光扩散部件和其制造方法、显示装置的制作方法

专利名称：光扩散部件和其制造方法、显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光扩散部件和其制造方法、显示装置。本发明要求基于2011年3月3日在日本提出的专利申请2011-046262号的优先权，在此引用其内容。
背景技术：
作为以便携式电话机等为代表的便携型电子设备或电视、个人电脑等的显示器，液晶显示装置被广泛使用。但是，一直以来已知的是，一般的液晶显示装置虽然从正面的视认性优异，但是视野角狭窄，为了扩大视野角进行了各种研究。作为其中一种方法，考虑在显示体的观察侧设置用于使从液晶面板等显示体射出的光扩散的部件(以下称为光扩散部件)的结构。例如，在下述专利文献I中，公开了具备使透过厚度方向的光扩散的光扩散层的光扩散片。该光扩散片构成为，具有在一维方向并列地形成的截面为大致V字状的多个槽；和作为填充于槽的黑色液体或固体且折射率比光扩散层低的物质，槽在观察面侧V字状打开，V字的前端位于光扩散层中。现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利第3702328号公报

发明内容
上述专利文献I记载的光扩散片中，槽在一维方向并列地形成，因此光仅能沿一个轴方向扩散。此外，光扩散层具有规则的结构，因此，显示图像时会产生由光的干涉引起的莫尔干涉条纹，显示品质下降。本发明的目的在于提供一种通过使光向各个方向扩散从而能够扩大视野角的光扩散部件和其制造方法。此外，目的在于提供一种具有上述光扩散部件，显示品质优异的显
示装置。为了达成上述目的，本发明的一个方面的光扩散部件包括具有光透过性的基材；配置于上述基材的一个面的多个光扩散部，该光扩散部具有位于上述基材侧的光射出端面、和位于上述基材侧的相反侧且面积大于上述光射出端面的面积的光入射端面；位于上述光入射端面附近的连结部，其将上述多个光扩散部中的至少两个相邻的上述光扩散部彼此连结；和光吸收层，其形成在上述基材的一个面中的与上述光扩散部的形成区域不同的区域，从上述光扩散部的上述光入射端面到上述光射出端面的尺寸大于上述光吸收层的厚度。在本发明的一个方面的光扩散部中，上述连结部的总面积可以为上述多个光扩散部的上述光入射端面的总面积的30%以上。
在本发明的一个方面的光扩散部中，从上述基材的一个面的法线方向看，上述多个光扩散部可以非周期性地配置。在本发明的一个方面的光扩散部中，上述多个光扩散部可以配置成在上述多个光扩散部的间隙存在空气。在本发明的一个方面的光扩散部中，上述多个光扩散部中的至少一个光扩散部的上述光射出端面的尺寸可以与其它光扩散部的上述光射出端面的尺寸不同。在本发明的一个方面的光扩散部中，上述多个光扩散部中的至少一个光扩散部的侧面的倾斜角度可以与其它光扩散部的侧面的倾斜角度不同。在本发明的一个方面的光扩散部中，上述多个光扩散部中的至少一个光扩散部的侧面的倾斜角度可以根据位置的不同而不同。在本发明的一个方面的光扩散部中，从上述基材的一个面的法线方向看时上述光 扩散部的平面形状可以为大致圆形或大致多边形。在本发明的一个方面的光扩散部中，还可以具有反射防止层、偏振光滤光层、带电防止层、防眩处理层、防污处理层中的至少一个，该反射防止层、偏振光滤光层、带电防止层、防眩处理层、防污处理层中的至少一个设置于上述基材的上述一个面的相反侧的面。本发明的另一方面的光扩散部件的制造方法包括在具有光透过性的基材的一个面形成具有开口部的光吸收层；在上述基材的一个面上以覆盖上述光吸收层的方式形成具有光透过性的负型感光性树脂层；从形成有上述光吸收层和上述负型感光性树脂层的上述基材的一个面的相反侧的面，通过上述光吸收层的开口部对上述负型感光性树脂层照射扩散光；对上述扩散光的照射结束后的上述负型感光性树脂层进行显影，将在上述基材侧具有光射出端面、并在上述基材侧的相反侧具有面积比上述光射出端面的面积大的光入射端面的多个光扩散部，以至少一部分相邻的上述光扩散部彼此在上述光入射端面侧的至少一部分连结的方式，形成于上述基材的一个面。本发明又一方面的显示装置包括显示体；和设置于上述显示体的观察侧，且使从上述显示体入射的光的角度分布成为比入射前扩大的状态而射出光的视野角扩大部件，上述视野角扩大部件包括权利要求I上述的光扩散部件。在本发明的又一方面的显示装置中，在上述光扩散部件与上述显示体的观察侧之间还具有粘接层，上述连结部与上述粘接层接触，上述粘接层可以配置成在上述多个光扩散部间的间隙存在上述粘接层和空气。在本发明的又一方面的显示装置中，上述显示体具有形成显示图像的多个像素，上述光扩散部件的上述多个光扩散部中的相邻的光扩散部间的平均间隔可以小于上述显示体的上述像素间的间隔。在本发明的又一方面的显示装置中，在上述视野角扩大部件的观察侧可以设置有信息输入装置。在本发明的又一方面的显示装置中，上述显示体可以具有光源和对来自上述光源的光进行调制的光调制元件，上述光源可以射出具有指向性的光。在本发明的又一方面的显示装置中，所述显示体可以为液晶显示元件。发明效果根据本发明，能够提供通过使光向多个方向扩散而得到视野角的扩大的光扩散部件和其制造方法。此外，根据本发明，能够提供具有上述光扩散部件且显示品质优异的显示>J-U ρ α装直。


