【0001】
【発明の技術分野】
本発明は、溝頂点の鋭利さと斜面の面精度に優れる横断面三角形の凹部を形成できる斜面形成方法、及び横方向の入射光を効率よく縦方向に光路変換して薄型軽量の液晶表示装置を形成しうる光学フィルムの製造方法に関する。
【0002】
【発明の背景】
従来、ストライプ状のプリズム構造からなる光出射手段を有するサイドライト型導光板を液晶表示パネルの視認側表面に配置してなるフロントライト式の反射型液晶表示装置が知られていた(特開平11−250715号公報)。斯かる光出射手段の形成は、板の表面をダイヤモンドバイト等で切削する機械加工方式や、三角形の投影マスクを走査させるドライエッチング方式にて行われていた。
【0003】
しかしながらストライプ状のプリズム構造では液晶パネルの画素と干渉してモアレが発生し、表示品位が低下しやすいこと、導光板が液晶パネルの前面に位置するフロントライト式では、外光の表面反射で液晶表示のコントラストが低下しやすく、また導光板の傷等の欠陥が目立ちやすいこと、さらに導光板の使用で嵩高・高重量化することなどの難点があった。
【0004】
【発明の技術的課題】
前記に鑑みて本発明者等は、微小サイズの凹部(溝)の多数を分散分布させてなる光出射手段による方式に想到した。これによれば、前記したモアレ問題や表面反射問題、欠陥による視認阻害問題や嵩高・高重量化問題などを容易に克服しうる。
【0005】
しかしながら、斯かる微小サイズの凹部を分散分布させてなる光出射手段を従来の方法で製造することが困難な問題点があった。すなわち機械加工では微小サイズの凹部を所定位置に精度よく分散分布させる断続構造を形成することが著しく困難であり、ダイヤモンド砥石を用いる方法でも断面形状が一定な凹部の断続構造を形成することは著しく困難である。また三角形の投影マスクを走査させるドライエッチング方法にても、凹部における溝頂点の鋭利さや斜面の面精度に乏しく光出射手段とした場合に輝度低下の原因となりやすい。
【0006】
前記に鑑みて本発明は、溝頂点の鋭利さや斜面の面精度に優れる微細凹部が位置精度よく分散分布して横方向の入射光を縦方向に効率よく光路変換する光出射手段を有する薄型軽量の光学フィルムが得られる方法の開発を課題とする。
【0007】
【課題の解決手段】
本発明は、投影マスクを介してレーザー光を照射し、その投影マスクより透過したレーザー光を、投影像を作り出す光学機器を介しその大きさを制御して高分子膜に照射しつつその高分子膜の形成材をレーザーエッチングにて部分的に除去するにあたり、前記の投影マスクを、不必要な透過光を遮蔽してレーザー光を四辺形に成形するレーザー光透過部を形成する少なくとも2枚の部分マスクで形成し、それら部分マスクの内の当該四辺形における対向する一対の辺を形成する部分マスクを当該レーザー光透過部が閉塞する方向に移動させる操作を介して、当該レーザー光透過部を四辺形にレーザー光を成形する状態から閉塞した状態として、当該高分子膜にその膜面での開口が方形状で、横断面形状が三角形の凹部を形成することを特徴とする斜面形成方法を提供するものである。
【0008】
また本発明は、前記の斜面形成方法において、レーザー光を長方形に成形するレーザー光透過部を形成する投影マスクとし、移動させる部分マスクを当該長方形の長辺を形成するものとして、それらの部分マスクを当該長方形の短辺と平行な方向に、かつ対向辺の一辺側の部分マスクを他辺側の部分マスクの1.1〜150倍の速度で移動させてレーザー光透過部を閉塞し、エッチングレート0.01〜5μm/パルスにてレーザーエッチングすることにより、高分子膜平面に対する傾斜角が35〜48度の光路変換斜面と、50〜90度未満の立面とを具備する横断面形状が三角形で、高分子膜面での開口が矩形状の凹部を形成する操作を繰り返して、当該凹部の複数を当該高分子膜の片面に不連続に分布させてなる光出射手段を形成することを特徴とする光学フィルムの製造方法を提供するものである。
【0009】
さらに本発明は、前記の方法で製造した光学フィルムの光出射手段を形成した面上に、電気鋳造により金属層を形成した後、その金属層と光学フィルムを分離して金型を得ることを特徴とする光学フィルム形成用金型の製造方法、及びその光学フィルム形成用金型における光出射手段を形成しうる凸部を有する面に、放射線硬化型樹脂を密着させて、その光出射手段の形状を写した成形層を形成し、その成形層に放射線を照射して硬化させたのち金型より分離することを特徴とする光学フィルムの製造方法、並びに上記の方法により製造した光学フィルムを液晶セルの少なくとも片側に配置してなることを特徴とする液晶表示装置を提供するものである。
【0010】
【発明の効果】
本発明によれば、マスク移動を介したレーザー光透過部の閉塞にて形状精度に優れる凹部を形成できて、緩・急等の斜面の面精度(平面度ないし直線性)と、斜面の交点からなる溝頂点の鋭利さ(尖りの鋭さ)に優れており、微細構造の凹部も位置精度よく分散分布させることができて、横方向の光を縦方向に効率よく光路変換する光出射手段を有する光学フィルムを得ることができる。
【0011】
また前記の光学フィルムを用いて液晶表示パネルの側面や角部より入射させた光を効率よく視認方向に光路変換して薄型軽量で明るく、見易い表示の液晶表示装置を形成することができる。特に電鋳方式で形成した金型を介し放射線硬化型樹脂を所定形状に成形して硬化処理する方法では、所定の光出射手段を有する光学フィルムを効率よく得ることができる。
【0012】
【発明の実施形態】
本発明による斜面形成方法は、投影マスクを介してレーザー光を照射し、その投影マスクより透過したレーザー光を、投影像を作り出す光学機器を介しその大きさを制御して高分子膜に照射しつつその高分子膜の形成材をレーザーエッチングにて部分的に除去するにあたり、前記の投影マスクを、不必要な透過光を遮蔽してレーザー光を四辺形に成形するレーザー光透過部を形成する少なくとも2枚の部分マスクで形成し、それら部分マスクの内の当該四辺形における対向する一対の辺を形成する部分マスクを当該レーザー光透過部が閉塞する方向に移動させる操作を介して、当該レーザー光透過部を四辺形にレーザー光を成形する状態から閉塞した状態として、当該高分子膜にその膜面での開口が方形状で、横断面形状が三角形の凹部を形成するものである。
【0013】
前記方法の工程例を図1、2に示した。1がレーザー発振器、2、3が投影マスクを形成する部分マスク、21、31がレーザー光を四辺形に成形するレーザー光透過部を形成する開口部、4がレーザー光の投影像41を作り出す光学機器としてのレンズ、5がレーザー光の照射を受ける高分子膜、51が高分子膜5に形成した凹部である。
【0014】
なお2A、3Aは部分マスク2、3を固定保持するマスクステージ、6は高分子膜5を固定保持するワークステージである。図例のマスクステージ2A、3A及びワークステージ6は、図外の駆動源を介しそれぞれ独立して、三次元直交座標に基づくX軸、Y軸及びZ軸の各軸方向に移動でき、かつX軸、Y軸及びZ軸の各軸において軸回転可能である。
【0015】
従ってマスクステージ2Aの前記各軸方向における移動又は/及び軸回転を介して、部分マスク2の位置と配置角度を部分マスク3と高分子膜5とは独立に制御することができる。部分マスク3についてもマスクステージ3Aを介して同様に部分マスク2と高分子膜5とは独立に制御することができる。
【0016】
またワークステージ6の前記各軸方向における移動又は/及び軸回転を介して、高分子膜5の位置と配置角度を部分マスク2と部分マスク3とは独立に制御することができる。なおレーザー発振器1と光学機器4は、独立して前記各軸方向における移動と軸回転が可能となっており、マスクステージ2A、3A(部分マスク2、3)に対する位置と配置角度を制御できるようになっている。
【0017】
また図例では、レーザー発振器1と光学機器4は、投影マスク(2、3)に対する位置と配置角度を制御したのちは、凹部の形成に際してその状態が固定系として維持される。ただしそれらは、必要に応じマスクステージ2A又は/及びマスクステージ3Aと連動して、一体的に移動又は/及び軸回転可能に形成することもできる。
【0018】
前記により、レーザー光の照射方向に基づいて上下の位置関係で配置された部分マスク2、3において、レーザー発振器1に基づくレーザー光が、先ず部分マスク2における四辺形の開口部21より透過し、開口部以外の部分が他のレーザー光を不必要な光としてその透過を遮蔽して、そのレーザー光線像を部分マスク3に投影する。
【0019】
次に、部分マスク2を介して部分マスク3に投影されたレーザー光は、部分マスク3における四辺形の開口部31より透過し、開口部以外の部分が他のレーザー光を不必要な光としてその透過を遮蔽して、その透過光に基づくレーザー光線像の大きさがレンズ4を介し制御(縮小)されて、高分子膜5に照射され、その高分子膜の形成材がレーザー光によりエッチングされて消失し、除去される。
【0020】
前記の場合に図2に例示の如く、部分マスク2と部分マスク3をその各開口部21、31がレーザー光を四辺形に成形し、かつその四辺形の開閉用の対向辺を部分マスク2と部分マスク3が一辺ずつ分担するように配置してレーザー光透過部を形成し、そのレーザー光を四辺形に成形するレーザー光透過部を介し高分子膜5にレーザー光を照射しつつ(A:開始)、部分マスク2をそのマスクステージ2Aを介して図上右側に移動させ、かつ部分マスク3をそのマスクステージ3Aを介し図上左側に移動させてレーザー光透過部を閉塞する(B:終了)。なお図2ではレンズ4を介したレーザー光線像の制御系を省略している。
