(57)【要約】  光制御フィルムは、遮光層と光拡散部とを有し、遮光層が基材の一面に接する部分の面積をＳ１、低屈折率部が光入射端面の間から露呈される部分の面積をＳ２とした時に、（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１×１００≧５０を満たすように遮光層と光拡散部とが形成される。
2013146353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の基材と、前記基材の一面の一部領域に配された光拡散部と、前記一部領域を除く残余領域に配された遮光層と、を少なくとも備え、
前記光拡散部は、前記基材の一面に接する光出射端面と、前記光出射端面から厚み方向に遠ざかった光入射端面との間で、前記遮光層よりも厚みが厚くなるように形成されるとともに、前記光出射端面の面積が前記光入射端面の面積よりも小さくなるように形成され、
前記遮光層と前記光拡散部の外周面とで区画される空間には、前記光拡散部の構成材料よりも屈折率が低い低屈折率材料が充填された低屈折率部が形成され、
前記遮光層が前記基材の一面に接する部分の面積をＳ１、前記低屈折率部が前記光入射端面の間から露呈される部分の面積をＳ２、とした時に、式１を満たす形状に前記遮光層と前記光拡散部とを形成したことを特徴とする光制御フィルム。
【数１】
2013146353.tif 000006
【請求項２】
前記光拡散部の外周面は、前記光出射端面から前記光入射端面に向かって広がる傾斜面を成し、前記傾斜面は、前記光入射端面に対して４１度〜８９度の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の光制御フィルム。
【請求項３】
前記遮光層が前記基材の一面に接する部分の平面形状が、少なくとも長軸と短軸とを有している異方形状で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光制御フィルム。
【請求項４】
前記遮光層が前記基材の一面に接する部分の平面形状が、等方性形状と異方性形状とが混在して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光制御フィルム。
【請求項５】
前記遮光層が前記基材の一面に接する部分の平面形状が、多角形で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光制御フィルム。
【請求項６】
前記遮光層が前記基材の一面に接する部分の平面形状が、曲線と直線とからなる形状で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光制御フィルム。
【請求項７】
前記低屈折率材料は空気もしくは不活性ガスであることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載の光制御フィルム。
【請求項８】
前記光拡散部は、前記基材の一面に複数個配され、少なくとも１つの光拡散部の傾斜面は、他の光拡散部の傾斜面と傾斜角度が異なっていることを特徴とする請求項２ないし７いずれか１項記載の光制御フィルム。
【請求項９】
前記光拡散部の傾斜面の傾斜角度は、前記光出射端面と前記光入射端面との間で漸増、ないし漸減することを特徴とする請求項２ないし８いずれか１項記載の光制御フィルム。
【請求項１０】
前記基材と光拡散部との間に、更に光散乱体を含む光散乱層が配されていることを特徴とする請求項２ないし９いずれか１項記載の光制御フィルム。
【請求項１１】
前記基材の他面側に重ねて、更に光散乱体を含む光散乱層が配されていることを特徴とする請求項２ないし９いずれか１項記載の光制御フィルム。
【請求項１２】
前記遮光層は、光吸収性顔料、光吸収性染料、カーボンブラックの少なくとも一つを含有する黒色樹脂、または金属、もしくは金属酸化物の多層膜からなることを特徴とする請求項１ないし１１いずれか１項記載の光制御フィルム。
【請求項１３】
請求項１ないし１２いずれか１項記載の光制御フィルムと、前記光制御フィルムに接合された表示体と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
前記表示体は、表示画像を形成する複数の画素を有し、
前記複数の画素のそれぞれは、光拡散部材の前記遮光層の少なくとも一部分を含むことを特徴とする請求項１３記載の表示装置。
【請求項１５】
前記表示体は、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ことを特徴とする請求項１３または１４記載の表示装置。
【請求項１６】
前記表示体は、液晶表示素子であることを特徴とする請求項１３ないし１５いずれか１項記載の表示装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１２いずれか１項記載の光制御フィルムの製造方法であって、
前記基材に重ねて前記遮光層を形成する工程と、
前記遮光層に前記基材を露呈させる開口を形成する工程と、
前記遮光層をマスクとして、前記開口に対して、前記光散乱体が複数、拡散して配された光拡散部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする光制御フィルムの製造方法。
【請求項１８】
前記遮光層は、黒色樹脂、黒色インク、金属、または金属と金属酸化物との多層膜のうちのいずれかを用いることを特徴とする請求項１７記載の光制御フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントラストを改善して表示品質を向上させることが可能な光制御フィルム、表示装置、および光制御フィルムの製造方法に関する。
本願は、２０１２年３月２８日に、日本に出願された特願２０１２−０７４７６６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型テレビや携帯電話の表示部などに広く用いられている。こうした液晶表示装置の特性として、表示面を正面から見た場合には優れた表示特性を有するものの、斜め方向から見た場合にはコントラストが低下し視認性が悪くなりやすい。あるいは、階調表示において、明るさが逆転する階調反転等が起こり、表示特性が悪くなるということもある。このため、良好な視認性で画面を観察可能な、いわゆる視野角が狭いという課題があった。【０００３】
このため、従来より、良好な視認性で画面を観察可能な視野角範囲を広げる様々な手法が提案されている。
例えば、特許文献１には、複数の単位レンズを備えた光拡散シートが記載されている。この光拡散シートにおける単位レンズは、一次元または二次元方向に形成され、入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えるとともに、所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて高屈折率部が形成されている。また、これら単位レンズどうしの間には、所定の屈折率Ｎ２を有する材料が充填された低屈折率部が形成されている。【０００４】
それぞれの単位レンズは断面形状が略台形であって、台形の下底を入光部、斜辺前記全反射部、上底を出光部とし、全反射部をなす斜辺が出光部の法線となす角度をθとした場合、θが、Ｎ１，Ｎ２と特定の関係を有するように構成し、隣接する単位レンズに挟まれた低屈折率部の断面形状が、略三角形であって入光部の先端が所定の曲率を持つ湾曲形状、もしくは略台形であって入光部の上底が下底に対して平行かまたは傾斜している形状を成している。【０００５】
このような構成の光拡散シートによって、出光面の法線に平行な入射光を、単位レンズの斜辺にて全反射し、出光面においては反射を起こすことなく観察者側に出光することができ、輝度とコントラストが高い光拡散シートを得ることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１４９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された発明では、隣接する単位レンズに挟まれた低屈折率部の断面形状が、入光部の先端が所定の曲率を持つ湾曲形状、もしくは略台形で入光部側に幅をもつ場合、低屈折率部に直接入射する光が着色された低屈折率部に吸収されて出射面側から出射されることがない。このため、光拡散シートの光利用効率の悪化による出射光量の低下を招き、表示装置に用いた場合には画面が暗くなってしまうという課題があった。【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、幅広い視野角範囲でコントラストを改善して表示品質を向上させることが可能な光制御フィルム、表示装置、および光制御フィルムの製造方法を提供することを目的とする。【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のような光制御フィルム、表示装置、および光制御フィルムの製造方法を提供した。
すなわち、本発明の光制御フィルムは、光透過性の基材と、前記基材の一面の一部領域に配された光拡散部と、前記一部領域を除く残余領域に配された遮光層と、を少なくとも備え、前記光拡散部は、前記基材の一面に接する光出射端面と、前記光出射端面から厚み方向に遠ざかった光入射端面との間で、前記遮光層よりも厚みが厚くなるように形成されるとともに、前記光出射端面の面積が前記光入射端面の面積よりも小さくなるように形成され、前記遮光層と前記光拡散部の外周面とで区画される空間には、前記光拡散部の構成材料よりも屈折率が低い低屈折率材料が充填された低屈折率部が形成され、前記遮光層が前記基材の一面に接する部分の面積をＳ１、前記低屈折率部が前記光入射端面の間から露呈される部分の面積をＳ２、とした時に、式１を満たす形状に前記遮光層と前記光拡散部とを形成したことを特徴とする。
【数１】
2013146353.tif 000003
【００１０】
前記光拡散部の外周面は、前記光出射端面から前記光入射端面に向かって広がる傾斜面を成し、前記傾斜面は、前記光入射端面に対して４１〜８９度の範囲で傾斜していることを特徴とする。【００１１】
前記遮光層が前記基材の一面に接する部分の平面形状が、少なくとも長軸と短軸とを有している異方形状で形成されていることを特徴とする。【００１２】
前記遮光層が前記基材の一面に接する部分の平面形状が、等方性形状と異方性形状とが混在して形成されていることを特徴とする。【００１３】
前記遮光層が前記基材の一面に接する部分の平面形状が、多角形で形成されていることを特徴とする。【００１４】
前記遮光層が前記基材の一面に接する部分の平面形状が、曲線と直線とからなる形状で形成されていることを特徴とする。【００１５】
前記低屈折率材料は空気もしくは不活性ガスであることを特徴とする。【００１６】
前記光拡散部は、前記基材の一面に複数個配され、少なくとも１つの光拡散部の傾斜面は、他の光拡散部の傾斜面と傾斜角度が異なっていることを特徴とする。【００１７】
前記光拡散部の傾斜面の傾斜角度は、前記光出射端面と前記光入射端面との間で漸増、ないし漸減することを特徴とする。【００１８】
前記基材と光拡散部との間に、更に光散乱体を含む光散乱層が配されていることを特徴とする。【００１９】
前記基材の他面側に重ねて、更に光散乱体を含む光散乱層が配されていることを特徴とする。【００２０】
前記遮光層は、光吸収性顔料、光吸収性染料、カーボンブラックの少なくとも一つを含有する黒色樹脂、または金属、もしくは金属酸化物の多層膜からなることを特徴とする。【００２１】
本発明の表示装置は、前記各項記載の光制御フィルムと、前記光制御フィルムに接合された表示体と、を備えたことを特徴とする。【００２２】
前記表示体は、表示画像を形成する複数の画素を有し、前記複数の画素のそれぞれは、光拡散部材の前記遮光層の少なくとも一部分を含むことを特徴とする。【００２３】
前記表示体は、表示画像を形成する複数の画素を有し、互いに隣接する前記光拡散部どうしの最大ピッチが、前記表示体の前記画素間のピッチよりも小さくなるように前記光拡散部を配したことを特徴とする。【００２４】
前記表示体は、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ことを特徴とする。【００２５】
前記表示体は、液晶表示素子であることを特徴とする。【００２６】
本発明の光制御フィルムの製造方法は、前記各項記載の光制御フィルムの製造方法であって、前記基材に重ねて前記遮光層を形成する工程と、前記遮光層に前記基材を露呈させる開口を形成する工程と、前記遮光層をマスクとして、前記開口に対して、前記光散乱体が複数、拡散して配された光拡散部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。【００２７】