图IA是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置的立体图。图IB是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置的立体图。图2是本发明的第一实施方式的液晶显示装置的截面图。图3是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置中的液晶面板的截面图。图4Α是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置中的视野角扩大膜的截面图。图4Β是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置中的视野角扩大膜的平面图。图4C是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置中的视野角扩大膜的平面图。图5Α是用于说明本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的光扩散部的侧面中的光的反射的图。图5Β是用于说明本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的光扩散部的侧面中的光的反射的图。图6是表示本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的制造工序的流程图。
图7Α是表示本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的制造工序的立体图。图7Β是表示本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的制造工序的立体图。图7C是表示本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的制造工序的立体图。图7D是表示本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的制造工序的立体图。图7Ε是表示本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的制造工序的立体图。图8Α是用于说明本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的光扩散部的配置的图。图SB是用于说明本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的光扩散部的配置的图。图SC是用于说明本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的光扩散部的配置的图。图9是表示本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的制造装置的一个例子的立体图。图IOA是表示本发明的第一实施方式的制造装置的主要部分的立体图。图IOB是表示本发明的第一实施方式的制造装置的主要部分的立体图。图IlA是用于说明视野角扩大膜的作用的示意图。图IlB是用于说明视野角扩大膜的作用的示意图。图12Α是用于说明本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的效果的图。图12Β是用于说明本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的效果的图。图13是用于说明本发明的第一实施方式的视野角扩大膜的强度评价试验的方法的图。
图14是表示本发明的第二实施方式的液晶显示装置的截面图。图15A是表示本发明的第二实施方式的液晶显示装置的视野角扩大膜的截面图。图15B是表示本发明的第二实施方式的液晶显示装置的视野角扩大膜的截面图。图16A是用于说明本发明的第二实施方式的视野角扩大膜在曝光工序中的作用的图。 图16B是用于说明本发明的第二实施方式的视野角扩大膜在曝光工序中的作用的图。图17是表示本发明的第三实施方式的液晶显示装置的截面图。图18是表示本发明的第三实施方式的液晶显示装置的视野角扩大膜的图。图19是表示本发明的第四实施方式的液晶显示装置的截面图。图20是表示本发明的第四实施方式的液晶显示装置的视野角扩大膜的图。图21是表示本发明的第五实施方式的液晶显示装置的截面图。
具体实施例方式(第一实施方式)以下使用图IA 图13说明本发明的第一实施方式。在本实施方式中，作为显示体举出具有透过型的液晶面板的液晶显示装置的例子进行说明。另外，在以下的全部附图中，为了容易表示各构成要素，对于不同的构成要素以不同的尺寸比例进行表示。图IA是从斜上方(观察侧)观察本实施方式的液晶显示装置的立体图。图IB是从斜下方(背面侧)观察本实施方式的液晶显示装置的立体图。图2是本实施方式的液晶显示装置的纵截面图。如图1A、图IB和图2所示，本实施方式的液晶显示装置I (显示装置)包括液晶显示体6 (显示体)和视野角扩大膜7 (视野角扩大部件、光扩散部件)，该液晶显示体6 (显示体)包括背光源2 (光源)、第一偏光板3、液晶面板4、第二偏光板5。在图IA和图2中，不意性地将液晶面板4显示为一块板的形状，其详细构造在后面叙述。观察者从配置有视野角扩大膜7的图2中的液晶显示装置I的上侧观看显示。由此，在以下的说明中，将配置有视野角扩大膜7的一侧称为观察侧，将配置有背光源2的一侧称为背面侧。在本实施方式的液晶显示装置I中，从背光源2射出的光由液晶面板4进行调制，并利用调制后的光显示规定的图像、文字等。此外，当从液晶面板4射出的光透过视野角扩大膜7时，射出光的角度分布成为比入射至视野角扩大膜7之前更扩展的状态，光从视野角扩大膜7射出。由此，观察者能够以广视野角观看显示。以下说明液晶面板4的具体结构。此处，举出有源矩阵方式的透过型液晶面板的例子进行说明。但是，能够应用于本实施方式的液晶面板并不限于有源矩阵方式的透过型液晶面板。能够应用于本实施方式的液晶面板例如也可以是半透过型(透过、反射兼用型)液晶面板、反射型液晶面板。而且，能够应用于本实施方式的液晶面板也可以是各像素不具有切换用薄膜晶体管(Thin FilmTransistor,以下简称为TFT)的无源矩阵方式的液晶面板。