【0021】
前記の部分マスク2、3を介したレーザー光透過部の開(四辺形)状態から閉塞状態への操作により、その各部分マスクの移動距離に応じて高分子膜の形成材を連続的に除去でき、その場合にレーザー光の照射時間が長い位置(レーザー光透過量の積分値が多い位置)ほど、従ってレーザー光透過部の閉塞位置に近いほど深くエッチングされて、図2Bにおける如く目的とする横断面形状が三角形で高分子膜面での開口が方形状の凹部(溝)51が形成される。なお斯かる三角形や方形は、厳密なものでなくてもよく製造精度等に基づく変形が許容される。
【0022】
従って上記した部分マスク2、3の開口部21、31を介して形成したレーザー光透過部の如く、複数の部分マスクを用いてレーザー光透過部を変形可能に形成し、そのレーザー光透過部を介し高分子膜に照射する四辺形のレーザー光線像を制御して、具体的にはその四辺形における対向する一対の辺を形成する部分マスクを介したレーザー光透過部の閉塞動作により、その部分マスクの閉塞移動方向におけるレーザー光透過量の積分値を連続的に変化させて、形成される凹部の深さ方向における単位面積当たりのエッチング量を連続的に変化させ、それにより凹部における斜面を形成することができる。
【0023】
なお上記の図例では各部分マスクを1枚のマスクにて形成したが、2枚以上のマスクの組合せにて目的とする形態を形成する部分マスクとすることもできる。また図例では部分マスク2、3に設けた四辺形の開口部が上下で重畳する配置関係として、レーザー光を四辺形に成形するレーザー光透過部を形成したがレーザー光透過部は、投影マスクを形成する2枚又は3枚以上の部分マスクの全体を介して、レーザー光を四辺形に成形する開口形態が形成されればよい。
【0024】
従って例えば開口部を有しない短冊などからなる全遮蔽型の部分マスクの4枚を用いて投影マスクとし、それらを中央に四辺形の開口部が形成されるように口ノ字状に配置してレーザー光を四辺形に成形するレーザー光透過部を形成することもできる。またコノ字形やL字形の全遮蔽型の部分マスクの2枚、又はコノ字形とI字形の全遮蔽型の部分マスクの2枚を用いて投影マスクとし、それらを中央に四辺形の開口部が形成されるように口ノ字状に配置してレーザー光を四辺形に成形するレーザー光透過部を形成することもできる。
【0025】
前記の如く投影マスクは、レーザー光を四辺形に成形するレーザー光透過部を形成できる、適宜な形態を有する複数の部分マスクの組合せ体として形成することができる。その投影マスクを介して形成するレーザー光透過部の四辺形の大きさについては、特に限定はない。レーザー光透過部によるレーザー光透過像は、レンズ等の光学機器を介しその大きさを制御して、一般には縮小して高分子膜に照射することより、その過程でのサイズ制御も可能であり、従って前記四辺形の大きさは形成目的の凹部サイズに応じて適宜に決定することができる。
【0026】
またレーザー光透過部における四辺形の形態も任意であり、それを介して高分子膜上に形成する凹部のサイズや斜面形態などについても任意である。形成する凹部における斜面の角度は、レーザー光透過部の四辺形を閉塞する際の部分マスクの移動速度や照射するレーザー光の強さや量などにて制御することができる。レーザー光の照射量を一定として単位時間当たりのエッチング量を一定とし、部分マスクを一定速度で移動させることにより、傾斜角が一定な斜面を形成することができる。
【0027】
従って部分マスクの当該閉塞移動の際にその速度を変えて、形成される斜面の傾斜角を変えることもでき、レーザー光照射量が一定の場合には移動速度を速くするほど傾斜角の小さい斜面を形成することができる。また部分マスクの当該閉塞移動の際にレーザー光の照射を停止したり断続させて、斜面の後に水平面が続く形態や、斜面間に水平面が介在する形態などとすることもできる。さらに部分マスクの当該閉塞移動の際にその移動させる複数の部分マスクの速度を同じとして同じ傾斜角の斜面も形成できるし、異なる速度として異なる傾斜角の斜面を形成することもできる。
【0028】
上記した斜面形成方法は、凹部が分散分布してなる光出射手段の形成に好ましく適用することができる。すなわち例えば図例では、ワークステージ6を介した高分子膜5の移動とレーザー照射の断続による、上記した凹部を形成するためのエッチング操作の繰り返しで、高分子膜の所定位置における形成材を部分的に除去して、凹部の複数が分散分布してなる光出射手段を形成することができる。またその場合に例えば、ワークスステージを介した高分子膜5の移動をランダムとしたり、さらにその移動距離に長短差をもたせることで、凹部がランダムに配置され、さらに分布密度が変化する状態の光出射手段を容易に形成することができる。
【0029】
前記において液晶表示装置等に好ましく用いうる光学フィルムは、図5Aに例示した如く、高分子膜5が形成する平面に対する傾斜角θ1が35〜48度の光路変換斜面aと、当該傾斜角θ2が50〜90度未満の立面bとを具備する横断面形状が三角形で、高分子膜面での開口が矩形状の凹部51の複数を高分子膜の片面に、不連続に分布させてなる光出射手段を有するものである。
【0030】
前記した凹部の形成は、例えば上記した斜面形成方法において、投影マスクを介したレーザー光透過部によるレーザー光の成形形状を長方形とし、そのレーザー光透過部を閉塞するために移動させる部分マスクを当該長方形の一対の長辺を形成する部分マスクとすると共に、それら対向辺の部分マスクを当該長方形の短辺と平行な方向に移動させてレーザー光透過部を閉塞し、かつその閉塞の際に当該対向辺の一辺側の部分マスクを他辺側の部分マスクの1.1〜150倍の速度で移動させ、エッチングレート(1ショット当たりのエッチング量)0.01〜5μm/パルスにてレーザーエッチングする方式などにより行うことがでる。
【0031】
すなわち、不必要な透過光を遮蔽してレーザー光を長方形に成形するレーザー光透過部を形成する少なくとも2枚の部分マスクで形成してなる投影マスクを介して、1パルス当たり0.01〜5μm、就中0.05〜4μm、特に0.1〜2μmの高分子膜がエッチングされる強さのレーザー光を照射し、その投影マスクより透過したレーザー光を、投影像を作り出す光学機器を介しレーザー光透過像の大きさを制御(縮小)して高分子膜に照射しつつ、前記の部分マスクの内の当該長方形の一対の長辺を形成する部分マスクをその一辺側/他辺側に基づき1.1〜150、就中1.5〜100、特に2〜70の速度比にて当該長方形の短辺と平行な方向に、かつ当該レーザー光透過部が閉塞する方向に移動させる操作を介して、当該レーザー光透過部を所定の長方形にレーザー光を成形する状態から閉塞した状態として高分子膜の形成材をレーザーエッチングにて部分的に除去することにより、高分子膜平面に対する傾斜角が35〜48度の光路変換斜面と50〜90度未満の立面とを具備する横断面形状が三角形で、高分子膜面での開口が矩形状の凹部を形成することができる。
【0032】
また光学フィルムは、前記の凹部形成方式を高分子膜上の異なる位置に繰り返し適用して、当該凹部の複数を高分子膜の片面に不連続に分布させて光出射手段を形成することにより得ることができる。なお前記の長方形や平行移動は、厳密なものでなくてもよく、製造精度等に基づく変形が許容される。
【0033】
上記において、レーザー発振器としては、例えばエキシマレーザーやYAGレーザー、CO2レーザーやフェムト秒レーザーなどの適宜なものを1種又は2種以上用いうる。就中、微細加工精度等の点より波長400nm以下の紫外領域のレーザー光が得られる発振器によるアブレーション加工が好ましい。形成される凹部の形状やサイズ、その分散分布の配置状態は、光学機器等を付加したレーザー加工機の解像力と位置決め精度に依存し、形成斜面の精度もレーザー加工機の発振周波数、及びステージ等を介した移動の速度と精度に依存するので、高精度の加工機を用いることが好ましい。
【0034】
投影マスクを形成する部分マスクとしては、金属などの紫外線遮蔽性材料からなる適宜なものを用いうる。石英等からなるガラス板上に金属や誘電体等の適宜な紫外線遮蔽性材料を蒸着し、必要に応じてその蒸着層をパターニングしてレーザー光透過部を形成してなるガラスマスクなども用いうる。
【0035】
前記のガラスマスクにおける蒸着材料としては、限定するものではないが、レーザー光に対する耐久性や解像力の点より、クロムやアルミニウム、モリブデンや誘電体多層膜などが好ましい。なお部分マスクは、上記したように2枚又は3枚以上のマスクで形成して、それらを重ねてレーザー光の照射に供することもできる。
【0036】
上記のように凹部の複数を分布させてなる光出射手段の形成に際しては、高分子膜が移動させられるが、その場合、投影マスクないしそれを形成する部分マスクと高分子膜の両方を同期させて移動させる方式も採ることができる。
【0037】
高分子膜としては、電気絶縁性を示してレーザー光でエッチングできる適宜な材質からなるものを用いることができ、特に限定がない。一般には高分子フィルムが用いられる。就中、紫外域のレーザー光による加工性の点よりは、アクリル系やメタクリル系やウレタン系等の紫外線硬化樹脂などからなる紫外線吸収性のものが好ましい。また可視光域の透過率に優れるものが好ましい。
【0038】
ちなみに前記高分子膜の例としては、ポリエステル系樹脂やエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂やポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂やポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂やABS樹脂、アクリル系樹脂やセルロース系樹脂、ポリカーボネート系樹脂やシリコーン系樹脂、ノルボルネン系樹脂等からなる塗工膜やフィルムなどがあげられる。
