置。
  19.  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18に記載の表示装置。
  20.  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17から19までのいずれか一項に記載の表示装置。
  21.  前記表示体が液晶表示素子である請求項17から20までのいずれか一項に記載の表示装置。
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