图3是液晶面板4的纵截面图。如图3所不，液晶面板4包括作为开关兀件基板的TFT基板9 ;与TFT基板9相对配置的彩色滤光片基板10 ;和夹持在TFT基板9与彩色滤光片基板10之间的液晶层11。液晶层11被封入由TFT基板9、彩色滤光片基板10、隔开规定的间隔使TFT基板9与彩色滤光片基板10贴合的框状的密封部件(未图示)包围的空间内。本实施方式的液晶面板4例如以VA(Vertical Alignment,垂直取向)模式进行显示。在液晶层11中使用介电常数各向异性为负的垂直取向液晶。在TFT基板9与彩色滤光片基板10之间，配置有用于将这些基板间的间隔保持为一定的球状的间隔物12。另外，关于显示模式，并不限于上述VA模式，也能够使用 TN(Twisted Nematic,扭转向列)模式、STN(Super Twisted Nematic,超扭转向列)模式、IPS(In-Plane Switching,面内开关)模式等。在TFT基板9中，作为显示的最小单位区域的像素(未图示)矩阵状地配置有多个。在TFT基板9中，多个源极总线(未图示)形成为相互平行地延伸，并且多个栅极总线(未图示)形成为相互平行延伸并且与多个源极总线正交。由此，在TFT基板9上，多个源 极总线和多个栅极总线形成为栅格状，被相邻的源极总线和相邻的栅极总线划分出的矩形形状的区域成为一个像素。源极总线与后述的TFT的源极电极连接，栅极总线与TFT的栅极电极连接。在构成TFT基板9的透明基板14的液晶层11侧的面上，形成有具有半导体层15、栅极电极16、源极电极17、漏极电极18等的TFT19。作为透明基板14，例如能够使用玻璃基板。在透明基板14上形成半导体层15，该半导体层15例如包括CGS (ContinuousGrain Silicon :连续晶粒娃)、LPS(Low-temperature Poly-Silicon :低温多结晶娃)、a -Si (Amorphous Silicon :非结晶娃)等半导体材料。此外，在透明基板14上以覆盖半导体层15的方式形成有栅极绝缘膜20。作为栅极绝缘膜20的材料，例如能够使用氧化硅膜、氮化硅膜、或它们的叠层膜等。在栅极绝缘膜20上以与半导体层15对置的方式形成有栅极电极16。作为栅极电极16的材料，例如能够使用W(钨)/TaN(氮化钽)的叠层膜、Mo (钥)、Ti (钛)、Al (铝)
坐寸ο在栅极绝缘膜20上以覆盖栅极电极16的方式形成有第一层间绝缘膜21。作为第一层间绝缘膜21的材料例如能够使用氧化硅膜、氮化硅膜、或它们的叠层膜等。在第一层间绝缘膜21上形成有源极电极17和漏极电极18。源极电极17经由贯通第一层间绝缘膜21和栅极绝缘膜20的接触孔22与半导体层15的源极区域连接。同样，漏极电极18经由贯通第一层间绝缘膜21和栅极绝缘膜20的接触孔23与半导体层15的漏极区域连接。作为源极电极17和漏极电极18的材料，能够使用与上述栅极电极16同样的导电性材料。在第一层间绝缘膜21上以覆盖源极电极17和漏极电极18的方式形成有第二层间绝缘膜24。作为第二层间绝缘膜24的材料，能够使用与上述第一层间绝缘膜21同样的材料，或者有机绝缘性材料。在第二层间绝缘膜24上形成有像素电极25。像素电极25经由贯通第二层间绝缘膜24的接触孔26与漏极电极18连接。由此，像素电极25将漏极电极18作为中继用电极与半导体层15的漏极区域连接。作为像素电极25的材料，例如能够使用IT0(Indium TinOxide,铟锡氧化物)、IZO(Indium Zinc Oxide,铟锌氧化物)等透明导电性材料。利用该结构，在通过栅极总线供给扫描信号，且TFT19成为导通状态时，通过源极总线供给至源极电极17的图像信号经由半导体层15、漏极电极18供给至像素电极25。此外，以覆盖像素电极25的方式在第二层间绝缘膜24上的整面形成有取向膜27。该取向膜27具有使构成液晶层11的液晶分子垂直取向的取向限制力。另外，作为TFT的类型，可以为图3所示的底栅型TFT，也可以为顶栅型TFT。另一方面，在构成彩色滤光片基板10的透明基板29的液晶层11侧的面上，依次形成有黑色矩阵30、彩色滤光片31、平坦化层32、对置电极33、取向膜34。黑色矩阵30具有在像素间的区域阻挡光的透过的功能，由将Cr (铬)、Cr/氧化Cr的多层膜等的金属、或碳粒子分散在感光性树脂中的光致抗蚀剂形成。彩色滤光片31中包括红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)各色的色素,在TFT基板9上的一个像素电极25中R、G、B中的任意一个的彩色滤光片31相对配置。