【0039】
また特開2001−343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマー、例えば(A)側鎖に置換又は/及び非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、(B)側鎖に置換又は/及び非置換のフェニル基並びにニトリル基を有する熱可塑性樹脂との前記A、Bを含有する樹脂組成物からなる塗工膜やフィルムなどよりなる高分子膜もあげられる。
【0040】
ちなみに前記した樹脂組成物の具体例としては、イソブテンとN−メチルマレイミドからなる交互共重合体とアクリロニトリル・スチレン共重合体とを含有するものがあげられる。フィルムは、樹脂組成物の押出成形などにて形成することができる。
【0041】
耐熱性や耐薬品性、レーザー加工性の点より好ましい高分子膜は、熱硬化性樹脂、特にポリイミド系樹脂からなる高分子フィルムである。高分子膜の厚さは、任意であるが加工時のハンドリング性や、形成される凹部におけるエッジ部分のシャープさ、加工表面のフラット性などの点より500μm以下、就中10〜200μmが好ましい。なお高分子膜は、必要に応じガラス基板上や金属板上に保持して、ワークステージ上に配置することもできる。
【0042】
光学フィルムは、上記した方法で一体ずつ製造することができる。量産性等の点より光学フィルムの好ましい製造方法は、上記の方法で得た光学フィルムを母型に用いて、光学フィルム形成用の金型を製造し、その金型を用いて光学フィルムを量産する方法である。
【0043】
前記の方法は例えば、母型となる光学フィルムの光出射手段を形成した面上に電気鋳造により金属層を形成した後、その金属層と光学フィルムを分離して光学フィルム形成用の金型を製造し、その金型における光出射手段を形成しうる凸部を有する面に、放射線硬化型樹脂を密着させて、その光出射手段の形状を写した成形層を形成し、その成形層に放射線を照射して硬化させたのち、製造された光学フィルムを金型より分離する方法などにより実施することができる。
【0044】
前記方法の工程例を図5に示した。図例は、金型の形成(A〜C)から、光学フィルムの形成(D、E)までを示している。図例の如く光学フィルム8は、所定の凸部71を有する金型7を介して、フィルム面に対する傾斜角θ1が35〜48度の光路変換斜面aを具備する凹部の複数からなる光出射手段を成形することにより形成される。
【0045】
金型7の形成は、図5Bの例の如く、所定の凹部51の複数からなる光出射手段を設けた高分子膜(光学フィルム)5に、電気鋳造法を適用することにより行われる。これにより図5Cの例の如く、高分子膜5に設けた凹部51に高精度に対応した凸部71を有する金型7を形成することができる。
【0046】
前記の電気鋳造法としては、高分子膜の凹部を設けた側に金属を充填して、高分子膜の当該凹部を設けた側の面形状を写したレプリカを有する金属層からなる金型を形成する、従来に準じた方法を適用することができる。従って金属層の形成に際しては高分子膜の凹部を設けた側に導電膜が設けられるが、その導電膜の形成についても従来に準じた方法を適用することができる。
【0047】
金型を形成する金属の種類については特に限定はなく、一般には例えば金や銀、銅や鉄、ニッケルやコバルト、あるいはそれらの合金類などが用いられ、窒化物やリン等を添加したものなどであってもよい。用いる金属種は、1種でもよし、2種以上であってもよく、また異種金属を積層してなる金型を形成することもできる。
【0048】
金型として形成する金属層の厚さは、適宜に決定してよい。高分子膜と分離する際の破損防止や、光学フィルム形成時のハンドリング性などの点より、凸部を有しない部分の厚さが0.02〜3mm程度の金属層からなる金属箔ないし金属板による金型としたものが好ましい。
【0049】
光学フィルム8の形成は、例えば図5Dの例の如く、放射線硬化型樹脂を必要に応じ透明フィルム等に塗布して支持した状態で、金型7の凸部71を形成した面に密着させて、放射線硬化型樹脂層に金型の凸部形成側の表面形状を写し、それにより当該表面形状を写した成形層を形成し、それに放射線を照射して成形層を硬化させ、その成形硬化層8を金型7から分離することにより行われる。
【0050】
前記により、図5Eの如く、金型の凸部形成側の表面形状に高精度に対応した凹部81と表面形状を有する、従って母型の高分子膜5における光出射手段を高精度に再現してなる、フィルム面に対する傾斜角θ1が35〜48度の光路変換斜面aと、当該傾斜角θ2が50〜90度未満の立面bとを具備し、横断面形状が三角形で、フィルム面での開口が矩形状の凹部81の複数が片面に、不連続に分布してなる光出射手段を有する光学フィルム8が得られる。
【0051】
前記において光学フィルムの好ましい製造方法は、変形性の金型を円柱状ないし円筒状の円形回転体の外周に捲着し、その回転体を介し金型を回転させながらその回転下の金型に、長尺の透明フィルムに設けた放射線硬化型樹脂の塗布層を順次圧着して金型の表面形状を写した成形層を連続的に形成しつつ、その成形層に透明フィルムを介し放射線を照射して、光学フィルムを連続的に製造する方法である。
【0052】
本発明方法による光学フィルム5(8)は、図3、4の例の如く高分子膜5又はフィルム(8)が形成する平面に対する傾斜角が35〜48度の光路変換斜面と、50〜90度未満の立面とを具備し、横断面形状が三角形で、高分子膜面又はフィルム面での開口が矩形状の凹部51(81)の複数が片面に、不連続に分布してなる光出射手段を有するものである。その光出射手段は、凹部の斜面が上記のように部分マスクのレーザー光透過部閉塞動作に基づくことより、レーザ光透過光量の積分値が形成溝の頂点まで良好な直線性で以て連続変化して、溝頂点の鋭利さ及び立面を含む斜面の直線性(平面性)に優れ、長辺方向の両端が鋭角に切り込まれた微小サイズの凹部を有して、光路変換斜面が反射効率に優れてその反射光が指向性に優れている。
【0053】
従って光学フィルムは、液晶セルの側面や角部より光源を介し入射させた光ないしその伝送光を、光路変換斜面を介し反射させて裏面側(光出射手段を有しない側)に、従って液晶表示パネルの視認方向に光路変換して出射させ、その出射光を液晶表示パネル等の照明光(表示光)として利用できることを可能とするものである。その場合、光学フィルムは通例、液晶セルの平面に沿う方向にその光出射手段の形成面が外側となるように配置される。
【0054】
上記において、必要に応じ放射線硬化型樹脂の支持に用いて、光学フィルムを形成することのある透明フィルムは、光源等を介して入射させる光の波長域に応じそれに透明性を示す適宜な材料の1種又は2種以上を用いて形成しうる。ちなみに可視光域では、例えば上記の高分子膜で例示したものなどで代表される透明樹脂や、熱、紫外線、電子線等で重合処理しうる硬化型樹脂などがあげられる。
【0055】
光路変換斜面への入射効率を高めて、明るくてその均一性に優れる表示の液晶表示装置を得る点より、透明フィルムの好ましい屈折率は、液晶セル、特にそのセル基板と同等以上、就中1.49以上、特に1.52以上である。またフロントライト方式とする場合の表面反射を抑制する点よりは1.6以下、就中1.56以下、特に1.54以下の屈折率であることが好ましい。なお斯かる屈折率は、可視光域の場合、D線に基づくことが一般的であるが、入射光の波長域に特異性等のある場合には前記に限定されず、その波長域に応じることもできる(以下同じ)。
【0056】
輝度ムラや色ムラを抑制して、表示ムラの少ない液晶表示装置を得る点より好ましい透明フィルムは、複屈折を示さないか、複屈折の小さいもの、就中、面内の平均位相差が50nm以下のものである。位相差の小さい透明フィルムとすることにより、光学フィルム等を介した直線偏光が入射した場合に、その偏光状態を良好に維持できて表示品位の低下防止に有利である。
【0057】
表示ムラ防止の点より、透明フィルムにおける面内の好ましい平均位相差は、30nm以下、就中20nm以下、特に10nm以下であり、その位相差の場所毎のバラツキが可及的に小さいものがより好ましい。さらに透明フィルムに発生する内部応力を抑制して、その内部応力による位相差の発生を防止する点よりは、光弾性係数の小さい材料からなる透明フィルムが好ましい。加えて透明フィルムの厚さ方向の平均位相差も50nm以下、就中30nm以下、特に20nm以下であることが表示ムラ防止等の点より好ましい。
【0058】
斯かる低位相差の透明フィルムの形成は、例えば既成のフィルムを焼鈍処理する方式等にて、内部の光学歪みを除去する方式などの適宜な方式にて行いうる。好ましい形成方式は、キャスティング方式にて位相差の小さい透明フィルムを形成する方式である。透明フィルムにおける前記の位相差は、可視域の光、特に波長550nmの光に基づくものであることが好ましい。
【0059】
なお上記した面内の平均位相差は、(nx−ny)×dにて定義され、厚さ方向の平均位相差は、{(nx+ny)/2−nz}×dにて定義される。ただしnxは、フィルム面内において最大の屈折率を示す方向の平均屈折率、nyは、フィルム面内においてnx方向に直交する方向の平均屈折率、nzは、フィルムの厚さ方向の平均屈折率、dはフィルムの平均厚さを意味する。