前記遮光層は、黒色樹脂、黒色インク、金属、または金属と金属酸化物との多層膜のうちのいずれかを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、幅広い視野角範囲でコントラストを改善して表示品質を向上させることが可能な光制御フィルム、表示装置、および光制御フィルムの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態の液晶表示装置を示す模式斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態の液晶表示装置を示す模式断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の液晶表示装置における液晶パネルを示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態の光制御フィルムの作用を説明するための模式断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態の光制御フィルムの作用を説明するための模式平面図である。
【図４Ａ】液晶表示装置における光制御フィルムの変形例の光の振る舞いを説明する図である。
【図４Ｂ】液晶表示装置における光制御フィルムの変形例の光の振る舞いを説明する図である。
【図５Ａ】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図５Ｂ】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図５Ｃ】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図５Ｄ】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図５Ｅ】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図６Ａ】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の第１変形例を示す模式斜視図である。
【図６Ｂ】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の第１変形例を示す模式断面図である。
【図７Ａ】本発明の第２実施形態の液晶表示装置を示す模式斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の第２実施形態の液晶表示装置を示す模式断面図である。
【図８Ａ】本発明の第２実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図８Ｂ】本発明の第２実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図８Ｃ】本発明の第２実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図８Ｄ】本発明の第２実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図８Ｅ】本発明の第２実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図８Ｆ】本発明の第２実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図９Ａ】本発明の第３実施形態の液晶表示装置を示す模式斜視図である。
【図９Ｂ】本発明の第３実施形態の液晶表示装置を示す模式断面図である。
【図１０Ａ】本発明の第３実施形態の光制御フィルムの作用を説明するための模式図である。
【図１０Ｂ】本発明の第３実施形態の光制御フィルムの作用を説明するための模式図である。
【図１１Ａ】本発明の第３実施形態の光制御フィルムの作用を説明するための模式図である。
【図１１Ｂ】本発明の第３実施形態の光制御フィルムの作用を説明するための模式図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１３Ａ】本発明の第４実施形態の液晶表示装置における光制御フィルムを示す模式断面図である。
【図１３Ｂ】本発明の第４実施形態の液晶表示装置における光制御フィルムを示す模式平面図である。
【図１４Ａ】本発明の第４実施形態の光制御フィルムの露光工程での作用を示す断面図である。
【図１４Ｂ】本発明の第４実施形態の光制御フィルムの露光工程での作用を示す断面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態の液晶表示装置における光制御フィルムを示す断面図である。
【図１７】本発明の第６実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１８】本発明の第６実施形態の液晶表示装置における光制御フィルムを示す平面図である。
【図１９Ａ】本発明の第６実施形態の光制御フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。
【図１９Ｂ】本発明の第６実施形態の光制御フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。
【図１９Ｃ】本発明の第６実施形態の光制御フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。
【図１９Ｄ】本発明の第６実施形態の光制御フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。
【図１９Ｅ】本発明の第６実施形態の光制御フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。
【図１９Ｆ】本発明の第６実施形態の光制御フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。
【図１９Ｇ】本発明の第６実施形態の光制御フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。
【図１９Ｈ】本発明の第６実施形態の光制御フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。
【図１９Ｉ】本発明の第６実施形態の光制御フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。
【図１９Ｊ】本発明の第６実施形態の光制御フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。
【図２０Ａ】本発明の第７実施形態の液晶表示装置を示す模式斜視図である。
【図２０Ｂ】本発明の第７実施形態の液晶表示装置を示す模式断面図である。
【図２１Ａ】本発明の第７実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を追って示す斜視図である。
【図２１Ｂ】本発明の第７実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を追って示す斜視図である。
【図２１Ｃ】本発明の第７実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を追って示す斜視図である。
【図２１Ｄ】本発明の第７実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を追って示す斜視図である。
【図２１Ｅ】本発明の第７実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を追って示す斜視図である。
【図２２Ａ】本発明の第７実施形態の光制御フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。
【図２２Ｂ】本発明の第７実施形態の光制御フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。
【図２２Ｃ】本発明の第７実施形態の光制御フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。
【図２２Ｄ】本発明の第７実施形態の光制御フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。
【図２２Ｅ】本発明の第７実施形態の光制御フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。
【図２２Ｆ】本発明の第７実施形態の光制御フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。
【図２２Ｇ】本発明の第７実施形態の光制御フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。
【図２２Ｈ】本発明の第７実施形態の光制御フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。
【図２２Ｉ】本発明の第７実施形態の光制御フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。
【図２２Ｊ】本発明の第７実施形態の光制御フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。
【図２３Ａ】本発明の第７実施形態の光制御フィルムの第１変形例を示す模式斜視図である。
【図２３Ｂ】本発明の第７実施形態の光制御フィルムの第１変形例を示す模式断面図である。
【図２４Ａ】本発明の第８実施形態の液晶表示装置を示す模式斜視図である。
【図２４Ｂ】本発明の第８実施形態の液晶表示装置を示す模式断面図である。
【図２５Ａ】本発明の第８実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を追って示す斜視図である。
【図２５Ｂ】本発明の第８実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図２５Ｃ】本発明の第８実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図２５Ｄ】本発明の第８実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図２５Ｅ】本発明の第８実施形態の液晶表示装置の光制御フィルムを、製造工程順を示す斜視図である。
【図２６Ａ】本発明の第９実施形態の液晶表示装置を示す模式斜視図である。
【図２６Ｂ】本発明の第９実施形態の液晶表示装置を示す模式断面図である。
【図２７】本発明の第１０実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図２８】光制御フィルムの製造装置の一例を示す斜視図である。
【図２９Ａ】光制御フィルムの製造装置の要部を示す斜視図である。
【図２９Ｂ】光制御フィルムの製造装置の要部を示す斜視図である。
【図３０Ａ】指向性バックライトの輝度角度特性を示す図である。
【図３０Ｂ】光制御フィルムの模式断面図である。
【図３０Ｃ】バックライトからの出射角度と臨界角となるテーパ角度の関係を示す図である。
【図３１】液晶パネルの画素と遮光パターンとの配置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、本発明に係る光制御フィルム、表示装置、および光制御フィルムの製造方法について説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００３１】
以下、本発明に係る光制御フィルムを備えた表示装置の第１実施形態について、図１Ａ〜図５Ｅを用いて説明する。なお、本実施形態では、表示装置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。
【００３２】
図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。図１Ａは本実施形態の液晶表示装置１を斜め下方（背面側）から見た斜視図であり、図１Ｂは本実施形態の液晶表示装置の断面図である。
本実施形態の液晶表示装置１（表示装置）は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、バックライト２（光源）と第１偏光板３と液晶パネル４（光変調素子）と第２偏光板５とを有する液晶表示体６（表示体）と、光制御フィルム７（視野角拡大部材、光拡散部材）と、から構成されている。図１Ｂでは、液晶パネル４を模式的に１枚の板状に図示しているが、その詳細な構造については後述する。観察者は、光制御フィルム７が配置された図１Ｂにおける液晶表示装置１の上側から表示を見ることになる。よって、以下の説明では、光制御フィルム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。
【００３３】