平坦化层32由覆盖黑色矩阵30和彩色滤光片31的绝缘膜构成，具有使由黑色矩阵30和彩色滤光片31形成的台阶缓和的平坦化的功能。在平坦化层32上形成有对置电极33。作为对置电极33的材料，能够使用与像素电极25同样的透明导电性材料。此外，在对置电极33的整面形成有具有垂直取向限制力的取向膜34。彩色滤光片31 可以采用R、G、B三色以上的多色结构。如图2所示，背光源2包括发光二极管、冷阴极管等光源36 ;和利用从光源36射出的光的内部反射，向液晶面板4射出光的导光板37。背光源2可以是光源配置在导光体的端面的边光型，也可以是光源配置在导光体的正下方的正下方型。作为在本实施方式中使用的背光源2，优选使用控制光的射出方向以使光具有指向性的背光源，即所谓的指向性背光源。通过使用向后述的视野角扩大膜7的光扩散部中入射校准或大致校准的光的指向性背光源，能够使模糊减少，进而能够提高光的利用效率。通过使形成在导光板37内的反射图案的形状、配置等最佳化，能够实现上述指向性背光源。此外，在背光源2与液晶面板4之间，设置有作为偏光器起作用的第一偏光板3。此外，在液晶面板4与视野角扩大膜7之间，设置有作为检光器起作用的第二偏光板5。以下详细说明视野角扩大膜7。图4A是视野角扩大膜7的纵截面图。图4B是从观察侧观察视野角扩大膜7的平面图。图4C是从背面侧观察视野角扩大膜7的平面图。如图4A所示，视野角扩大膜7包括基材39 ;形成于基材39的一个面(与观察侧相反的一侧的面)的多个光扩散部40 ;和形成于基材39的一个面的黑色层41 (光吸收层)。如图2所不,该视野角扩大膜7以设置有光扩散部40的一侧朝向第二偏光板5、基材39 —侧朝向观察侧的姿势配置在第二偏光板5上。视野角扩大膜7利用粘接剂层8固定于液晶显示体6。作为基材39，优选使用例如三乙酰纤维素(TAC)膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)膜等透明树脂制造的基材。基材39在后述的制造工艺中，成为之后涂敷黑色层41、光扩散部40的材料时的基底，需要具备制造工艺中的热处理工序中的耐热性和机械强度。由此，作为基材39，除树脂制造的基材之外，也可以使用玻璃制造的基材等。但是，基材39的厚度优选薄至不会损害耐热性和机械强度的程度。其理由是，基材39的厚度越厚，越有可能产生显示的模糊。此外，基材39的全光线透过率优选依据JIS K7361-1的规定为90%以上。当全光线透过率为90%以上时，能够得到充分的透明性。在本实施方式中，作为ー个例子，使用厚度为ΙΟΟμπι的透明树脂制基材。光扩散部40例如由丙烯酸树脂、环氧树脂等具有透光性和感光性的有机材料构成。此外，光扩散部40的全光线透过率优选依据JIS Κ7361-1的规定为90%以上。当全光线透过率为90%以上时，能够得到充分的透明性。如图4Β和图4C所示，光扩散部40的水平截面(xy截面)的形状为圆形，成为光射出端面的基材39侧的面40a的面积小,成为光入射端面的与基材39相反的一侧的面40b的面积大,从基材39侧向与基材39相反的一侧，水平截面的面积逐渐变大。即，当从基材39侧看时，光扩散部40具有所谓的倒锥状的圆锥台状的形状。光扩散部40是视野角扩大膜7中的有利于光的透过的部分。S卩，入射至光扩散部40的光在光扩散部40的锥状的侧面40c全反射，在光扩散部40的内部以大致封闭的状态被导光而射出。如图4B和图4C所示，从基材39的主面的法线方向看时，多个光扩散部40随机配置。另外，X轴定义为液晶面板4的画面的水平方向，y轴定义为液晶面板4的画面的垂直方向，z轴定义为液晶显示装置I的厚度方向。在本实施方式中，多个光扩散部40并没有成为各个光扩散部40完全孤立的状态。如图4A和图4C所示，多个光扩散部40中的至少一部分的相邻的(至少两个)光扩散部40彼此的在光入射端面40b侧的至少一部分连结。连结的光扩散部40与没有连结的光扩散部40的配置可以为不规则的。此处，在各个光扩散部40的设计上的基本形状为圆形时，在以下的说明中，将延伸至圆形的外侧且使光扩散部40彼此连结的部分称为连结部42。在视野角扩膜7的整体中，使光扩散部40彼此连结的连结部42的总面积优选为多个光扩散部40的光入射端面40b的总面积的30%以上、100%以下。另外，在图IA和图IB中，省略了连结部42的图示，以免无法看清附图。如图4A所示，黑色层41形成在基材39的形成光扩散部40的一侧的面中的多个光扩散部40的形成区域以外的区域中。作为ー个例子，黑色层41由黑抗蚀剂等具有光吸收性和感光性的有机材料构成。此外，也可以使用Cr (铬)、Cr/氧化Cr的多层膜等金属膜。黑色层41的层厚设定为小于从光扩散部40的光入射端面40b到光射出端面40a的高度。本实施方式的情况下，黑色层41的层厚的ー个例子为150nm左右，从光扩散部40的光入射端面40b到光射出端面40a的高度的ー个例子是25 μ m左右。在多个光扩散部40之间的间隙中，在与基材39的ー个面相接的部分中存在黑色层41，在其下方存在空气43。在本实施方式中，在多个光扩散部40之间的间隙中，在黒色层41的下方存在空气43，但也可以存在其它气体。上述气体可以是惰性气体。具体来说，所述气体可以是氮气、氩气。在本实施方式的视野角扩大膜7的情况下，如图4C所示，全部的光扩散部40并非完全连结，在相邻的光扩散部40间的距离较远的位置，光扩散部40之间不连结，而存在开ロ 42a。由此，在将视野角扩大膜7贴合于液晶显示体6时，粘接剂从开ロ 42a渗入光扩散部40之间的间隙，在光入射端面40b侧形成粘接剂层8。此时，如图4A所示，以粘接剂层8不会填埋光扩散部40之间的全部间隙的方式调整粘接剂的量。即，当使光扩散部40的高度为tl、使粘接剂层8的厚度为t2吋，tl/t2 > I。由此，多个光扩散部40之间的间隙成为下述状态，在与基材39的ー个面相接的部分存在黑色层41，在光入射 端面40b侧存在粘接剂层8，在黑色层41与粘接剂层8之间存在空气43。