【0060】
透明フィルムは通例、単層物として形成されるが、同種又は異種の材料からなる積層体などとして形成されていてもよい。透明フィルムの厚さは、適宜に決定できて特に限定はないが、薄型軽量化等の点よりは5〜500μm、就中10〜300μm、特に20〜100μmが好ましい。斯かる厚さとすることで打ち抜き処理等によるサイズ加工も容易に行うことができる。
【0061】
光学フィルムに設ける光出射手段は、モアレの防止等の点より図3、4の例の如く、高分子膜5又はフィルム8が形成する平面に対する傾斜角が35〜48度の光路変換斜面と、50〜90度未満の立面とを具備し、横断面形状が三角形で、高分子膜面又はフィルム面での開口が矩形状の凹部51、81の複数が片面に、不連続に分布したものとして形成される。
【0062】
横断面三角形の凹部は、サイズの小型化による視覚性の低減や製造効率などの点より有利である。凹部は、高分子膜内又は光学フィルム内に凹んでいること(溝)を意味する。また横断面は、凹部における光路変換斜面に対する横断面を意味する。なお横断面に基づく三角形は、上記したように厳密な意味ではなく、面の角度変化や面の交点からなる角(溝頂点)における加工精度に基づく丸み等は許容されるが、本発明においてはその加工精度に優れている。
【0063】
前記により、液晶セルの側面等に配置した光源による側面方向からの入射光ないしその伝送光を、光路変換斜面aを介し光学フィルムの光出射手段を有しない裏面側に光路変換して、液晶セル等に対し法線方向の指向性に優れる光を、光源光の利用効率よく出射させることができる。
【0064】
光路変換斜面の当該傾斜角が35度未満では、液晶表示パネルより出射する表示光の角度が30度を越えることとなり、視認に不利となる。一方、光路変換斜面の当該傾斜角が48度を超えると、全反射されずに斜面から光洩れが生じやすくなり、光利用効率が低下する。
【0065】
前記において光路変換斜面による反射方式に代えて、表面を粗面化した光出射手段による散乱反射方式とした場合には、垂直な方向に反射しにくく液晶表示パネルから正面方向より大きく傾いた方向に出射されて液晶表示が暗く、コントラストに乏しくなる。
【0066】
光路変換斜面を介し効率よく全反射させて、光出射手段を有しない側より、高分子膜面又はフィルム面の法線方向に指向性よく出射させ、液晶セルを効率よく照明して明るくて見やすい液晶表示を達成する点より、光路変換斜面の好ましい当該傾斜角θ1は、38〜45度、就中40〜43度である。
【0067】
光出射手段は、図3、4の例の如く、不連続に断続する凹部の複数を分散分布させたものとして形成される。凹部は、その光路変換斜面に基づいて図3の例の如く平行に分布していてもよいし、不規則に分布していてもよい。さらに図4の例の如く仮想中心に対してピット状(同心円状)に配置された分布状態にあってもよい。
【0068】
ちなみに前記したピット状配置の分布は、レーザー光を照射する際に、高分子膜の端面又はその外側に仮想中心を想定し、その仮想中心より派生する仮想の放射線に対して直交する方向に部分マスクのレーザー光透過部閉塞線が形成されるように凹部を設けることにより形成することができる。なお二箇所以上の仮想中心を想定して、その各仮想中心に対してピット状に分布配置した複数の凹部からなる光出射手段とすることもできる。
【0069】
複数の凹部の分散分布による配置状態は、その凹部の形態などに応じて適宜に決定することができる。上記したように光路変換斜面aは、照明モードにおいて光源による側面方向からの入射光を裏面方向に反射して光路変換するものであることより、斯かる光路変換斜面を具備する凹部を全光線透過率が75〜92%で、ヘイズが4〜20%となるように光学フィルムの片面に、不連続に分散分布させることが、光源を介した側面方向からの光を光路変換して液晶セルを効率よく照明する面光源を得て、明るくてコントラストに優れる液晶表示を達成する点より好ましい。
【0070】
斯かる全光線透過率とヘイズの特性は、凹部のサイズや分布密度等の制御にて達成でき、例えば光学フィルムにおける光出射手段の形成面に占める光出射手段の投影面積に基づく占有面積を1/100〜1/8、就中1/50〜1/10、特に1/30〜1/15とすることにより達成することができる。
【0071】
より具体的には凹部、ないしその光路変換斜面のサイズが大きいと、観察者にその斜面の存在が認識されやすくなって表示品位を大きく低下させやすくなり、液晶セルに対する照明の均一性も低下しやすくなることなども考慮して、高分子膜面での開口が矩形状の凹部において、その開口の長辺長が短辺長の3倍以上、就中5以上、特に8以上の凹部であることが好ましい。
【0072】
また光路変換斜面の長さを、凹部の深さの5倍以上、就中8以上、特に10以上の凹部とすることが好ましい。さらに光路変換斜面の長さは、500μm以下、就中200μm以下、特に10〜150μm、凹部の深さ及び幅は2μm〜100μm、就中5〜80μm、特に10〜50μmとすることが好ましい。なお前記の長さは、光路変換斜面の長辺長に基づき、深さは光学フィルムの光出射手段形成面を基準とする。また幅は、光路変換斜面の長辺方向と深さ方向とに直交する方向の長さに基づく。
【0073】
なお凹部を形成する面であって所定傾斜角の光路変換斜面aを満足しない面、すなわち光路変換斜面aに対向する立面bは、セル側面方向からの入射光を裏面より出射することに寄与するものではなく、表示品位や光伝送ないし光出射に可及的に影響しないことが好ましい。ちなみに立面の傾斜角θ2が小さいとフィルム面に対する投影面積が大きくなり、光学フィルムを視認側に配置するフロントライト方式による外光モードでは、その立面による表面反射光が観察方向に戻って表示品位を阻害しやすくなる。
【0074】
従って立面の傾斜角θ2は大きいほど有利であり、それによりフィルム面に対する投影面積を小さくできて全光線透過率の低下等を抑制でき、また光路変換斜面と立面による頂角も小さくできて表面反射光を低減でき、その反射光をフィルム面方向に傾けることができて液晶表示への影響を抑制することができる。斯かる点より立面の好ましい傾斜角θ2は、60度以上、就中70度以上、特に75〜90度未満である。
【0075】
凹部51(81)を形成する斜面は、直線面であることが好ましい。また凹部の断面形状は、その傾斜角等がシートの全面で一定な形状であってもよいし、吸収ロスや先の光路変換による伝送光の減衰に対処して光学フィルム上での発光の均一化を図ることを目的に、光が入射する側の側面から遠離るほど凹部を大きくしてもよい。
【0076】
また凹部を一定ピッチで分散分布させた光出射手段とすることもできるし、光が入射する側の側面から遠離るほど徐々にピッチを狭くして、凹部の分布密度を高くした光出射手段とすることもできる。さらに凹部の分布密度や配置位置等が不規則なランダムピッチによる光出射手段にて、光学フィルム上での発光の均一化を図ることもできる。ランダムピッチは、画素との干渉によるモアレの防止に特に有利である。よって光出射手段は、ピッチに加えて、形状等も異なる凹部の組合せからなっていてもよい。
【0077】
凹部における光路変換斜面は、液晶セルの側面方向より入射させる光の方向に対面していることが出射効率の向上の点より好ましい。従って線状光源を用いる場合の光路変換斜面は、一定の方向を向いていることが好ましい。また発光ダイオード等の点状光源を用いる場合の光路変換斜面は、その点状光源の発光中心の方向を向いていることが好ましい。
【0078】
凹部の断続端の形状等については特に限定はないが、その部分への入射光の低減化等による影響の抑制の点より、鋭角に掘り込まれたものであることが好ましく、従って上記の立面に準じて60〜90度の角度にあることが好ましい。
【0079】
また光学フィルムは、光出射手段を形成する凹部部分を除き、その表裏面が可及的に平滑な平坦面であること、就中±2度以下の角度変化、特に0度の平坦面であることが好ましい。またその角度変化が長さ5mmあたり1度以内であることが好ましい。斯かる平坦面とすることにより、フィルム面の大部分を角度変化が2度以下の平滑面とすることでき、液晶セルの内部を伝送する光を効率よく利用できて、画像を乱さない均一な光出射を達成することができる。
【0080】
上記したように凹部のピット状配置は、点状光源を液晶表示パネルの側面等に配置し、その点状光源による側面方向からの放射状の入射光ないしその伝送光を光路変換斜面aを介し光路変換して、光学フィルムを可及的に均一に発光させ、液晶セル等に対し法線方向の指向性に優れる光を光源光の利用効率よく光学フィルムから出射させることを目的とする。
【0081】
従って凹部のピット状配置は、点状光源の配置が容易となるように、光学フィルムの端面又はその外側に仮想中心が形成されるように行うことが好ましい。仮想中心は、同じ又は異なる光学フィルム端面に対して一箇所又は二箇所以上形成することができる。
【0082】
上記において、放射線硬化型樹脂の成形硬化層の形成に際し、支持用の透明フィルムを用いた場合、光学フィルムは、透明フィルムと当該成形硬化層とが固着一体化したものとして得ることもできるし、透明フィルムとは分離された状態の当該成形硬化層からなるものとして得ることもできる。透明フィルムと当該成形硬化層の分離は、例えば透明フィルムを剥離剤で表面処理する方式などの適宜な方式にて達成することができる。
【0083】