本実施形態の液晶表示装置１においては、指向性の光（照明光）を出射するバックライト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光制御フィルム７を透過すると、射出光の角度分布が光制御フィルム７に入射する前よりも広がった状態となって光が光制御フィルム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。
【００３４】
以下、液晶パネル４の具体的な構成例について説明する。
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。
【００３５】
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。
【００３６】
本実施形態の液晶パネル４は、例えばＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ，垂直配向）モードで表示を行うものであり、液晶層１１には誘電率異方性が負の垂直配向液晶が用いられる。
ＴＦＴ基板９とカラーフィルター基板１０との間には、これら基板間の間隔を一定に保持するための球状のスペーサー１２が配置されている。なお、表示モードについては、上記のＶＡモードに限らず、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ(Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｅｉｔｃｈｉｎｇ)モード等を用いることができる。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
これらの構成によって、ゲートバスラインを通じて走査信号が供給され、ＴＦＴ１９がオン状態となったときに、ソースバスラインを通じてソース電極１７に供給された画像信号が、半導体層１５、ドレイン電極１８を経て画素電極２５に供給される。また、画素電極２５を覆うように第２層間絶縁膜２４上の全面に配向膜２７が形成されている。この配向膜２７は、液晶層１１を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。なお、ＴＦＴの形態としては、図２に示したボトムゲート型ＴＦＴであっても良いし、トップゲート型ＴＦＴであっても良い。
【００４５】
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。
【００４６】
カラーフィルター３１には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色の色素が含まれている。ＴＦＴ基板９上の一つの画素電極２５には、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれか一つのカラーフィルター３１が対向して配置されている。なお、カラーフィルター３１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色以上の多色構成としても良い。
【００４７】
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。
【００４８】
図１Ｂに示すように、バックライト２は、発光ダイオード、冷陰極管等の光源３６と、光源３６から射出された光の内部反射を利用して液晶パネル４に向けて射出させる導光板３７と、を有している。バックライト２は、光源が導光体の端面に配置されたエッジライト型でも良く、光源が導光体の直下に配置された直下型でも良い。
【００４９】
本実施形態で用いるバックライト２としては、光の射出方向を制御して指向性を持たせたバックライト、いわゆる指向性バックライトを用いることが望ましい。後述する光制御フィルム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。
【００５０】
上記の指向性バックライト２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。また、バックライト２と液晶パネル４との間には、偏光子として機能する第１偏光板３が設けられている。また、液晶パネル４と光制御フィルム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。
【００５１】
次に、本発明の一実施形態である光制御フィルムについて詳細に説明する。
図３Ａは、光制御フィルムを示す断面図である。また、図３Ｂは、光制御フィルムを出射面側から見たときの平面図である。
光制御フィルム７は、図１Ａ、図１Ｂおよび図３Ａに示すように、光透過性の基材３９と、基材３９の一面３９ａ（視認側と反対側の面）の一部領域に配された光拡散部４０と、この光拡散部４０が配された一部領域を除いた残余領域に配された遮光層４１と、光拡散部４０の傾斜面（外周面）４０ｃおよび遮光層４１とで区画された低屈折率部４２と、を備えている。この光制御フィルム７は、図１Ｂに示すように、光拡散部４０が設けられた側を第２偏光板５に向け、基材３９の側を視認側に向けた姿勢で第２偏光板５上に配置されている。即ち、基材３９の他面３９ｂ側が、液晶表示体６（表示体）からの光（画像光）を観察者に向けて出射させる出射側となる。
【００５２】
光透過性の基材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光透過性材料が用いられる。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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
図１Ａに示すように、光拡散部４０を基材３９の一面と平行な面（ｘｙ平面）で切断したときの水平断面は、例えば円形である。この光拡散部４０の直径は例えば２０μｍ程度である。複数の光拡散部４０は全て同一の直径であってもよいし、異なる直径のものが混在していても良い。また、光拡散部４０の水平断面は、円形以外にも、楕円形、矩形、不定形など、任意の形状をもつように形成することができる。
【００５６】
こうした光拡散部４０は、基材３９の一面３９ａに接する光射出端面４０ａの面積が、液晶表示体６（表示体）と接する光入射端面４０ｂよりも小さく、かつ、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。また、光拡散部４０は光射出端面４０ａから光入射端面４０ｂに向けて、遮光層４１よりも厚みが厚くなるように形成されている。即ち、光拡散部４０は、基材３９側から見たとき、いわゆる逆テーパ状の円錐台形の形状を有している。
【００５７】
光拡散部４０は、光制御フィルム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の光射出端面４０ａから光入射端面４０ｂに向かって広がる、即ち傾斜角度が漸増するテーパ状の傾斜面（外周面）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。
【００５８】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、光拡散部４０を複数設ける場合、基材３９上に点在して配置すればよい。複数の光拡散部４０を基材３９上に点在して形成することにより、遮光層４１は基材３９上に一連に繋がった状態で形成される。
【００５９】
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間のピッチは一定ではないが、隣接する光拡散部４０間のピッチを平均した平均ピッチは２５μｍに設定されている。
【００６０】
遮光層４１は、図１Ａ、図１Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂに示すように、基材３９の一面３９ａのうち、光拡散部４０が形成された一部領域を除いた残余領域を覆うように形成されている。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や染料、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。
【００６１】
遮光層４１の層厚は、光拡散部４０の光入射端面４０ｂから光射出端面４０ａまでの厚み（高さ）よりも小さく設定されている。本実施形態の場合、遮光層４１の層厚は一例として１５０ｎｍ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までの高さは一例として２５μｍ程度である。
【００６２】
低屈折率部４２は、光拡散部４０の傾斜面４０ｃおよび遮光層４１とで区画された空間、即ち複数の光拡散部４０間の間隙に、光拡散部４０よりも屈折率が低い低屈折率材料を充填してなる。こうした低屈折率材料は、光拡散部４０の構成材料に応じて選択されれば良いが、例えば気体、一例として空気や、アルゴン、窒素などの不活性ガスを挙げることができる。
【００６３】
なお、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。
【００６４】
光制御フィルム７は、図１Ｂに示したように、基材３９が視認側に向くように配置されるため、円錐台状の光拡散部４０の２つの対向面のうち、面積の小さい方の面が光射出端面４０ａとなり、面積の大きい方の面が光入射端面４０ｂとなる。また、光拡散部４０の傾斜面４０ｃの傾斜角θ（光射入射端面４０ｂと傾斜面４０ｃとのなす角）は、４１度〜８９度の範囲に設定される。一例として、傾斜面４０ｃの傾斜角θは８０°に設定される。ただし、光拡散部４０の傾斜面４０ｃの傾斜角度は、光制御フィルム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。
【００６５】
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の傾斜面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の傾斜面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。
【００６６】
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の傾斜面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の傾斜面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の傾斜面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の傾斜面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の傾斜面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。
【００６７】
図３０Ａは、指向性バックライトの輝度角度特性を示す図である。この図は、指向性バックライトから出射される光に関して、横軸が出射角度（°）、縦軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示している。今回用いた指向性バックライトは、出射されるほぼ全ての光が出射角度±３０°以内におさまっていることが分かる。この指向性バックライトと光制御フィルムを組み合わせることで、ボヤケを少なくし、光の利用効率の高い構成を実現できる。
【００６８】
図３０Ｂに示すようにθ1 : バックライトからの出射角度, θ2 : 光透過部４０のテーパ角度と定義する。光透過部４０に入射した光Ｌａはテーパ部で全反射を起こし、基材３９表面から視認側へ出射されるが、入射角度の大きい光Ｌｂは、テーパ部で全反射せず透過し、入射光の損失が発生する場合がある。
【００６９】
図３０Ｃにバックライトからの出射角度と臨界角となるテーパ角度の関係を示す。
例えば、バックライトからの出射角度３０°の光は、透明樹脂屈折率ｎ＝１．６の光透過部４０が５７°未満のテーパ角度の場合、テーパ形状で全反射せずに透過し、光の損失が発生する。出射角度±３０°以内の光を損失無く、テーパ形状で全反射させるためには、光拡散部４０のテーパ角度は５７°以上〜９０°未満が望ましい。
【００７０】
図３Ａ、図３Ｂに示すように、光制御フィルム７は、遮光層４１が基材３９の一面３９ａに接する部分の面積をＳ１、低屈折率部４２が光入射端面４０ｂの間から露呈される部分の面積をＳ２とした時に、式１を満たすように遮光層４１と光拡散部４０とが形成される。
【００７１】
【数２】
2013146353.tif 000004
【００７２】