另外，优选基材39的折射率与光扩散部40的折射率大致相同。其理由是，例如当基材39的折射率与光扩散部40的折射率有很大不同时，从光入射端面40b射入的光将要从光扩散部40射出时，可能会在光扩散部40与基材39的界面产生不必要的光的折射、反射。其结果，存在不能够得到期望的视野角、射出光的光量減少等的可能性。如图2所示，视野角扩大膜7以基材39面向观察侧的方式配置，因此在圆锥台状的光扩散部40的两个相对面中，面积小的面成为光射出端面40a，面积大的面成为光入射端面40b。此外，光扩散部40的侧面40c的倾斜角(光射出端面40a与侧面40c所成的角)的ー个例子是80°左右。但是，光扩散部40的侧面40c的倾斜角度没有特别限定，只要是能够使入射光在从视野角扩大膜7射出时充分扩散的角度即可。如图5B所示，光扩散部40的侧面40c与光射出端面40a所成的角设定为超过相 对于光扩散部40的侧面40c的法线CL的临界角的角度Θ ’ (单位为度(° ))，使得与光轴OA平行或大致平行入射的光全反射。此外，在将光扩散部40的侧面40c与光射出端面40a相交的点作为点P、将与光轴OA平行的入射光VR的向侧面40c的入射点称为点Q、将相对于光射出端面40a的垂线中通过点Q的垂线与光射出端面40a相交的点称为R时，与光轴OA正交的光射出端面40a与光扩散部40的侧面40c所成的角度Θ能够以角QPR表示。此时，角PQR的值为(90-θ)°，因此，光扩散部40的侧面40c的傾斜角Θ与点Q处的入射光VR的入射角Θ ’为相同角度。由此，光扩散部40的侧面40c的倾斜角Θ形成为超过上述临界角的角度。在本实施方式的情况下，在相邻的光扩散部40间存在空气43，因此，当例如由透明丙烯酸树脂形成光扩散部40时，光扩散部40的侧面40c成为透明丙烯酸树脂与空气43的界面。此处，当用其它低折射率材料填充光扩散部40的周围时，与外部存在任何低折射率材料的情况相比，光扩散部40的内部与外部的界面的折射率差在存在空气43的情况下最大。由此，根据Snell(斯涅尔)法则，在本实施方式的结构中，临界角最小，光在光扩散部40的侧面40c全反射的入射角范围最广。结果，能够进一歩抑制光的损失，得到高亮度。如图5A的箭头LB和LC所示，以超过临界角的角度入射的入射光在侧面40c全反射，透过光扩散部40向观察者侧射出。此外，如图5A的箭头LA所示，没有入射至侧面40c而透过光扩散部40的入射光，直接向观察者侧射出。另ー方面，如图5A的箭头LD所示，以临界角以下的角度入射的入射光没有全反射，而是透过光扩散部40的侧面40c。在本实施方式的情况下，在光扩散部40的形成区域以外的区域中设置有黑色层41，因此，透过光扩散部40的侧面40c的光被黑色层41吸收。因此，不会产生显示的模糊、对比度的下降。但是，当透过光扩散部40的侧面40c的光增加时，产生光量的损失，不能够得到亮度高的图像。于是，在本实施方式的液晶显示装置I中，优选使用能够以不会以临界角以下的角度入射至光扩散部40的侧面40c的角度射出光的背光源，即所谓的具有指向性的背光源。接着，使用图6 图IOB说明上述结构的液晶显示装置I的制造方法。以下以视野角扩大膜7的制造エ序为中心进行说明。先说明液晶显示体6的制造エ序的概要，首先，分别制作TFT基板9和彩色滤光片基板10。之后，将TFT基板9的形成有TFT19的面与彩色滤光片基板10的形成有彩色滤光片31的面相对配置，将TFT基板9和彩色滤光片基板10经由密封部件贴合。之后，利用密封部件在被TFT基板9和彩色滤光片基板10包围的空间内注入液晶。然后，在这样形成的液晶面板4的两面，分别使用光学粘合剂等第一偏光板3、第二偏光板4。经由以上的エ序，完成液晶显示体6。另外，作为TFT基板9、彩色滤光片基板10的制造方法能够使用一直以来已知的方法，因此省略说明。首先，如图7A所示，准备IOcm见方且厚度为100 y m的三醋酸纤维素的基材39。使用旋转涂敷法，在该基材39的ー个面上，作为黑色层材料，涂敷含有碳的黑色负型抗蚀剂，形成膜厚150nm的涂敷44(图6的步骤SI)。接着，将形成有上述涂膜44的基板39载置在加热板上，以温度90°C进行涂膜的预烘烤。由此，黒色负型抗蚀剂中的溶剂挥发。接着，使用曝光装置，经由随机配置有多个遮光图案47的光掩膜45对涂膜44照射光，进行曝光(图6的步骤S2)。此时，使用利用波长365nm的i线、波长404nm的h线、 波长436nm的g线的混合线的曝光装置。曝光量为100mJ/cm2。在本实施方式的情况下,在下ーエ序中将黑色层41作为掩膜，进行透明负型抗蚀剂的曝光，形成光扩散部40，因此，光掩膜45的遮光图案47的位置与光扩散部40的形成位置对应。多个遮光图案47全部是直径20i!m的圆形图案，且随机配置。因此，相邻的遮光图案47间的间隔(间距)并不一定，但将多个遮光图案47间的间隔平均而得到的平均间隔为25 u m。遮光图案47的平均间隔优选小于液晶面板4的像素的间隔(间距)。