前記の成形硬化層を形成する放射線硬化型樹脂には、例えば上記した紫外線硬化型樹脂などの紫外線の照射、就中、紫外線又は/及び電子線の照射にて硬化処理できる適宜な樹脂の1種又は2種以上を用いることができ、その種類について特に限定はない。就中、光透過率に優れる成形硬化層を形成できる放射線硬化型樹脂が好ましい。
【0084】
また前記した固着一体化の場合、成形硬化層と透明フィルムの屈折率差が大きいと、界面反射等にて光の出射効率が大きく低下する場合がある。それを防止する点より、透明フィルムとの屈折率差が可及的に小さい、就中0.10以内、特に0.05以内の成形硬化層を形成できる放射線硬化型樹脂が好ましい。
【0085】
さらに前記の場合、透明フィルムよりも付加する成形硬化層の屈折率を高くすることが出射効率の点より好ましい。なお透明フィルム上に形成する放射線硬化型樹脂の塗布層の厚さは、金型における凸部の高さの1〜5倍、就中1.1〜3倍、特に1.2〜2倍が好ましいが、これに限定されない。
【0086】
本発明による光学フィルムは、その光出射手段(光路変換斜面)を介して、光源による側面方向からの入射光ないしその伝送光を視認に有利な垂直性に優れる方向(法線方向)に光路変換して、光の利用効率よく出射し、また外光に対しても良好な透過性を示すものとすることができて、例えば明るくて見やすい薄型軽量の反射型や透過型の外光・照明両用式の液晶表示装置などの種々の装置を形成することができる。
【0087】
液晶表示装置の形成は、例えば光学フィルムをその光出射手段を有する側が外側となるように、液晶セルの少なくとも片側に配置する方式などにより行うことができる。その場合、照明機構は、液晶セルの1又は2以上の側面や角部、特に光学フィルムを配置した側のセル基板の1又は2以上の側面や角部に、1個又は2個以上の光源を配置することにより形成することができる。また光学フィルムは、接着層を介し液晶セル等に接着することが明るい表示を達成する点より好ましい。
【0088】
前記の照明機構の形成に際し、ピット状配置の光出射手段を有する光学フィルムの場合には、点状光源による放射状入射光を効率よく利用して明るい表示を達成する点より、ピット状配置の光出射手段の仮想中心を含む垂直線上における液晶セルの側面に点状光源を配置することが好ましい。仮想中心に対応した点状光源の斯かる配置に際しては、光出射手段の仮想中心が光学フィルムの端面にあるかその外側にあるかに応じてセル基板の点状光源を配置する側を突出させる方式などの適宜な対応策を採ることができる。
【0089】
液晶セルの側面に配置する光源としては、適宜なものを用いることができる。例えば前記した発光ダイオード等の点状光源のほか、(冷,熱)陰極管等の線状光源、点状光源を線状や面状等に配列したアレイ体、あるいは点状光源と線状導光板を組合せて点状光源からの入射光を線状導光板を介し線状光源に変換するようにしたものなどが好ましく用いうる。
【0090】
また光源は、光学フィルムの光路変換斜面が対面することとなるセル側面に配置することが出射効率の点より好ましい。上記したピット状配置の場合も含めて光路変換斜面が光源に対して可及的に垂直に対面するように配置することにより光源を介した側面からの入射光を効率よく面光源に変換して、高効率に発光させることができる。なおピット状配置の場合には、光学フィルムにおける光出射手段の仮想中心に対応した1個所又は2個所以上に点状光源を配置することもできる。
【0091】
光源は、その点灯による照明モードでの視認を可能とするものであり、外光・照明両用式の液晶表示装置の場合に外光による外光モードにて視認するときには点灯の必要がないので、その点灯・消灯を切り替えうるものとされる。その切り替え方式には任意な方式を採ることができ、従来方式のいずれも採ることができる。なお光源は、発光色を切り替えうる異色発光式のものであってもよく、また異種の光源を介して異色発光させうるものとすることもできる。
【0092】
光源に対しては必要に応じ、発散光を液晶セルの側面に導くためにそれを包囲するリフレクタなどの適宜な補助手段を配置した組合せ体とすることもできる。リフレクタとしては、高反射率の金属薄膜を付設した樹脂シートや、白色シートや、金属箔などの適宜な反射シートを用いうる。リフレクタは、その端部をセル基板等の端部に接着する方式などにて光源の包囲を兼ねる固定手段として利用することもできる。
【0093】
液晶表示装置は一般に、液晶シャッタとして機能する液晶セルとそれに付随の駆動装置、フロントライト又はバックライト及び必要に応じての反射層や補償用位相差板等の構成部品を適宜に組立てることなどにより形成される。本発明においては、上記した光学フィルムと光源を用いて照明機構を形成する点を除いて特に限定はなく、従来のフロントライト型やバックライト型のものに準じて形成することができる。
【0094】
従って用いる液晶セルについては、特に限定はなく、セル基板間に封止材を介し液晶を封入し、その液晶等による光制御を介して表示光を得るようにした適宜な反射型や透過型のものを用いることができる。
【0095】
ちなみに前記した液晶セルの具体例としては、TN型液晶セルやSTN型液晶セル、IPS型液晶セルやHAN型液晶セル、OCB型液晶セルやVA型液晶セルの如きツイスト系や非ツイスト系、ゲストホスト系や強誘電性液晶系の液晶セル、あるいは内部拡散式等の光拡散型の液晶セルなどがあげられる。また液晶の駆動方式も例えばアクティブマトリクス方式やパッシブマトリクス方式などの適宜なものであってよい。
【0096】
フロントライト式で反射型の液晶表示装置では反射層の配置が必須であるが、その配置位置については、液晶セルの内側に電極を兼ねるものとして設けることもできるし、液晶セルの外側に設けることもできる。
【0097】
反射層についは、例えばアルミニウムや銀、金や銅やクロム等の高反射率金属の粉末をバインダ樹脂中に含有する塗工層や、蒸着方式等による金属薄膜の付設層、その塗工層や付設層を基材で支持した反射シート、金属箔や透明導電膜、誘電体多層膜などの従来に準じた適宜な反射層として形成することができる。透過型の液晶表示装置で外光・照明両用式のものとする場合に、光学フィルムの外側に配置する反射層についても前記に準じて適宜なものとすることができる。
【0098】
一方、透過型の液晶表示装置は、液晶セルの視認背面側に光学フィルムをバックライトを構成するものとして配置することにより形成しうる。その場合、光出射手段の背面側(外側)に反射層を設けることにより、光路変換斜面等から洩れる光を反射させて液晶セルの方向に戻すことでセル照明に利用でき、輝度の向上を図ることができる。
【0099】
前記の場合、その反射層を拡散反射面とすることで、反射光を拡散させて正面方向に向けることができ、視認により有効な方向に向けることができる。また前記の反射層を設けることで、上記したように透過型で、かつ外光・照明両用式の液晶表示装置として利用することもできる。
【0100】
【実施例】
実施例1
金属箔に長さ1500μm、幅200μm又は長さ2000μm、300μmの長方形の開口を設けた2種類の部分マスクを上下に配置し、前記開口の重畳で長さ1500μm、幅150μmのレーザー光透過部が形成されるようにした投影マスクを形成し、そのマスクを介し波長248nmのエキシマレーザー光をビーム幅1.5mmで照射し、投影マスクの透過光をレンズを介し1/15に縮小して厚さ50μmのポリイミドフィルムに照射する方式において、レーザー光をエッチングレート0.26μm/パルスで照射しながら、レーザー光透過部を幅150μmの開状態から、前記2種の部分マスクを速度比30:7の異なる速度で幅方向に等速移動させて閉塞状態とし、凹部を形成した(図1、2)。
【0101】
前記の凹部は、横断面が三角形であり、その最も深くエッチングされた部分(溝頂点)がレーザー光透過部の閉塞線に該当した。また凹部は、長さ約100μm、幅約10μm、深さ約8μmで、フィルム面に対する傾斜角が約42度の光路変換斜面と、それに対面して傾斜角が約75度の立面を有するものであり(図2B)、凹部の溝頂点が鋭利で両端部が鋭角に掘り込まれると共に、光路変換斜面に加えて立面もその面精度(平面性)に優れていた。
【0102】
ついで前記のエッチング加工を、ワークステージのXYZθの各軸を走査してポリイミドフィルムに対する位置を変えながら繰り返して、ポリイミドフィルムの片面に前記凹部の複数をランダムな分布状態で、かつ分布密度がフィルムの一辺より遠離るほど大きくなる状態で有する高分子膜(母型としての光学フィルム)を形成した(図4、図5A)。なお凹部の開口がフィルム表面で占有する面積は、1/10であった。
【0103】
次に、前記高分子膜の凹部付き面に電気鋳造法によりニッケルを充填して、厚さが約200μmの金属層を形成した後、高分子膜を剥離して所定の凸部形成面を有する金型を得た(図5B、C)。そしてその金型の凸部形成面に対して、放射線硬化型のアクリル系樹脂を75μmの厚さで塗布し、その上に透明フィルムを被せて余分な樹脂と気泡を押出し、金型の表面形状を写した成形層を形成した後、それに放射線を照射して成形層を硬化させ、形成された成形硬化層を金型より剥離して、光出射手段を有する光学フィルムを得た(図5D、E)。
【0104】
前記の光学フィルムにおける光出射手段は、フィルム面に対する傾斜角が約42度の光路変換斜面と、それに対面する傾斜角が約75度の立面を有する、長さ約100μm、幅約10μm、深さ約8μmの凹部の複数からなり、これは母型のポリイミドフィルムに設けた凹部からなる光出射手段と高精度に対応するものであった。従って凹部の溝頂点が鋭利で両端部が鋭角に掘り込まれると共に、光路変換斜面に加えて立面もその面精度に優れていた。
【0105】
比較例