図３Ａに示すように、バックライト２から液晶パネルを介して光制御フィルム７に入射された光（画像光）Ｌのうち、光拡散部４０の中心に入射した光Ｌｃは、そのまま光拡散部４０の内部を直進して透過し、基材３９の他面３９ｂ（出射面）側から視認者に向けて出射する。一方、光拡散部４０の端部付近の位置、即ち、基材３９側から平面視すると遮光層４１と重なる位置から入射した光Ｌｅは、光拡散部４０と低屈折率部４２との屈折率差によって全反射し、所定の角度をもって視認者側へ出射する。しかしながら、光拡散部４０の存在しない位置、即ち光拡散部４０の光入射端面４０ｂの間から低屈折率部４２が露呈される位置に入射した光Ｌｘは、低屈折率部４２を透過した後、遮光層４１によって吸収され、光利用効率のロスが発生する。
【００７３】
なお、ここでいう、光利用効率（％）とは（視認者側へ出射された全光束／バックライトを含む表示部から出射された全光束）×１００とする。こうした光利用効率のロスを低減するためには、遮光層４１の面積及び光拡散部４０の傾斜面（外周面）４０ｃの傾斜角度に対して、一定の厚さを有する光拡散部４０が必要となる。
【００７４】
また、光拡散部４０の傾斜面４０ｃの内部で全反射しても視認者側へ出射されなかったり、全反射されることなく光拡散部４０を抜けて遮光層４１で吸収されたりしてしまう場合がある。そのため、傾斜面４０ｃの傾斜角度に対して、光拡散部４０の厚み（高さ）と光出射端面４０ａとの関係（アスペクト）を定める必要がある。
【００７５】
光拡散部４０の傾斜面４０ｃは直線状である以外に、例えば、場所によって傾斜角度が異なっていたり、少なくとも１つの光拡散部４０の傾斜面４０ｃの傾斜角度が他の光拡散部４０の傾斜面４０ｃの傾斜角度と異なっていたりする場合、光学測定によって平均値やピーク値から判断される角度をその傾斜面４０ｃの傾斜角度とすればよい。一例として、光拡散部４０の屈折率が１．５の時、光拡散部の斜辺で全反射し、視認者側へ出射させるためには、傾斜面４０ｃの傾斜角度範囲は６９°以上９０°未満となる。
【００７６】
本実施形態の光制御フィルム７では、光拡散部４０内に光Ｌｃが０°の角度で入射した場合において、Ｌｃは光拡散部４０を直進して視認者側へ出射される。光拡散部４０は光出射端面４０ａから光入射端面４０ｂに向かうにつれて断面積が広がっており、光拡散部４０の端部付近の位置、即ち、基材３９側から平面視すると遮光層４１と重なる位置から入射した光Ｌｅは、傾斜面４０ｃで全反射して光拡散部４０の光出射端面４０ａから視認者側へ拡散されて出射される。
【００７７】
これによって、遮光層４１に入光して吸収される光のロスを５０％以下とすることで、光制御フィルム７を備えた液晶表示装置１（表示装置）の全光束量とコントラストを低下させることなく、光の利用効率の低下も抑制することが可能となる。つまり、バックライト２（光源）から液晶パネル４を介した光が直接、遮光層４１へ入光する面積（即ち、屈折率部４２が光入射端面４０ｂの間から露呈される部分の面積）であるＳ２が、遮光層４１の１ドットの面積（即ち、遮光層４１が基材３９の一面３９ａに接する部分の面積）であるＳ１の割合よりも５０％以下になるような光拡散部４０の高さ（即ち、光出射端面４０ａと光入射端面４０ｂとの間の厚さ）が必要となる。
【００７８】
本実施形態の光制御フィルム７を備えた液晶表示装置１（表示装置）の一例として、例えば、基材３９上に占める遮光層４１の割合が５０％において、遮光層４１の１ドット半径を１０μｍ、光拡散部４０の傾斜面４０ｃの傾斜角度θを８０°としたとき、遮光層４１に吸収される光のロスを５０％以下とするためには光拡散部４０の高さは２０μｍ以上にする必要がある。光拡散部４０の高さが２０μｍの時、遮光層４１に重なる位置に入射した光のうち、吸収される光の割合は４２％（光制御フィルム７の光利用効率７９％）であり、本実施形態の光制御フィルム７を用いることによって、明るく、光利用効率の高く、かつ高視野角の表示装置を実現できる。一方、光拡散部の厚さが１５μｍの時には５４％（光制御フィルムの光利用効率７３％）となり、光利用効率が悪くなり、暗い表示装置となってしまった。
【００７９】
上述した実施形態の光制御フィルム７では、基材３９の他面３９ｂから直接、視認者に向けて光（画像光）を出射させていたが、基材３９の他面３９ｂに重ねて、更に拡散フィルムを設けて、光をより効率的に拡散させる構成も好ましい。
図４Ａ、図４Ｂは、第一実施形態の変形例における光制御フィルムの作用を説明する断面図である。
図４Ａに示すように、この光制御フィルム７では、基材３９の他面３９ｂに重ねて、更に拡散フィルム（光散乱層）５０を形成している。拡散フィルム５０は、基材３９の他面（視認側の面）３９ｂ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０．５μｍ〜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。なお、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。
【００８０】
なお、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。
【００８１】
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。
【００８２】
本実施形態において、拡散フィルム（光散乱層）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。
【００８３】
なお、本実施形態では、拡散フィルム（光散乱層）５０が基材３９の他面（視認側の面）３９ｂ側に形成されているが、これに限らない。例えば、拡散フィルム（光散乱層）５０を基材３９の一面３９ａと光拡散部４０との間に拡散フィルム５０を設けることも好ましい。この場合、拡散フィルム５０自体に剛性を持たせて、基材の機能を兼ねた構成としてもよい。あるいは、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。
【００８４】
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。
【００８５】
本実施形態の場合、光拡散部４０の光入射端面４０ｂに対して垂直に入射する光Ｌｃ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。
このように、本実施形態の場合、光制御フィルム７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、光制御フィルム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。
【００８６】
また、本実施形態において、光制御フィルム７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。
【００８７】
なお、図４Ｂにおいて、拡散フィルム５０の面５０ｆに向けて入射する外光Ｌｓが拡散フィルム５０において前方散乱する光を実線の矢印で示す。比較のため、後方散乱する光を破線の矢印で示したが、この種の光を生じないようにする。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。
【００８８】
次に、図１Ａ及び図１Ｂに示した光制御フィルムの製造方法について、図５Ａ乃至図５Ｅを用いて説明する。
以下では、光制御フィルム７の製造工程を中心に説明する。
最初に、図５Ａに示すように、１０ｃｍ角で厚さが１００μｍのポリエチレンテレフタレートの基材３９を準備し、スピンコート法を用いて、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４４を形成する。
次いで、上記の塗膜４４を形成した基材３９をホットプレート上に載置し、温度９０℃で塗膜のプリベークを行う。これにより、ブラックネガレジスト中の溶媒が揮発する。
【００８９】
次いで、露光装置を用い、図５Ｂに示すように、複数の遮光パターン４６が設けられたフォトマスク４５を介して塗膜４４に光Ｅを照射し、露光を行う。このとき、波長３６５ｎｍのｉ線、波長４０４ｎｍのｈ線、波長４３６ｎｍのｇ線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は１００ｍＪ／ｃｍ２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は全て直径２０μｍの円形パターンであり、ランダムに配置されている。
そのため、隣接する遮光パターン４６間の間隔（ピッチ）は一定でないが、複数の遮光パターン４６間の間隔を平均した平均間隔は２５μｍである。
【００９０】
図３１は、液晶パネル４の画素１００と遮光パターン４６との配置関係を示す図である。図３１に示すように、液晶パネル４の画素１００と遮光パターン４６を平面的に見た場合、液晶パネル４の１ドットに対応する部分に、遮光パターン４６の一部が少なくとも一つ位置するようにすることが望ましい。このとき、液晶パネル４の１画素１００は、赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の３ドット１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂからなる。これにより、１つの画素１００内に少なくとも１つの光拡散部４０が形成されるので、１つのドット１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂの情報を確実に広げた状態で視認者側に出射させることができる。
【００９１】
遮光パターン４６の平均間隔は液晶パネル４の画素の間隔（ピッチ）よりも小さくてもよい。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。
【００９２】
上記のフォトマスク４５を用いて露光を行った後、専用の現像液を用いてブラックネガレジストからなる塗膜４４の現像を行い、１００℃で乾燥し、図５Ｃに示すように、複数の円形の開口部を有する遮光層４１を基材３９の一面に形成する。円形の開口部は次工程の光拡散部４０の形成領域に対応する。
【００９３】
なお、本実施形態では、ブラックネガレジストを用いたフォトリソグラフィー法によって遮光層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。
【００９４】
次いで、図５Ｄ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２５μｍの塗膜４８を形成する。次いで、上記の塗膜４８を形成した基材３９をホットプレート上に載置し、温度９５℃で塗膜４８のプリベークを行う。これにより、透明ネガレジスト中の溶媒が揮発する。
【００９５】
次いで、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。このとき、波長３６５ｎｍのｉ線、波長４０４ｎｍのｈ線、波長４３６ｎｍのｇ線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は６００ｍＪ／ｃｍ２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。
【００９６】
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５Ｅ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。
【００９７】
以上の工程を経て、本実施形態の光制御フィルム７が完成する。なお、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。
【００９８】
この後、表示装置を製造する場合には、上記工程にて完成した光制御フィルム７を、図２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。
【００９９】
本実施形態の光制御フィルムおよびこれを備えた表示装置によれば、図３Ａに示すように、光拡散部４０の端部付近の位置、即ち、基材３９側から平面視すると遮光層４１と重なる位置から入射した光Ｌｅは、傾斜面４０ｃで全反射して光拡散部４０の光出射端面４０ａから視認者側へ、入射する前よりも角度分布が広がった状態で射出される。したがって、観察者が液晶表示体（表示装置）６の正面方向（法線方向）から視線を傾けていっても良好な表示を視認することができる。特に本実施形態の場合、光拡散部４０の平面形状が円形であるため、液晶表示体６の画面の法線方向を中心とした全ての方位に角度分布が広がる。そのため、観察者は全ての方位で良好な表示を視認することができる。
【０１００】
そして、光制御フィルム７は、遮光層４１が基材３９の一面３９ａに接する部分の面積をＳ１、低屈折率部４２が光入射端面４０ｂの間から露呈される部分の面積をＳ２とした時に、式１を満たすように遮光層４１と光拡散部４０とを形成することによって、遮光層４１に入光して吸収される光のロスを５０％にすることができ、光制御フィルム７を備えた液晶表示装置１（表示装置）の全光束量とコントラストを低下させることなく、光の利用効率の低下も抑制することが可能となる。
【０１０１】
【数３】