由此，在像素内形成至少ー个光扩散部40，因此，在与例如移动设备等中使用的像素间距小的液晶面板组合时，能够达到广视野角化。此处，对设计随机配置有多个遮光图案47的光掩膜45的方法的一个例子进行说明。首先，如图8A所示，将光掩膜45的整体分割为纵向m个(例如6个)、横向n个(例如6个)所形成的mXn个(例如36个)区域46。接着，如图8B所示，在前ーエ序中分割而成的ー个区域46中，制作以使得与遮光图案47的形状对应的圆最密填充的方式配置的图案(图SB的左侧的图)。接着，使用随机函数，使例如将各圆的中心坐标等作为各圆的位置的基准的位置数据偏离，并制作多种(例如A、B、C三种图案)位置数据(图SB的右侧的三个图)。接着，如图SC所示，将在之前的エ序制作出的多种位置数据A、B、C随机分配在mXn个区域。例如，以位置数据A、位置数据B、位置数据C在36个区域46中随机出现的方式将各位置数据A、B、C分配给各区域46。由此，当按各个区域46观察光掩膜45时，各区域46的遮光图案47的配置与位置数据A、位置数据B、位置数据C中的任意一个的图案相符，在整个区域中全部的遮光图案47并不是完全随机配置。但是，当从光掩膜45的整体看时，多个遮光图案47随机配置。使用上述光掩膜45进行曝光之后，使用专用的显影液，进行由黑色负型抗蚀剂形成的涂膜44的显影，在100°C进行干燥，如图7B所示，将具有多个圆形的开ロ部41a的黑色层41形成在基材39的ー个面(图6的步骤S3)。圆形的开ロ部41a与以下的エ序的光扩散部40的形成区域对应。在本实施方式中，通过使用黑色负型抗蚀剂的光刻法形成黒色层41，但代替该结构，如果使用本实施方式的遮光图案47与光透过部反转的光掩膜，则也能够使用正性抗蚀剂。或者，也可以使用蒸镀法、印刷法等形成黑色层41。接着，如图7C所示，使用旋转涂敷法，在黑色层41的上表面涂敷由丙烯酸树脂构成的透明负型抗蚀剂作为光扩散部材料，形成膜厚25 y m的涂膜48 (图6的步骤S4)。接着，将形成有上述涂膜48的基材39载置在加热板上，以温度95°C进行涂膜48的预烘烤。由此，透明负型抗蚀剂中的溶剂挥发。
接着，如图7D所示，使基材39上下反转，从基材39侧将黑色层41作为掩膜对涂膜48照射扩散光F，进行曝光(图6的步骤S5)。此时，使用利用波长365nm的i线、波长404nm的h线、波长436nm的g线的混合线的曝光装置。曝光量为500mJ/cm2。此外，作为将从曝光装置射出的平行光作为扩散光F向基材照射的部件，例如在从曝光装置射出的光的光路上配置雾度50左右的扩散板即可。之后，将形成有上述涂膜48的基材39载置在加热板上，以温度95°C进行涂膜48的曝光后烘烤(PEB)。接着，使用专用的显影液进行由透明负型抗蚀剂形成的涂膜48的显影，在100°C进行后烘烤，如图7E所示，在基材39的ー个面形成多个光扩散部40(图6的步骤S6)。此吋，多个光扩散部40中至少一部分相邻的光扩散部40成为彼此的光入射端面40b侧的至少一部分经由连结部42(在图7E中省略图示)被连结的状态。作为使相邻的光扩散部40连结的方法，例如在设计图8A 图SC所示的光掩膜45时，使最終成为光扩散部40的遮光图案47充分接近地进行配置即可。而且，还可以以相邻的遮光图案47彼此重合的方式进行配置。或者也可以是，调整上述透明负型抗蚀剂形成的涂膜48的曝光条件、显影条件等，使得显影后在基材39的相反侧，光扩散部40彼此经由连结部42适宜地连结。以上，经由图6的步骤SI S6的エ序，完成本实施方式的视野角扩大膜7。视野角扩大膜7的全光线透过率优选为90%以上。当全光线透过率为90%以上时，能够得到充分的透明性，能够充分发挥对视野角扩大膜所要求的光学性能。全光线透过率依据JISK7361-1的規定。另外，在图7D所示的エ序中，说明了将基材39上下反转而从上方进行曝光的内容，但是根据制造装置的不同也可以不使基材39上下反转，采用从基材39侧进行曝光的结构即可。图9是表示视野角扩大膜7的制造装置的一个例子的概要结构图。图9所不的制造装置50对长条的基材39以棍对棍(roller to roller)的方式进行输送，在其间进行各种处理。此外，该制造装置50在形成黑色层41时，代替上述使用光掩膜45的光刻法，而使用印刷法。在制造装置50的一端设置有用于送出基材39的送出辊51，在另一端设置有用于卷取基材39的卷取辊52，采用基材39从送出辊51侧向卷取辊52侧移动的结构。在基材
39的上方，从送出辊51向卷取辊52侧依次配置有印刷装置53、第一干燥装置54、涂敷装置55、显影装置56、第二干燥装置57。在基材39的下方配置有曝光装置58。印刷装置53用于在基材39上印刷黑色层41。第一干燥装置54用于使通过印刷形成的黑色层41干燥。涂敷装置55用于在黑色层41上涂敷透明负型抗蚀剂。显影装置56用于利用显影液对曝光后的透明负型抗蚀剂进行显影。第二干燥装置57用于使形成有由显影后的透明抗蚀剂构成的光扩散部40的基材39干燥。之后，可以进ー步将形成有光扩散部40的基材39与第二偏光板5贴合,使视野角扩大膜7与偏光板一体化。曝光装置58用于从基材39侧进行透明负型抗蚀剂的涂膜48的曝光。图IOA和图IOB是仅将制造装置50中的曝光装置58部分取出以进行表示的图。如图IOA所示，曝光装置58具有多个光源59，可以以随着基材39的前进，来自各光源59的扩散光F的強度逐渐变弱等的方式，使扩散光F的强度变化。或者，如图9B所示，曝光装置58也可以是，随着基材39的前进，来自各光源59的扩散光F的射出角度逐渐变化。通过使用这样的曝光装置58，能够将光扩散部40的侧面40c的倾斜角度控制为期望的角度。