機械加工によりストライプ状の凹部からなる光出射手段を形成した導光板を用いた。
【0106】
評価試験
実施例による光学フィルム、又は比較例による導光板を組み込んだ液晶表示装置を形成した。その結果、比較例ではモアレの発生が確認された。また導光板とパネル間の空隙で界面反射が生じてコントラストが低下し、導光板の直視でその導光板における欠陥が非常に目立つものであった。さらに従来法によるレーザエッチング加工のためストライプ状凹部の斜面、特に立面の平面性に乏しく、また溝頂点の丸みが大きくて液晶パネルの視認性と輝度を低減させた。
【0107】
前記に対し実施例では、光出射手段が立面を含む斜面の面精度と溝頂点の鋭利さに優れる微小サイズの凹部をランダムに粗密配置したものよりなることより、モアレの発生はなく、パネルへの接着層を介した密着処理で界面反射も生じなかった。また実施例の光学フィルムは、比較例の導光板に比べて薄型軽量性に遙かに優れており、また光出射手段を形成する凹部の形状と配置位置の精度も比較例の導光板に比べて遙かに優れて液晶表示装置における視認性や輝度、解像力が高かった。
【図面の簡単な説明】
【図1】製造方法の説明図
【図2】部分マスク(投影マスク)移動の説明図
【図3】光学フィルムの斜視説明図
【図4】他の光学フィルムの平面説明図
【図5】
さらに他の製造方法の説明図
【符号の説明】
1:レーザー発振器
2、3:部分マスク(投影マスク)
21、31:開口部(レーザー光透過部)
4:光学機器
41:投影像
5:高分子膜(光学フィルム)
51:凹部
a:光路変換斜面
b:立面
7:金型
8:光学フィルム
81:凹部
a:光路変換斜面
b:立面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a slope forming method capable of forming a recess having a triangular cross section having excellent sharpness of a groove apex and surface accuracy of a slope, and a thin and lightweight liquid crystal display device which efficiently converts a light beam in a horizontal direction into a light path in a vertical direction. The present invention relates to a method for manufacturing an optical film that can be formed.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
Conventionally, there has been known a front light type reflection type liquid crystal display device in which a side light type light guide plate having a light emitting means having a stripe-shaped prism structure is arranged on the viewing side surface of a liquid crystal display panel (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 11-1999). -250715). The formation of such light emitting means has been performed by a mechanical processing method in which the surface of the plate is cut with a diamond tool or the like, or a dry etching method in which a triangular projection mask is scanned.
[0003]
However, the stripe-shaped prism structure interferes with the pixels of the liquid crystal panel and causes moiré, which tends to reduce display quality. In the front light type where the light guide plate is located in front of the liquid crystal panel, the surface reflection of external light causes the liquid crystal to reflect. The display contrast tends to decrease, and defects such as scratches on the light guide plate are noticeable, and the use of the light guide plate increases the bulk and weight.
[0004]
Technical Problems of the Invention
In view of the above, the present inventors have conceived of a method using a light emitting means in which a large number of minute concave portions (grooves) are dispersed and distributed. According to this, it is possible to easily overcome the above-described moiré problem, surface reflection problem, visual obstruction problem due to defects, bulky / heavy weight problem, and the like.
[0005]
However, there has been a problem that it is difficult to manufacture a light emitting means in which such minute concave portions are dispersed and distributed by a conventional method. In other words, it is extremely difficult to form an intermittent structure in which minute concave portions are precisely dispersed and distributed at predetermined positions by machining, and it is extremely difficult to form an intermittent structure of a concave portion having a constant cross-sectional shape even by a method using a diamond grindstone. Have difficulty. Further, even in the dry etching method in which a triangular projection mask is scanned, the sharpness of the apex of the groove in the concave portion and the surface accuracy of the inclined surface are poor and the light emitting means is likely to cause a decrease in luminance.
[0006]
In view of the above, the present invention is directed to a thin and light-weight device having a light emitting unit for distributing and distributing fine concave portions having excellent sharpness at the apex of a groove or surface accuracy of a slope with good positional accuracy and efficiently converting light incident in a horizontal direction into an optical path in a vertical direction. Another object of the present invention is to develop a method for obtaining such an optical film.