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【０１０２】
なお、複数の光拡散部４０は、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、光制御フィルム７の形態安定性が向上する。また、光制御フィルム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、光の利用効率を更に向上させることができる。
【０１０３】
[第１実施形態の第１変形例]
図６Ａ及び図６Ｂは、上記実施形態の液晶表示装置の第１変形例を示す模式図である。図６Ａは本変形例の液晶表示装置１Ａの斜視図であり、図６Ｂは本変形例の液晶表示装置１Ａの断面図である。
上記実施形態では、拡散フィルム５０が基材３９の他面（視認側の面）に配置されていたが、図６Ａ、図６Ｂに示す光制御フィルム７Ａのように、拡散フィルム５０が基材３９の一面（視認側と反対側の面）に配置されていてもよい。すなわち、拡散フィルム５０が、光拡散部４０よりも光射出側に配置されていればよい。本変形例では、拡散フィルム５０が、基材３９の一面に粘着層５１を介して固定されており、拡散フィルム５０の一面（視認側と反対側の面）に光拡散部４０および遮光層４１が形成された構成となっている。
【０１０４】
この構成においても、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、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０５】
[第２実施形態]
以下、本発明の第２実施形態について、図７Ａ乃至図８Ｆを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、基材に光散乱体が含まれている点が第１実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御フィルムについてのみ説明する。
図７Ａ及び図７Ｂは、本実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。図７Ａは本実施形態の液晶表示装置１Ｂの斜視図であり、図７Ｂは本実施形態の液晶表示装置１Ｂの断面図である。
図８Ａ〜図８Ｆは、光制御フィルムを、製造工程順を追って示す断面図である。
図７Ａ乃至図８Ｆにおいて、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０６】
第１実施形態では、拡散フィルム５０が基材３９の他面（視認側の面）に配置されていた。これに対して、本実施形態の光制御フィルム７Ｂでは、図７Ａ、図７Ｂに示すように、基材に拡散フィルムが配置されておらず、基材そのものが拡散フィルムとして機能する。すなわち、基材５０Ｂの内部に多数の光散乱体５２Ｂが分散されている。
【０１０７】
本実施形態の光制御フィルム７Ｂの製造工程においては、最初に、図８Ａに示すように、内部に多数の光散乱体５２Ｂが分散された基材５０Ｂを準備する。
【０１０８】
次いで、図８Ｂに示すように、スピンコート法を用いて、この基材５０Ｂ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、塗膜４４を形成する。次いで、上記の塗膜４４を形成した基材３９をホットプレート上に載置し、塗膜のプリベークを行う。
【０１０９】
次いで、露光装置を用い、図８Ｃに示すように、複数の遮光パターン４６が設けられたフォトマスク４５を介して塗膜４４に光Ｅを照射し、露光を行う。
【０１１０】
上記のフォトマスク４５を用いて露光を行った後、専用の現像液を用いてブラックネガレジストからなる塗膜４４の現像を行い、乾燥し、図８Ｄに示すように、複数の円形の開口部を有する遮光層４１を基材５０Ｂの一面に形成する。円形の開口部は次工程の光拡散部４０の形成領域に対応する。
【０１１１】
次いで、図８Ｅ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、塗膜４８を形成する。
次いで、上記の塗膜４８を形成した基材５０Ｂをホットプレート上に載置し、塗膜４８のプリベークを行う。
【０１１２】
次いで、基材５０Ｂ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。このとき、波長３６５ｎｍのｉ線、波長４０４ｎｍのｈ線、波長４３６ｎｍのｇ線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は６００ｍＪ／ｃｍ２とする。露光工程では、平行光または拡散光を用いる。なお、本実施形態では、基材５０Ｂの内部に光散乱体５２Ｂが分散されているので、露光装置から射出された光は基材５０Ｂを通過後に拡散光となって塗膜４８に到達する。
【０１１３】
そのため、基材５０Ｂを所定のヘイズ値に設定することにより、拡散光Ｆとして基材５０Ｂに照射する手段として、露光装置から射出された光の光路上に拡散板を配置する必要が無くなる。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５０Ｂをホットプレート上に載置し、塗膜４８のポストエクスポージャーベイク（ＰＥＢ）を行う。
【０１１４】
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、ポストベークし、図８Ｆに示すように、複数の光拡散部４０を基材５０Ｂの一面に形成する。
以上の工程を経て、本実施形態の光制御フィルム７Ｂが完成する。
【０１１５】
最後に、完成した光制御フィルム７Ｂを、図７Ｂに示すように、基材５０Ｂ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１Ｂが完成する。
【０１１６】
本実施形態の液晶表示装置１Ｂによれば、基材５０Ｂそのものが拡散フィルムとして機能するので、新たに粘着層や拡散フィルム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。また、光制御フィルム７Ｂの製造工程において基材５０Ｂが拡散板としても機能するので、光拡散部４０を形成する際に露光装置から射出された光の光路上に拡散板を配置する必要もない。よって、製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１１７】
[第３実施形態]
以下、本発明の第３実施形態について、図９Ａ〜図１１Ｂを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、光制御フィルムの光拡散部の構成が第１実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御フィルムについてのみ説明する。
図９Ａ及び図９Ｂは本実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。図９Ａは本実施形態の液晶表示装置１Ｃの斜視図であり、図９Ｂは本実施形態の液晶表示装置１Ｃの断面図である。
図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１１Ａ、図１１Ｂは光制御フィルムの作用を説明するための図である。
また、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂにおいて、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１８】
第１実施形態では、複数の光拡散部４０は全て同一の寸法であった。これに対して、本実施形態の光制御フィルム７Ｃでは、図９Ａに示すように、複数の光拡散部４０Ｃの寸法（直径）が異なっている。例えば複数の光拡散部４０Ｃの直径は１５μｍ〜２５μｍの範囲で分布している。すなわち、複数の光拡散部４０Ｃが複数種類の寸法を有している。
また、複数の光拡散部４０Ｃは、第１実施形態と同様、平面的にランダムに配置されている。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【０１１９】
本実施形態の場合、図１０Ａ、図１１Ａに示すように、光拡散部４０Ｃのｘｙ平面における断面形状は第１実施形態の光拡散部４０（図１０Ｂ、図１１Ｂ参照）と同様の円形である。したがって、ｘｚ平面内において光制御フィルム７Ｃが光の角度分布を拡大する作用も第１実施形態と同様である。ところが、第１実施形態では複数の光拡散部４０が全て同一の寸法であったのに対し、図１０Ａ、図１１Ａに示すように、本実施形態では複数の光拡散部４０Ｃの寸法が異なっている。図１０Ｂに示すように、光拡散部４０が一定形状であると、光透過部分（光拡散部）の割合を増やすために光拡散部のピッチを狭めても、遮光部分（遮光層）が広く残る。その結果、遮光層で遮光される光の割合が大きくなる。
【０１２０】
また、図１１Ｂに示すように、一定形状の光拡散部４０をランダムに配置すると、複数の光拡散部４０が直線に並んでしまう部分が生じる。これに対し、図１１Ａに示すように、サイズの異なる形状の光拡散部４０Ｃをランダムに配置すると、複数の光拡散部４０Ｃが直線に並ぶ割合が少なくなる。
【０１２１】
つまり、複数の光拡散部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、例えば径が大きい円形の光拡散部の間を径が小さい円形の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。
【０１２２】
本実施形態の液晶表示装置１Ｃによれば、複数の光拡散部４０Ｃがランダムに配置されていることに加え、光拡散部４０Ｃの大きさも異なるため、光の回折現象によるモアレ縞をより確実に抑制することができる。
【０１２３】
[第４実施形態]
以下、本発明の第４実施形態について、図１２〜図１４Ｂを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、光制御フィルムの光拡散部の形状が第１実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御フィルムについてのみ説明する。
図１２は本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図１３Ａは本実施形態の光制御フィルム７Ｄの断面図であり、図１３Ｂは、光制御フィルムの製造に用いるフォトマスクを示す平面図である。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、本実施形態の光制御フィルムの製造方法を説明するための図である。
また、図１２、図１３Ａ、Ｂ、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。
【０１２４】
第１実施形態では、複数の光拡散部は全て同一の形状であった。これに対して、本実施形態の光制御フィルム７Ｄでは、図１２および図１３Ａに示すように、複数の光拡散部４０Ｄにおいて、光射出端面４０Ｄａの寸法（遮光層４１Ｄの開口部の寸法）が異なり、側面４０Ｄｃの傾斜角度も異なっている。すなわち、複数の光拡散部４０Ｄ全体を見ると、複数の光拡散部４０Ｄの光射出端面４０Ｄａが複数種類の寸法を有し、複数の光拡散部４０Ｄの側面４０Ｄｃ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４０Ｄで側面４０Ｄｃの傾斜角度が異なることに伴って、光入射端面４０Ｄｂ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。
【０１２５】
図１３Ｂに示すように、遮光層４１の形成時に用いるフォトマスク６９は、複数の遮光パターン７０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６９を用いて遮光層４１Ｄを形成すると、複数の開口部の寸法が異なる遮光層４１Ｄが得られる。その後、図１４Ａに示すように、遮光層４１Ｄ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４１Ｄの開口部４１Ｄａ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４１Ｄ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４０Ｄの側面４０Ｄｃの傾斜角度が急になる。
【０１２６】
一方、図１４Ａの符号Ｂで示した箇所のように、遮光層４１Ｄの開口部４１Ｄａ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４１Ｄ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の露光に寄与できないため、図１４Ｂに示すように、光拡散部４０Ｄの側面４０Ｄｃの傾斜角度が緩やかになる。
【０１２７】