另外，在上述例子中，在形成黑色层41、光扩散部40时涂敷液状的抗蚀剂，但是也可以代替该结构，而在基材39的一个面贴合膜状的抗蚀剂。最后，如图2所示，将完成的视野角扩大膜7，以基材39面向观察侧、光扩散部40与第二偏光板5相対的状态，使用光学粘接剂等贴合于液晶显示体6。通过以上的エ序，完成本实施方式的液晶显示装置I。此处，使用图IlA和图11B，说明本实施方式的视野角扩大膜7具有的视野角扩大效果。如图IlA所示，从液晶显示体6射出并入射至视野角扩大膜7的光中，在光扩散部40的中心附近相对于光入射端面40b大致垂直入射的光LI，不在光扩散部40的侧面40c全反射，而直接进入并透过光扩散部40。此外，在光扩散部40的周缘部中相对于光入射端面40b大致垂直入射的光L2，以大于临界角的入射角入射至光扩散部的侧面40c，因此在光扩散部40的侧面40c全反射。之后，全反射后的光在光扩散部40的光射出端面40a进ー步折射，向与光射出端面40a的法线方向成大角度的方向射出。另ー方面，相对于光扩散部40的光入射端面40b倾斜入射的光L3，以小于临界角的入射角入射至光扩散部40的侧面40c，因此，透过光扩散部40的侧面40c，被光吸收层41吸收。如图IlB所示，通过以上的作用，相对于视野角扩大膜7大致垂直入射的光L1、L2，以与入射至视野角扩大膜7之前角度分布变大的状态从视野角扩大膜7射出。由此，即使观察者使视线从液晶显示体6的正面方向(法线方向)倾斜，也能够观看到良好的显示。特别是在本实施方式的情况下，光扩散部40的平面形状为圆形，因此在以液晶显示体6的画面的法线方向为中心的全部方位，角度分布都得以扩大。因此，观察者能够在全部的方位观看到良好的显示。即，通过使用该视野角扩大膜7能够扩大液晶显示体6的视野角。另ー方面，相对于视野角扩大膜7倾斜入射的光L3是倾斜透过液晶面板4的光，是与期望的相位延迟不同的光，是所谓的作为显示对比度下降的主要原因的光。本实施方式的视野角扩大膜7通过利用光吸收层41阻隔这样的光而能够提高显示的对比度。一般地，在使条纹、格子等的具有规则性的图案彼此重合的情况下，当各图案的周期稍有偏差时，会观看到干渉条纹图形(莫尔条纹)。例如，当使多个光扩散部矩阵状排列的视野角扩大膜和多个像素矩阵状排列的液晶面板重合时，在视野角扩大膜的光扩散部的周期图案与液晶面板的像素的周期图案之间产生莫尔条纹，可能导致显示品质下降。与此相対，根据本实施方式的液晶显示装置1，多个光扩散部40平面地随机配置，因此，不会由干与液晶面板4的像素的规则的排列之间的干涉而产生莫尔条纹，能够维持显示品质。此外，在形成光扩散部40的エ序中，假设从由透明负型抗蚀剂形成的涂膜48侧经由光掩膜照射光，则形成有微小尺寸的黑色层41的基材39与光掩膜的对准调整非常困难，难以避免产生错位。结果，如图12B所示，在光扩散部40与黑色层41之间产生间隙S，由于光从间隙S漏出而可能导致对比度下降。
与此相对，在本实施方式的情况下，以黑色层41作为掩膜从基材39的背面侧照射光，因此，光扩散部40以与黑色层41的开ロ部41a的位置自匹配(self aligned)的状态形成。结果，光扩散部40和黑色层41成为密接的状态，在它们之间不形成间隙，能够可靠地维持对比度。此外，在基材39没有设置黑色层41的情况下，入射至视野角扩大膜7的外部光散射。当发生外部光散射吋，明亮场所中的视认性下降，而且在黑显示时发生黒色看起来变白的“浮黒”，对比度下降，不能够进行良好的图像观察。为了防止这样的情况发生，在基材39配置黑色层41。进ー步，在本实施方式的情况下，一部分相邻的光扩散部40彼此经由连结部42连结，连结部42也有助于光的入射，因此，光入射面的面积相对于视野角扩大膜7的全面积的比例实质上増加。因此，能够提高视野角扩大膜7的光利用效率，提高光扩散率。此外，因为存在连结部42，因此粘接剂难以进入光扩散部40间的间隙，容易成为在光扩散部40间的 间隙中存在粘接剂和空气的状态。由此，光在光扩散部40的侧面40c全反射的入射角范围变大，结果能够进一歩抑制光的损失，得到高亮度。此外，光扩散部40彼此连结，由此在上述光学方面的效果之外，也能够得到机械強度方面的效果。即，在将视野角扩大膜7贴合于液晶显示体6时，粘接剂难以进入光扩散部40间的间隙。因此，能够使粘接剂充分地遍及视野角扩大膜7与液晶显示体6之间的空间，能够牢固地固定视野角扩大膜7和液晶显示体6。此外，在对视野角扩大膜7施加有外力的情况下，难以发生光扩散部40的破损或剥离，能够提高视野角扩大膜7的可靠性。本申请的发明者们进行了用于验证本实施方式的视野角扩大膜7的机械强度的提高效果的实验。实验方法是，如图13所示，在表面平滑的两块不锈钢板91之间夹入本实施方式的视野角扩大膜7，以对整面施加均匀的压力的方式以5. OX 10_3kg/cm2的压カ进行加压，并且以lcm/sec的速度进行剪力试验。此时，将连结部42的总面积相对于光扩散部40的光入射端面40b的总面积的比例改变为10%、30%、50%、80%、100%，对各个样品进行光扩散部40的外观检查。此外，以光扩散部40完全不连结的样品(连结部42的总面积相对于光扩散部40的光入射端面40b的总面积的比例为0% )作为比较例，进行其外观检查。在表I中表不其结果。[表I]