[0007]
[Means for solving the problem]
The present invention provides a method of irradiating a polymer film by irradiating a laser beam through a projection mask and controlling the size of the laser beam transmitted from the projection mask through an optical device that creates a projected image onto a polymer film. In partially removing the film forming material by laser etching, the projection mask is used to form at least two sheets of laser light transmitting portions that block unnecessary transmission light and form laser light into a quadrilateral. The laser light transmitting portion is formed by a partial mask, and the laser light transmitting portion is moved in a direction in which the laser light transmitting portion closes a partial mask forming a pair of opposing sides of the quadrilateral of the partial masks. In the state where the laser light is formed into a quadrilateral from the state in which the laser light is closed, the opening in the film surface is rectangular in the polymer film, and a concave portion having a triangular cross section is formed. There is provided a that slopes forming method.
[0008]
Further, according to the present invention, in the above-mentioned slope forming method, the projection mask for forming a laser beam transmitting portion for shaping the laser beam into a rectangle, and the partial mask to be moved forming the long side of the rectangle, Is moved in a direction parallel to the short side of the rectangle and at a speed of 1.1 to 150 times the partial mask on one side of the opposite side to the partial mask on the other side to close the laser light transmitting portion and etch. By performing laser etching at a rate of 0.01 to 5 μm / pulse, a cross-sectional shape having an optical path conversion slope having an inclination angle of 35 to 48 degrees with respect to the plane of the polymer film and an upright surface having a slope of less than 50 to 90 degrees is formed. An operation of forming a concave portion having a triangular shape and a rectangular opening in the polymer film surface is repeated to form a light emitting means in which a plurality of the concave portions are discontinuously distributed on one surface of the polymer film. There is provided a method for producing an optical film characterized and.
[0009]
Further, the present invention provides a method for forming a metal layer by electroforming on a surface on which light emitting means of an optical film manufactured by the above method is formed, and then separating the metal layer and the optical film to obtain a mold. The method for manufacturing a mold for forming an optical film, characterized in that the radiation-curable resin is brought into close contact with a surface having a convex portion capable of forming a light-emitting means in the mold for forming an optical film, and Forming a molded layer that reflects the shape, irradiating the molded layer with radiation, curing it, and then separating it from the mold, and the optical film produced by the above method is a liquid crystal. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device which is arranged on at least one side of a cell.
[0010]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the recessed part excellent in shape precision can be formed by obstruction of the laser beam transmission part through mask movement, and the surface accuracy (flatness or linearity) of a slope, such as gentle and steep, and the intersection of a slope. The light emitting means that excels in the sharpness (sharp sharpness) of the groove apex, which can disperse and distribute the concave portions of the fine structure with high positional accuracy, and efficiently converts the light in the horizontal direction into the optical path in the vertical direction. An optical film having the same can be obtained.
[0011]
Further, by using the above-mentioned optical film, the light incident from the side surface or the corner of the liquid crystal display panel is efficiently converted in the viewing direction to form a thin, light, bright, and easy-to-view liquid crystal display device. In particular, in a method in which a radiation-curable resin is molded into a predetermined shape through a mold formed by an electroforming method and cured, an optical film having a predetermined light emitting means can be obtained efficiently.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The slope forming method according to the present invention includes irradiating a laser beam through a projection mask, and irradiating the polymer film by controlling the size of the laser beam transmitted from the projection mask through an optical device that creates a projection image. While partially removing the polymer film forming material by laser etching, the projection mask is used to form a laser light transmitting portion that blocks unnecessary transmission light and shapes the laser light into a quadrilateral. The laser is formed through an operation of forming at least two partial masks and moving a partial mask forming a pair of opposing sides of the quadrilateral of the partial masks in a direction in which the laser light transmitting portion is closed. When the light transmitting part is closed from the state in which the laser beam is formed into a quadrilateral, a concave part having a rectangular opening in the film surface and a triangular cross section is formed in the polymer film. It is intended to.
[0013]
Examples of the steps of the method are shown in FIGS. 1 is a laser oscillator, 2 and 3 are partial masks that form a projection mask, 21 and 31 are apertures that form a laser light transmitting portion that shapes a laser beam into a quadrilateral, and 4 is an optical element that creates a projected image 41 of the laser beam. A lens 5 as a device is a polymer film to be irradiated with laser light, and 51 is a concave portion formed in the polymer film 5.
[0014]
2A and 3A are mask stages for fixing and holding the partial masks 2 and 3, and 6 is a work stage for fixing and holding the polymer film 5. The mask stages 2A, 3A and the work stage 6 in the illustrated example can be independently moved in X-axis, Y-axis, and Z-axis directions based on three-dimensional orthogonal coordinates via a driving source (not shown). The axis can be rotated about each of the axis, the Y axis, and the Z axis.
[0015]
Therefore, the position and the arrangement angle of the partial mask 2 can be controlled independently of the partial mask 3 and the polymer film 5 through the movement and / or the rotation of the mask stage 2A in the respective axial directions. Similarly, the partial mask 3 and the polymer film 5 can be independently controlled via the mask stage 3A.
[0016]
Further, the position and the arrangement angle of the polymer film 5 can be controlled independently of the partial mask 2 and the partial mask 3 through the movement and / or the rotation of the work stage 6 in each of the axial directions. The laser oscillator 1 and the optical device 4 can be independently moved and rotated in each of the axial directions, so that the position and the arrangement angle with respect to the mask stages 2A and 3A (partial masks 2 and 3) can be controlled. It has become.
[0017]
Further, in the illustrated example, after controlling the position and the arrangement angle of the laser oscillator 1 and the optical device 4 with respect to the projection mask (2, 3), the state is maintained as a fixed system when forming the concave portion. However, they can also be formed so as to be integrally movable or / and rotatable in conjunction with the mask stage 2A and / or the mask stage 3A if necessary.
[0018]
As described above, in the partial masks 2 and 3 arranged in a vertical positional relationship based on the irradiation direction of the laser light, the laser light based on the laser oscillator 1 first passes through the quadrangular opening 21 in the partial mask 2, A portion other than the opening blocks the transmission of the other laser light as unnecessary light, and projects the laser beam image onto the partial mask 3.
[0019]
Next, the laser light projected onto the partial mask 3 via the partial mask 2 is transmitted through the quadrangular opening 31 in the partial mask 3, and portions other than the opening make other laser light unnecessary light. The transmission is shielded, and the size of the laser beam image based on the transmitted light is controlled (reduced) via the lens 4 to irradiate the polymer film 5, and the polymer film forming material is etched by the laser light. Disappears and is removed.
[0020]
In the above case, as shown in FIG. 2, the partial mask 2 and the partial mask 3 are formed such that the openings 21 and 31 form a laser beam into a quadrilateral and the opposing sides of the quadrilateral for opening and closing the partial mask 2. And the partial mask 3 are arranged so as to share one side at a time to form a laser light transmitting portion, and the polymer film 5 is irradiated with laser light through the laser light transmitting portion for forming the laser light into a quadrilateral (A : Start), the partial mask 2 is moved to the right side in the figure via the mask stage 2A, and the partial mask 3 is moved to the left side in the figure via the mask stage 3A to close the laser beam transmitting portion (B: End). In FIG. 2, the control system of the laser beam image via the lens 4 is omitted.
[0021]
By operating the laser beam transmitting portion from the open (quadrilateral) state to the closed state via the partial masks 2 and 3, the material for forming the polymer film is continuously removed according to the moving distance of each partial mask. In that case, the etching is deeper as the irradiation time of the laser light is longer (the position where the integrated value of the laser light transmission amount is larger), and therefore, closer to the closed position of the laser light transmission portion, as shown in FIG. 2B. A recess (groove) 51 having a triangular cross section and a square opening in the polymer film surface is formed. Note that such triangles and squares do not have to be exact, and deformation based on manufacturing accuracy or the like is allowed.
[0022]
Accordingly, a plurality of partial masks are used to form a deformable laser light transmitting portion, such as a laser light transmitting portion formed through the openings 21 and 31 of the partial masks 2 and 3, and the laser light transmitting portion is formed. By controlling the laser beam image of the quadrilateral irradiating the polymer film through the mask, specifically, by closing the laser light transmitting portion through the partial mask forming a pair of opposing sides of the quadrilateral, the partial mask Continuously changing the integrated value of the amount of transmission of laser light in the closing movement direction of the wafer, and continuously changing the etching amount per unit area in the depth direction of the formed recess, thereby forming a slope in the recess. be able to.
[0023]
In the above example, each partial mask is formed by one mask, but a combination of two or more masks can be used as a partial mask to form a desired form. Further, in the illustrated example, a laser beam transmitting portion for forming a laser beam into a quadrilateral is formed as an arrangement relationship in which the quadrangular openings provided in the partial masks 2 and 3 are vertically overlapped, but the laser beam transmitting portion is a projection mask. It is sufficient that an opening form for forming a laser beam into a quadrilateral is formed through the entirety of two or three or more partial masks forming the above.