このように、遮光層４１Ｄの開口部４１Ｄａの寸法を異ならせることによって光拡散部４０Ｄの光射出端面４０Ｄａの寸法を異ならせるばかりでなく、側面４０Ｄｃ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。
【０１２８】
本実施形態の液晶表示装置１Ｄによれば、複数の光拡散部４０Ｄの側面４０Ｄｃ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４０Ｄｃの傾斜角度が異なる複数の光拡散部４０Ｄの間で補間し合って広げることができる。その結果、角度を変えて液晶表示装置１Ｄ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。
【０１２９】
なお、本実施形態では、光拡散部４０Ｄの側面４０Ｄｃ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。
【０１３０】
[第５実施形態]
以下、本発明の第５実施形態について、図１５、図１６を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、光制御フィルムの光拡散部の形状が第１実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御フィルムについてのみ説明する。
図１５は本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図１６は本実施形態の光制御フィルムの断面図である。
なお、図１５、図１６において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１３１】
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、本実施形態の光制御フィルム７Ｅは、図１５および図１６に示すように、各光拡散部４０Ｅの側面４０Ｅｃが光射出端面４０Ｅａから光入射端面４０Ｅｂ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。
【０１３２】
本実施形態の液晶表示装置１Ｅ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。
【０１３３】
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４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、本実施形態の光制御フィルム７Ｅでは、個々の光拡散部４０Ｅにおいても、側面４０Ｅｃ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。
【０１３４】
[第６実施形態]
以下、本発明の第６実施形態について、図１７、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、光制御フィルムの光拡散部の形状が第１実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御フィルムについてのみ説明する。
図１７は本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図１８は本実施形態の光制御フィルムを示す平面図である。
なお、図１７、図１８において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１３５】
第１実施形態では、光拡散部の各光拡散部は略円錐台形状であり、光入射端面、光射出端面の平面形状はともに円形であった。これに対して、本実施形態の光制御フィルム７Ｆにおいて、各光拡散部４０Ｆは、図１７、図１８に示すように、八角錐台形状であり、光入射端面４０Ｆｂ、光射出端面４０Ｆａの平面形状はともに八角形である。各光拡散部４０Ｆの平面形状である八角形の８本の辺のうち、互いに平行な２辺を１組とした４組の辺は、ｘ軸に平行な方向、ｙ軸に平行な方向、ｘ軸と４５°の角度をなす方向（ｘ軸の正方向を基準として反時計回りに見た角度）、ｘ軸と１３５°の角度をなす方向、をそれぞれ向くように配置されている。その他の構成は第１実施形態と同様である。上記構成の光制御フィルム７Ｆを作製するには、遮光層４１Ｆの形成工程において、八角形の遮光パターンを有するフォトマスクを用いれば良い。
【０１３６】
本実施形態の液晶表示装置１Ｆ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。
【０１３７】
さらに、第１実施形態によれば、光拡散部の平面的な形状が円形であるため、液晶表示体６の法線方向を中心として全方位に光が拡散し、全方位に視野角拡大効果が発揮される。これに対して、本実施形態によれば、光拡散部４０Ｆの平面的な形状が八角形であり、上述の４組の辺が、ｘ軸に平行な方向、ｙ軸に平行な方向、ｘ軸と４５°の角度をなす方向、ｘ軸と１３５°の角度をなす方向をそれぞれ向いているため、光が上記の４つの方位に集中して拡散する。
【０１３８】
そのため、液晶表示装置で視野角特性が特に重要視されている、画面の水平方向、垂直方向、および斜め方向において視野角拡大効果が発揮される。なお、光拡散部４０Ｆの平面的な形状は八角形に限ることなく、その他の多角形を採用することができる。その場合、多角形の形状および辺の配置に応じて光が特定の方向に集中して拡散するため、特定の観察方位において優れた視野角拡大効果を発揮する液晶表示装置が提供できる。
【０１３９】
なお、第１実施形態では、図１９Ａに示すように、平面形状が円形である光拡散部４０の例を示したが、例えば図１９Ｂに示すように、平面形状が正方形である光拡散部４０Ｇを用いても良い。あるいは、図１９Ｃに示すように、平面形状が正八角形である光拡散部４０Ｈを用いても良い。あるいは、図１９Ｄに示すように、正方形の対向する２辺を外側に湾曲させた形状の光拡散部４０Ｉを用いても良い。あるいは、図１９Ｅに示すように、２つの長方形を直交する２方向に交差させた形状の光拡散部４０Ｊを用いても良い。
【０１４０】
あるいは、図１９Ｆに示すように、細長い楕円形状の光拡散部４０Ｋを用いても良い。あるいは、図１９Ｇに示すように、細長い長方形状の光拡散部４０Ｌを用いても良い。あるいは、図１９Ｈに示すように、細長い八角形状の光拡散部４０Ｍを用いても良い。あるいは、図１９Ｉに示すように、細長い長方形の対向する２辺を外側に湾曲させた形状の光拡散部４０Ｎを用いても良い。あるいは、図１９Ｊに示すように、縦横比が異なる２つの長方形を直交する２方向に交差させた形状の光拡散部４０Ｐを用いても良い。さらに、図１９Ａ〜図１９Ｊの形状が複数の方向に回転していてもよい。
【０１４１】
例えば図１９Ｂに示す正方形状の光拡散部４０Ｇであれば、正方形の各辺に垂直な方向に向けて光が拡散する。また、図１９Ｇに示す長方形状の光拡散部４０Ｌであれば、長辺に垂直な方向への光の拡散が短辺に垂直な方向への光の拡散よりも強くなる。
そのため、辺の長さによって垂直方向（上下方向）と水平方向（左右方向）とで光の拡散の強さが異なる光制御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。
【０１４２】
[第７実施形態]
以下、本発明の第７実施形態について、図２０Ａ〜図２１Ｅを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、光制御フィルムの光拡散部および遮光層の構成が第１実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御フィルムについてのみ説明する。
図２０Ａ及び図２０Ｂは、本実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。図２０Ａは本実施形態の液晶表示装置１０１の斜視図であり、図２０Ｂは本実施形態の液晶表示装置１０１の断面図である。
図２１Ａ〜図２１Ｅは、光制御フィルムを、製造工程順を追って示す断面図である。
図２０Ａ、図２０Ｂ、図２１Ａ〜図２１Ｅにおいて、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１４３】
第１実施形態では、基材３９の一面に形成された複数の光拡散部４０と、基材３９の一面において光拡散部４０の形成領域以外の領域に形成された遮光層４１と、を備え、複数の光拡散部４０が基材３９の一面の法線方向から見て点在して配置され、遮光層４１が光拡散部４０の形成領域以外の領域に連続して形成されていた。
【０１４４】
これに対して、本実施形態の光制御フィルム１０７は、基材３９の一面に形成された複数の遮光層１４１と、基材３９の一面において遮光層１４１の形成領域以外の領域に形成された光拡散部１４０と、を備え、複数の遮光層１４１が基材３９の一面の法線方向から見て点在して配置され、光拡散部１４０が遮光層１４１の形成領域以外の領域に連続して形成されている。
【０１４５】
複数の遮光層１４１は、基材３９上に点在してランダムに（非周期的に）配置されている。それに伴い、複数の遮光層１４１と同一の位置に形成される複数の中空部１４３も基材３９上にランダムに配置されている。
【０１４６】
本実施形態では、各遮光層１４１を基材３９の法線方向から見たときの平面形状は円形である。各遮光層１４１の直径は例えば１０μｍである。複数の遮光層１４１は全て同一の直径となっている。複数の遮光層１４１が基材３９上に点在して形成されたことにより、本実施形態の光拡散部１４０は基材３９上に連続して形成されている。
【０１４７】
光制御フィルム１０７における遮光層１４１の形成領域には、基材３９の一面に平行な平面で切断したときの断面積が遮光層１４１側で大きく、遮光層１４１から離れるにつれて漸次小さくなる形状の中空部１４３が形成されている。すなわち、中空部１４３は、基材３９側から見たとき、いわゆる順テーパ状の略円錐台状の形状を有している。中空部１４３の内部には空気が存在している。光制御フィルム１０７の中空部１４３以外の部分、すなわち光拡散部１４０が連続して存在する部分は光の透過に寄与する部分である。光拡散部１４０に入射した光は、当該光拡散部１４０と中空部１４３との界面で全反射しつつ、光拡散部１４０の内部に略閉じこめられた状態で導光し、基材３９を介して外部に出射される。
【０１４８】
本実施形態の場合、中空部１４３には空気が存在しているため、光拡散部１４０を例えば透明樹脂で形成したとすると、光拡散部１４０の側面１４０ｃは透明樹脂と空気との界面となる。ここで、光拡散部１４０の内部と外部との界面の屈折率差は、中空部１４３が空気で充填されている方が、光拡散部１４０の周囲が他の一般的な低屈折率材料で充填されているよりも大きい。したがって、Ｓｎｅｌｌの法則より、光拡散部１４０の側面１４０ｃで光が全反射する入射角範囲が広い。その結果、光の損失がより抑えられ、高い輝度を得ることができる。
なお、中空部１４３には、空気に代えて、窒素等の不活性ガスが充填されていても良い。もしくは、中空部１４３の内部が真空状態であっても良い。
【０１４９】
次に、上記構成の液晶表示装置１０１の製造方法について、図２１Ａ〜図２１Ｅを用いて説明する。
以下では、光制御フィルム１０７の製造工程を中心に説明する。
【０１５０】
最初に、図２１Ａに示すように、１０ｃｍ角で厚さが１００μｍのポリエチレンテレフタレートの基材３９を準備し、スピンコート法を用いて、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４４を形成する。
次いで、上記の塗膜４４を形成した基材３９をホットプレート上に載置し、温度９０℃で塗膜のプリベークを行う。これにより、ブラックネガレジスト中の溶媒が揮発する。
【０１５１】
次いで、露光装置を用い、平面形状が円形の複数の開口パターン１４６が形成されたフォトマスク１４５を介して塗膜４４に光Ｅを照射し、露光を行う。このとき、波長３６５ｎｍのｉ線、波長４０４ｎｍのｈ線、波長４３６ｎｍのｇ線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は１００ｍＪ／ｃｍ２とする。
【０１５２】
図２１Ａに示すように、遮光層１４１の形成時に用いるフォトマスク１４５は、ランダムに配置された複数の円形の開口パターン１４６を有している。このフォトマスク１４５を設計する際には、最初に開口パターン１４６を一定のピッチで規則的に配置しておき、次にランダム関数を用いて例えば開口パターン１４６の中心点等、各開口パターン１４６の基準位置データに揺らぎを持たせ、開口パターン１４６の位置をばらつかせることにより、ランダムに配置された複数の開口パターン１４６を有するフォトマスク１４５を製作することができる。
【０１５３】
上記のフォトマスク１４５を用いて露光を行った後、専用の現像液を用いてブラックネガレジストからなる塗膜４４の現像を行い、１００℃で乾燥し、図２１Ｂに示すように、平面形状が円形の複数の遮光層１４１を基材３９の一面に形成する。本実施形態の場合、次工程でブラックネガレジストからなる遮光層１４１をマスクとして透明ネガレジストの露光を行い、中空部１４３を形成する。そのため、フォトマスク１４５の開口パターン１４６の位置が中空部１４３の形成位置に対応する。円形の遮光層１４１は次工程の光拡散部１４０の非形成領域（中空部１４３）に対応する。複数の開口パターン１４６は全て直径１０μｍの円形のパターンである。