连结部的比例外观~ 有无缺损 比较例 0%X几乎全部的光扩散部存在缺损
实施例I 10%A一部分的光扩散部存在缺损
实施例2 30%〇无缺损
实施例3 50%〇无缺损
实施例4 80%O无缺损
权利要求
1.一种光扩散部件，其特征在于，包括 具有光透过性的基材； 配置于所述基材的一个面的多个光扩散部，该光扩散部具有位于所述基材侧的光射出端面、和位于所述基材侧的相反侧且面积大于所述光射出端面的面积的光入射端面； 位于所述光入射端面附近的连结部，其将所述多个光扩散部中的至少两个相邻的所述光扩散部彼此连结；和 光吸收层，其形成在所述基材的一个面中的与所述光扩散部的形成区域不同的区域， 从所述光扩散部的所述光入射端面到所述光射出端面的尺寸大于所述光吸收层的厚度。
2.如权利要求I所述的光扩散部件，其特征在于 所述连结部的总面积为所述多个光扩散部的所述光入射端面的总面积的30%以上。
3.如权利要求I所述的光扩散部件，其特征在于 从所述基材的一个面的法线方向看，所述多个光扩散部非周期性地配置。
4.如权利要求I所述的光扩散部件，其特征在于 所述多个光扩散部配置成在所述多个光扩散部的间隙存在空气。
5.如权利要求I所述的光扩散部件，其特征在于 所述多个光扩散部配置成在所述多个光扩散部的间隙存在气体。
6.如权利要求5所述的光扩散部件,其特征在于 所述气体是惰性气体。
7.如权利要求5所述的光扩散部件，其特征在于 所述气体是氮气或氩气。
8.如权利要求I所述的光扩散部件，其特征在于 所述多个光扩散部中的至少一个光扩散部的所述光射出端面的尺寸与其它光扩散部的所述光射出端面的尺寸不同。
9.如权利要求I所述的光扩散部件，其特征在于 所述多个光扩散部中的至少一个光扩散部的侧面的倾斜角度与其它光扩散部的侧面的倾斜角度不同。
10.如权利要求I所述的光扩散部件，其特征在于 所述多个光扩散部中的至少一个光扩散部的侧面的倾斜角度根据位置的不同而不同。
11.如权利要求I所述的光扩散部件，其特征在于 从所述基材的一个面的法线方向看时所述光扩散部的平面形状为大致圆形或大致多边形。
12.如权利要求I所述的光扩散部件，其特征在于 还具有反射防止层、偏振光滤光层、带电防止层、防眩处理层、防污处理层中的至少一个，该反射防止层、偏振光滤光层、带电防止层、防眩处理层、防污处理层中的至少一个设置于所述基材的所述一个面的相反侧的面。
13.一种光扩散部件的制造方法，其特征在于，包括 在具有光透过性的基材的一个面形成具有开口部的光吸收层； 在所述基材的一个面上以覆盖所述光吸收层的方式形成具有光透过性的负型感光性树脂层； 从形成有所述光吸收层和所述负型感光性树脂层的所述基材的一个面的相反侧的面，通过所述光吸收层的开口部对所述负型感光性树脂层照射扩散光； 对所述扩散光的照射结束后的所述负型感光性树脂层进行显影，将在所述基材侧具有光射出端面、并在所述基材侧的相反侧具有面积比所述光射出端面的面积大的光入射端面的多个光扩散部，以至少一部分相邻的所述光扩散部彼此在所述光入射端面侧的至少一部分连结的方式，形成于所述基材的一个面。
14.一种显示装置，其特征在于，包括 显示体；和设置于所述显示体的观察侧，且使从所述显示体入射的光的角度分布成为比入射前扩大的状态而射出光的视野角扩大部件， 所述视野角扩大部件包括权利要求I至12中的任一项所述的光扩散部件。
15.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于 在所述光扩散部件与所述显示体的观察侧之间还具有粘接层， 所述连结部与所述粘接层接触， 所述粘接层配置成在所述多个光扩散部间的间隙存在所述粘接层和空气。
16.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于 所述显示体具有形成显示图像的多个像素， 所述光扩散部件的所述多个光扩散部中的相邻的光扩散部间的平均间隔小于所述显示体的所述像素间的间隔。
17.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于 在所述视野角扩大部件的观察侧设置有信息输入装置。
18.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于 所述显示体具有光源和对来自所述光源的光进行调制的光调制元件， 所述光源射出具有指向性的光。
19.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于 所述显示体为液晶显示元件。
全文摘要
本发明提供光扩散部件和其制造方法、显示装置。该光扩散部件包括具有光透过性的基材、多个光扩散部、连结部和光吸收部。上述多个光扩散部具有位于上述基材侧的相反侧且面积大于上述光射出端面的面积的光入射端面，该多个光扩散部配置于上述基材的一个面。上述连结部将上述多个光扩散部中的至少两个相邻的上述光扩散部彼此连结，且位于上述光入射端面附近。上述光吸收层形成在上述基材的一个面中的与上述光扩散部的形成区域不同的区域。从上述光扩散部的上述光入射端面到上述光射出端面的尺寸大于上述光吸收层的厚度。
文档编号G02B5/02GK102654588SQ20121005192
公开日2012年9月5日 申请日期2012年3月1日 优先权日2011年3月3日
发明者前田强, 山本惠美, 菅野透 申请人:夏普株式会社