【０１５４】
なお、本実施形態では、ブラックネガレジストを用いたフォトリソグラフィー法によって遮光層１４１を形成したが、この構成に代えて、本実施形態の開口パターン１４６と遮光パターンとが反転したフォトマスクを用いれば、光吸収性を有するポジレジストを用いることもできる。もしくは、蒸着法や印刷法等を用いてパターニングした遮光層１４１を直接形成しても良い。
【０１５５】
次いで、図２１Ｃに示すように、スピンコート法を用いて、遮光層１４１の上面に光透過部材料としてアクリル樹脂からなる透明ネガレジストを塗布し、膜厚２５μｍの塗膜４８を形成する。次いで、上記の塗膜４８を形成した基材３９をホットプレート上に載置し、温度９５℃で塗膜４８のプリベークを行う。これにより、透明ネガレジスト中の溶媒が揮発する。
【０１５６】
次いで、基材３９側から遮光層１４１をマスクとして塗膜４８に拡散光Ｆを照射し、露光を行う。このとき、波長３６５ｎｍのｉ線、波長４０４ｎｍのｈ線、波長４３６ｎｍのｇ線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は６００ｍＪ／ｃｍ２とする。露光工程では、平行光または拡散光を用いる。
【０１５７】
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、露光装置から射出された光の光路上にヘイズ５０程度の拡散板を配置する。拡散光Ｆで露光を行うことにより、塗膜４８は、遮光層１４１の非形成領域から外側に広がるように放射状に露光される。これにより、順テーパ状の中空部１４３が形成され、光拡散部１４０の中空部１４３と面する部分には逆テーパ状の側面が形成される。
その後、上記の塗膜４８を形成した基材３９をホットプレート上に載置し、温度９５℃で塗膜４８のポストエクスポージャーベイク（ＰＥＢ）を行う。
【０１５８】
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２１Ｄに示すように、複数の中空部１４３を有する光拡散部１４０を基材３９の一面に形成する。
【０１５９】
次いで、図２１Ｅに示すように、多数のアクリルビーズ等の光散乱体５２がアクリル樹脂等のバインダー樹脂の内部に分散されて構成された拡散フィルム５０を、粘着層５１を介して基材３９の他面に配置する。
【０１６０】
以上の工程を経て、本実施形態の光制御フィルム１０７が完成する。なお、上記の例では遮光層１４１や光拡散部１４０の形成時に液状のレジストを塗布することとしたが、この構成に代えて、フィルム状のレジストを基材３９の一面に貼付するようにしても良い。
【０１６１】
最後に、完成した光制御フィルム１０７を、図２０Ｂに示すように、基材３９を視認側に向け、光拡散部１４０を第２偏光板５に対向させた状態で、光学接着剤等を用いて液晶表示体６に貼付する。
以上の工程により、本実施形態の液晶表示装置１０１が完成する。
【０１６２】
本実施形態の液晶表示装置１０１においても、所望の光拡散性能が発揮できる光制御フィルムを、製造プロセスを複雑にすることなく作製できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１６３】
また、この構成によれば、複数の遮光層１４１が平面的にランダムに配置されているため、液晶パネル４の画素の規則的配列との間で干渉によるモアレが生じることがなく、表示品位を維持することができる。
【０１６４】
また、この構成によれば、光制御フィルム１０７に設けられた複数の中空部１４３が孤立しており、光拡散部１４０となる部分は面内で連続した形状となっている。これにより、例えば光の拡散の度合いを高めるために中空部１４３の密度を高めて光拡散部１４０の体積を小さくしても、光拡散部１４０と基材３９との接触面積が十分に確保できるため、光拡散部１４０と基材３９との密着力が強い。そのため、外力等による光拡散部１４０の欠陥が生じ難く、所望の光拡散機能を果たすことができる。
【０１６５】
また、遮光層１４０をマスクとして基材３９の背面側から透明樹脂層に光Ｆを照射しているため、光拡散部１４０が遮光層１４１の非形成領域に自己整合（セルフアライン）した状態で形成される。その結果、光拡散部１４０と遮光層１４１とが重なることがなく、光透過率を確実に維持することができる。また、精密なアライメント作業が不要なため、製造に要する時間を短縮できる。
【０１６６】
また、この構成によれば、各中空部１４３の体積が同一であるため、透明樹脂層を現像する際に除去される樹脂の体積が一定となる。このため、各中空部１４３が形成される工程で各中空部１４３の現像スピードが一定となり、所望のテーパ形状を形成できる。その結果、光制御フィルム１０７の微細形状の均一性が高くなり、歩留まりが向上する。
【０１６７】
なお、本実施形態では、図２２Ａに示すように、平面形状が円形である遮光層１４１の例を示したが、例えば図２２Ｂに示すように、平面形状が正方形である遮光層１４１Ｇを用いても良い。あるいは、図２２Ｃに示すように、平面形状が正八角形である遮光層１４１Ｈを用いても良い。あるいは、図２２Ｄに示すように、正方形の対向する２辺を外側に湾曲させた形状の遮光層１４１Ｉを用いても良い。あるいは、図２２Ｅに示すように、２つの長方形を直交する２方向に交差させた形状の遮光層１４１Ｊを用いても良い。
【０１６８】
あるいは、図２２Ｆに示すように、細長い楕円形状の遮光層１４１Ｋを用いても良い。あるいは、図２２Ｇに示すように、細長い長方形状の遮光層１４１Ｌを用いても良い。あるいは、図２２Ｈに示すように、細長い八角形状の遮光層１４１Ｍを用いても良い。あるいは、図２２Ｉに示すように、細長い長方形の対向する２辺を外側に湾曲させた形状の遮光層１４１Ｎを用いても良い。あるいは、図２２Ｊに示すように、縦横比が異なる２つの長方形を直交する２方向に交差させた形状の遮光層１４１Ｐを用いても良い。さらに、図２２Ａ〜図２２Ｊの形状が複数の方向に回転していてもよい。
【０１６９】
本実施形態の遮光層１４１の平面形状は図２２Ａに示すような円形であるから、光拡散部１４０の側面１４０ｃ、すなわち反射面の断面形状も円形である。したがって、光拡散部１４０の側面１４０ｃで反射した光は３６０度、全ての方位に向けて拡散する。
これに対して、例えば図２２Ｂに示す正方形状の遮光層１４１Ｇであれば、正方形の各辺に垂直な方向に向けて光が拡散する。また、図２２Ｇに示す長方形状の遮光層１４１Ｌであれば、長辺に垂直な方向への光の拡散が短辺に垂直な方向への光の拡散よりも強くなる。
【０１７０】
そのため、辺の長さによって垂直方向（上下方向）と水平方向（左右方向）とで光の拡散の強さが異なる光拡散シートを実現できる。また、図２２Ｃに示す八角形状の遮光層１４１Ｈであれば、特に液晶表示装置で視野角特性が重要視されている垂直方向と水平方向と斜め４５度方向とに集中して光を拡散させることができる。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。
【０１７１】
[第７実施形態の第１変形例]
図２３Ａ及び図２３Ｂは、上記実施形態の光制御フィルムの第１変形例を示す模式図である。図２３Ａは本変形例の光制御フィルム１０７Ａの斜視図であり、図２３Ｂは本変形例の光制御フィルム１０７Ａの断面図である。
上記実施形態では、複数の遮光層１４１を基材３９の一面にそれぞれ独立して形成したが、図２３Ａ、図２３Ｂに示す光制御フィルム１０７Ａのように、複数の遮光層１４１Ａが少なくとも一部において連結していても良い。本変形例では、隣り合う２つの遮光層１４１Ａが連結しており、連結された遮光層１４１Ａの形成領域に形成された中空部１４３Ａも一部がつながる構成となっている。また、図２３Ｂに示すように、中空部１４３Ａが光拡散部１４０Ａによって塞がれていてもよい。
【０１７２】
この構成においても、光拡散部１４０Ａと基材３９との接触面積が十分に確保できるため、光拡散部１４０Ａと基材３９との密着力が強い。また、光拡散部１４０Ａが連結していると、光制御フィルム１０７Ａに入射した光が遮光層１４１Ａ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。
【０１７３】
[第８実施形態]
以下、本発明の第８実施形態について、図２４Ａ〜図２５Ｅを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第７実施形態と同一であり、基材に光散乱体が含まれている点が第７実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御フィルムについてのみ説明する。
図２４Ａ及び図２４Ｂは、本実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。図２４Ａは本実施形態の液晶表示装置１０１Ｂの斜視図であり、図２４Ｂは本実施形態の液晶表示装置１０１Ｂの断面図である。
図２５Ａ〜図２５Ｅは、光制御フィルムを、製造工程順を追って示す断面図である。
図２４Ａ〜図２５Ｅにおいて、第７実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１７４】
第７実施形態では、拡散フィルム５０が基材３９の他面（視認側の面）に配置されていた。これに対して、本実施形態の光制御フィルム１０７Ｂでは、図２４Ａ、図２５Ｂに示すように、基材に拡散フィルムが配置されておらず、基材そのものが拡散フィルムとして機能する。すなわち、基材１５０Ｂの内部に多数の光散乱体１５２Ｂが分散されている。
【０１７５】
本実施形態の光制御フィルム１０７Ｂの製造工程においては、最初に、図２５Ａに示すように、内部に多数の光散乱体１５２Ｂが分散された基材１５０Ｂを準備する。
【０１７６】
次いで、図２５Ｂに示すように、スピンコート法を用いて、この基材１５０Ｂ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、塗膜４４を形成する。次いで、上記の塗膜４４を形成した基材３９をホットプレート上に載置し、塗膜のプリベークを行う。
【０１７７】
次いで、露光装置を用い、複数の開口パターン１４６が設けられたフォトマスク１４５を介して塗膜４４に光Ｅを照射し、露光を行う。
【０１７８】
上記のフォトマスク１４５を用いて露光を行った後、専用の現像液を用いてブラックネガレジストからなる塗膜４４の現像を行い、乾燥し、図２５Ｃに示すように、平面形状が円形の複数の遮光層１４１を基材１５０Ｂの一面に形成する。
【０１７９】
次いで、図２５Ｄに示すように、スピンコート法を用いて、遮光層１４１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、塗膜４８を形成する。次いで、上記の塗膜４８を形成した基材１５０Ｂをホットプレート上に載置し、塗膜４８のプリベークを行う。
【０１８０】
次いで、基材１５０Ｂ側から遮光層１４１をマスクとして塗膜４８に拡散光Ｆを照射し、露光を行う。このとき、波長３６５ｎｍのｉ線、波長４０４ｎｍのｈ線、波長４３６ｎｍのｇ線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は６００ｍＪ／ｃｍ２とする。
露光工程では、平行光または拡散光を用いる。なお、本実施形態では、基材１５０Ｂの内部に光散乱体１５２Ｂが分散されているので、露光装置から射出された光は基材１５０Ｂを通過後に拡散光となって塗膜４８に到達する。
【０１８１】
そのため、基材１５０Ｂを所定のヘイズ値に設定することにより、拡散光Ｆとして基材１５０Ｂに照射する手段として、露光装置から射出された光の光路上に拡散板を配置する必要が無くなる。拡散光Ｆで露光を行うことにより、塗膜４８は、遮光層１４１の非形成領域から外側へ広がるように放射状に露光される。これにより、順テーパ状の中空部１４３が形成され、光拡散部１４０の中空部１４３と面する部分には逆テーパ状の側面が形成される。
その後、上記の塗膜４８を形成した基材１５０Ｂをホットプレート上に載置し、塗膜４８のポストエクスポージャーベイク（ＰＥＢ）を行う。
【０１８２】
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、ポストベークし、図２５Ｅに示すように、複数の中空部１４３を有する光拡散部１４０を基材１５０Ｂの一面に形成する。
以上の工程を経て、本実施形態の光制御フィルム１０７Ｂが完成する。
【０１８３】
最後に、完成した光制御フィルム１０７Ｂを、図２４Ｂに示すように、基材１５０Ｂを視認側に向け、光拡散部１４０を第２偏光板５に対向させた状態で、光学接着剤等を用いて液晶表示体６に貼付する。
以上の工程により、本実施形態の液晶表示装置１０１Ｂが完成する。
【０１８４】
本実施形態の液晶表示装置１０１Ｂによれば、基材１５０Ｂそのものが拡散フィルムとして機能するので、新たに粘着層や拡散フィルム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。また、光制御フィルム１０７Ｂの製造工程において基材１５０Ｂが拡散板としても機能するので、光拡散部１４０を形成する際に露光装置から射出された光の光路上に拡散板を配置する必要もない。よって、製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１８５】
[第９実施形態]
以下、本発明の第９実施形態について、図２６Ａ及び図２６Ｂを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第７実施形態と同一であり、光制御フィルムの遮光層の構成が第７実施形態と異なるのみである。したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御フィルムについてのみ説明する。
図２６Ａ及び図２６Ｂは本実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。図２６Ａは本実施形態の液晶表示装置１０１Ｃの斜視図であり、図２６Ｂは本実施形態の液晶表示装置１０１Ｃの断面図である。
また、図２６Ａ及び図２６Ｂにおいて、第７実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１８６】
第７実施形態では、複数の遮光層１４１は全て同一の寸法であった。これに対して、本実施形態の光制御フィルム１０７Ｃでは、図２６Ａに示すように、複数の遮光層１４１Ｃの寸法（直径）が異なっている。例えば複数の遮光層１４１Ｃの直径は１０μｍ〜２５μｍの範囲で分布している。すなわち、複数の遮光層１４１Ｃが複数種類の寸法を有している。また、複数の遮光層１４１Ｃは、第７実施形態と同様、平面的にランダムに配置されている。また、複数の中空部１４３Ｃのうち、少なくとも一つの中空部１４３Ｃの体積は他の中空部１４３Ｃの体積と異なっている。その他の構成は第７実施形態と同様である。
【０１８７】
本実施形態の場合、複数の遮光層１４１Ｃがランダムに配置されていることに加え、遮光層１４１Ｃの大きさも異なるため、光の回折現象によるモアレ縞をより確実に抑制することができる。また、少なくとも一つの中空部１４３Ｃの体積は他の中空部１４３Ｃの体積と異なっているため、遮光層の配置密度を高めて光拡散性を高めることができる。
【０１８８】
[第１０実施形態]
以下、本発明の第１０実施形態について、図２７を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、タッチパネルを備えた点が第１実施形態と異なるのみである。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２７は、本実施形態の液晶表示装置８４を示す断面図である。
なお、図２７において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１８９】
実施形態の液晶表示装置８４においては、図２７に示すように、バックライト２から光拡散シート７までの構成は第１実施形態と同一である。そして、光拡散シート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、光拡散シート７を構成する基材３９のことを「光拡散シート用基材」と称する。
【０１９０】
タッチパネル８５は、光拡散シート用基材３９の周縁部において両面テープ等の接着材８６によって光拡散シート用基材３９上に貼付されており、タッチパネル８５と光拡散シート用基材３９との間には接着材８６の厚さ分の間隙が形成されている。すなわち、タッチパネル８５と光拡散シート用基材３９との間には空気層８７が存在している。
【０１９１】
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。
【０１９２】
本実施形態では、静電容量方式のタッチパネル８５が用いられている。静電容量方式のタッチパネル８５では、例えばタッチパネル８５を平面視したときの位置検出用電極８９の４つの角部に微小な電圧が印加されている。位置検出用電極８９上方の任意の位置に指を触れると、指を触れた点が人体の静電容量を介して接地される。これにより、接地点と４つの角部との間の抵抗値に応じて各角部での電圧が変化する。位置検出回路がこの電圧変化を電流変化として計測し、その計測値から接地点、すなわち指が触れた位置を検出する。
なお、本実施形態に適用可能なタッチパネルは静電容量方式に限ることはなく、抵抗膜方式、超音波方式、光学方式等、任意のタッチパネルが適用可能である。
【０１９３】
本実施形態の液晶表示装置８４によれば、第１実施形態と同様の光拡散シート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。
【０１９４】
図２８は光制御フィルムの製造装置の一例を示す概略構成図である。
図２８に示す製造装置１５０は、長尺の基材３９をロール・トゥー・ロールで搬送し、その間に各種の処理を行うものである。また、この製造装置１５０は、遮光層４１の形成に、上述のフォトマスク４５を用いたフォトリソグラフィー法に代えて、印刷法、インクジェット法を用いている。
【０１９５】
製造装置１５０の一端に基材３９を送り出す送出ローラー１５１が設けられ、他端には基材３９を巻き取る巻取ローラー１５２が設けられており、基材３９は送出ローラー１５１側から巻取ローラー１５２側に向けて移動する構成となっている。基材３９の上方には、送出ローラー１５１側から巻取ローラー１５２側に向けて印刷装置１５３、第１乾燥装置１５４、塗布装置１５５、現像装置１５６、第２乾燥装置１５７が順次配置されている。基材３９の下方には、露光装置１５８が配置されている。
【０１９６】
印刷装置１５３は、基材３９上に遮光層４１を印刷するためのものである。第１乾燥装置１５４は、印刷により形成した遮光層４１を乾燥させるためのものである。塗布装置１５５は、遮光層４１上に透明ネガレジストを塗布するためのものである。現像装置１５６は、露光後の透明ネガレジストを現像液によって現像するためのものである。第２乾燥装置１５７は、現像後の透明レジストからなる光拡散部４０が形成された基材３９を乾燥させるためのものである。この後さらに、光拡散部４０が形成された基材３９を第２偏光板５と貼り合わせ、光制御フィルムを偏光板と一体化させても良い。
【０１９７】
露光装置１５８は、基材３９側から透明ネガレジストの塗膜１４９、１５０の露光を行うためのものである。図２９Ａ、図２９Ｂは、製造装置１５０のうち、露光装置１５８の部分だけを取り出して示す図である。露光装置１５８は、図２９Ａに示すように、複数の光源１５９を備えており、基材３９の進行に伴って、各光源１５９からの拡散光Ｆの強度が徐々に弱くなる等、拡散光Ｆの強度が変化しても良い。あるいは、露光装置１５８は、図２９Ｂに示すように、基材３９の進行に伴って、各光源１５９からの拡散光Ｆの射出角度が徐々に変化しても良い。このような露光装置１５８を用いることにより、光拡散部４０の側面の傾斜角度を所望の角度に制御することができる。
【０１９８】
なお、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。
【０１９９】
最後に、完成した光制御フィルムを、図２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が完成する。
【０２００】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では、表示体として液晶表示装置の例を挙げたが、これに限ることなく、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等に本発明を適用しても良い。
【０２０１】
また、上記実施形態では、光制御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、光制御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、光制御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、光制御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、光制御フィルムと偏光板とが接触することはない。
【０２０２】
また、上記実施形態における光制御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。
【０２０３】
また、上記実施形態では、光拡散部を、中心軸を挟んで対称な形状としたが、必ずしも対称な形状でなくても良い。例えば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。
【０２０４】
また、光散乱体を含む層が複数あっても良い。
その他、光拡散部や遮光層の配置や形状、光制御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。
【産業上の利用可能性】
【０２０５】
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。
【符号の説明】
【０２０６】
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，８４…液晶表示装置（表示装置）、２…バックライト（光源）、４…液晶パネル（光変調素子）、６…液晶表示体（表示体）、７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆ，１０７，１０７Ａ，１０７Ｂ，１０７Ｃ…光制御フィルム（光拡散部材、視野角拡大部材）、３９，５０Ｂ，１５０Ｂ…基材、４０，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈ，４０Ｉ，４０Ｊ，４０Ｋ，４０Ｌ，４０Ｍ，４０Ｎ，４０Ｐ，１４０，１４０Ａ，１４０Ｃ…光拡散部、４０ａ，４０Ｃａ，４０Ｄａ，４０Ｅａ，４０Ｆａ，１４０ａ，１４０Ｃａ…光射出端面、４０ｂ，４０Ｃｂ，４０Ｄｂ，４０Ｅｂ，４０Ｆｂ，１４０ｂ，１４０Ｃｂ…光入射端面、４０ｃ，４０Ｃｃ，４０Ｅｃ，４０Ｄｃ，１４０ｃ，１４０Ｃｃ…側面、４１，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅ，４１Ｆ，１４１，１４１Ａ，１４１Ｃ，１４１Ｇ，１４１Ｈ，１４１Ｉ，１４１Ｊ，１４１Ｋ，１４１Ｌ，１４１Ｍ，１４１Ｎ，１４１Ｐ…遮光層、４８…塗膜（ネガ型感光性樹脂層），５２，５２Ｂ，１５２Ｂ…光散乱体，８５…タッチパネル（情報入力装置）。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図１９Ｅ】
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【図１９Ｆ】
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【図１９Ｇ】
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【図１９Ｈ】
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【図１９Ｉ】
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【図１９Ｊ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２１Ｅ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２２Ｅ】
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【図２２Ｆ】
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【図２２Ｇ】
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【図２２Ｈ】
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【図２２Ｉ】
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【図２２Ｊ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２５Ｅ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３０Ｃ】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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