[0024]
Therefore, a projection mask is formed by using, for example, four partial masks of a total shielding type formed of strips or the like having no opening, and these are arranged in the shape of a square so that a quadrangular opening is formed in the center. It is also possible to form a laser light transmitting portion for forming the laser light into a quadrilateral. In addition, a projection mask is formed by using two pieces of a cono-shaped or L-shaped totally shielded partial mask, or two pieces of a cono-shaped and an I-shaped fully shielded partial mask, and a quadrilateral opening is formed at the center thereof. It is also possible to form a laser light transmitting portion for forming the laser light into a quadrilateral by arranging the laser light in a shape of a square.
[0025]
As described above, the projection mask can be formed as a combination of a plurality of partial masks having an appropriate form, which can form a laser light transmitting portion for forming a laser beam into a quadrilateral. There is no particular limitation on the size of the quadrilateral of the laser light transmitting portion formed via the projection mask. By controlling the size of the laser light transmission image by the laser light transmission unit via an optical device such as a lens, and generally shrinking and irradiating the polymer film, the size control in the process is also possible. Therefore, the size of the quadrilateral can be appropriately determined according to the size of the concave portion to be formed.
[0026]
Further, the shape of the quadrilateral in the laser beam transmitting portion is also arbitrary, and the size of the concave portion formed on the polymer film and the shape of the inclined surface through the rectangular shape are also arbitrary. The angle of the slope of the concave portion to be formed can be controlled by the moving speed of the partial mask when closing the quadrilateral of the laser beam transmitting portion, the intensity and amount of the laser beam to be irradiated, and the like. By making the irradiation amount of the laser beam constant, making the etching amount per unit time constant, and moving the partial mask at a constant speed, it is possible to form a slope with a constant inclination angle.
[0027]
Therefore, the inclination angle of the formed slope can be changed by changing the speed at the time of the closing movement of the partial mask, and when the irradiation amount of the laser beam is constant, the slope becomes smaller as the movement speed increases. Can be formed. In addition, the laser beam irradiation may be stopped or interrupted during the closing movement of the partial mask, so that a horizontal plane follows the slope or a horizontal plane intervenes between the slopes. Further, when the partial masks are closed and moved, the speeds of the plurality of partial masks to be moved can be made the same to form slopes having the same inclination angle, and slopes having different inclination angles can be formed at different speeds.
[0028]
The above-described slope forming method can be preferably applied to the formation of the light emitting means in which the concave portions are distributed and distributed. That is, for example, in the illustrated example, the forming material at a predetermined position of the polymer film is partially removed by repeating the above-described etching operation for forming the concave portion due to the movement of the polymer film 5 through the work stage 6 and the intermittent laser irradiation. The light emitting means can be formed by dispersing and dispersing a plurality of concave portions. In such a case, for example, by randomly moving the polymer film 5 through the works stage, or by giving a difference in length to the moving distance, the concave portions are randomly arranged, and the light in a state where the distribution density changes further. The emission means can be easily formed.
[0029]
As illustrated in FIG. 5A, the optical film that can be preferably used in the liquid crystal display device and the like includes an optical path conversion slope a having an inclination angle θ1 of 35 to 48 degrees with respect to a plane formed by the polymer film 5 and an inclination angle θ2 of the inclination angle θ2. A plurality of concave portions 51 having a triangular cross-sectional shape having an elevation surface b of less than 50 to 90 degrees and a rectangular opening in the polymer film surface are discontinuously distributed on one surface of the polymer film. It has light emitting means.
[0030]
For example, in the above-described slope forming method, the formation of the concave portion may be performed by forming a laser light transmitting shape through a projection mask into a rectangular shape of a laser beam, and moving the partial mask to close the laser light transmitting portion. Along with the partial masks forming a pair of long sides of the rectangle, the partial masks on the opposite sides are moved in a direction parallel to the short sides of the rectangle to close the laser light transmitting portion, and when closing the laser light transmitting portion, The partial mask on one side of the opposite side is moved at a speed 1.1 to 150 times that of the partial mask on the other side, and laser etching is performed at an etching rate (etching amount per shot) of 0.01 to 5 μm / pulse. It can be performed by a method or the like.
[0031]
That is, through a projection mask formed of at least two partial masks forming a laser light transmitting portion for shaping a laser light into a rectangle by blocking unnecessary transmitted light, 0.01 to 5 μm per pulse. Irradiating a laser beam having a strength capable of etching a polymer film having a thickness of 0.05 to 4 μm, particularly 0.1 to 2 μm, and transmitting the laser beam transmitted from the projection mask through an optical device for producing a projection image. While irradiating the polymer film by controlling (reducing) the size of the laser light transmission image, the partial mask forming the pair of long sides of the rectangle among the partial masks is placed on one side / other side thereof. An operation of moving the laser light transmitting portion in a direction parallel to the short side of the rectangle and in a direction in which the laser light transmitting portion is closed at a speed ratio of 1.1 to 150, particularly 1.5 to 100, particularly 2 to 70. Through the laser When the transmitting portion is closed from a state where the laser beam is formed into a predetermined rectangular shape, and the forming material of the polymer film is partially removed by laser etching, the inclination angle with respect to the polymer film plane is 35 to 48 degrees. A cross section having an optical path changing slope and an elevation of less than 50 to 90 degrees has a triangular cross section, and a recess having a rectangular opening at the polymer film surface can be formed.
[0032]
In addition, the optical film is obtained by repeatedly applying the above-described concave portion forming method to different positions on the polymer film and distributing a plurality of the concave portions discontinuously on one surface of the polymer film to form light emitting means. be able to. Note that the rectangle and the parallel movement need not be strict, and deformation based on manufacturing accuracy or the like is allowed.
[0033]
In the above, as the laser oscillator, for example, an excimer laser, a YAG laser, a CO 2 One or more suitable lasers or femtosecond lasers may be used. Ablation processing using an oscillator that can obtain laser light in the ultraviolet region having a wavelength of 400 nm or less is particularly preferable from the viewpoint of the precision of fine processing. The shape and size of the recesses to be formed and the arrangement of the dispersion distribution depend on the resolution and positioning accuracy of the laser processing machine with optical equipment, etc., and the accuracy of the formed slope is also the oscillation frequency of the laser processing machine, the stage, etc. It is preferable to use a high-precision processing machine, because it depends on the speed and accuracy of the movement via the.
[0034]
As the partial mask for forming the projection mask, an appropriate mask made of an ultraviolet shielding material such as a metal can be used. A glass mask formed by depositing a suitable ultraviolet shielding material such as a metal or a dielectric on a glass plate made of quartz or the like and patterning the deposited layer as necessary to form a laser light transmitting portion can also be used. .
[0035]
The deposition material for the glass mask is not limited, but chromium, aluminum, molybdenum, a dielectric multilayer film, or the like is preferable from the viewpoint of durability against laser light and resolution. Note that the partial mask may be formed of two or three or more masks as described above, and the masks may be overlapped and provided for laser light irradiation.
[0036]
When forming the light emitting means by distributing a plurality of concave portions as described above, the polymer film is moved. In this case, both the polymer mask and the projection mask or the partial mask forming the same are synchronized. It is also possible to adopt a method of moving by moving.
[0037]
As the polymer film, a film made of an appropriate material that exhibits electrical insulation and can be etched by laser light can be used, and is not particularly limited. Generally, a polymer film is used. Above all, from the viewpoint of workability with ultraviolet laser light, an ultraviolet-absorbing resin such as an acrylic, methacrylic or urethane-based ultraviolet curable resin is preferred. Further, those having excellent transmittance in the visible light region are preferable.
[0038]
By the way, examples of the polymer film include polyester resins, epoxy resins, urethane resins and polystyrene resins, polyethylene resins and polyamide resins, polyimide resins and ABS resins, acrylic resins and cellulose resins, and polycarbonates. Coating films and films made of resin, silicone resin, norbornene resin, and the like.
[0039]
Further, polymers described in JP-A-2001-343529 (WO 01/37007), for example, (A) a thermoplastic resin having a substituted or / and unsubstituted imide group in a side chain, and (B) a substituted or / or substituted side chain in a side chain. And a polymer film such as a coating film or film made of a resin composition containing A and B with a thermoplastic resin having an unsubstituted phenyl group and a nitrile group.
[0040]
Incidentally, a specific example of the above-mentioned resin composition includes a resin composition containing an alternating copolymer of isobutene and N-methylmaleimide and an acrylonitrile-styrene copolymer. The film can be formed by extrusion molding of a resin composition or the like.
[0041]
A polymer film that is preferable in terms of heat resistance, chemical resistance, and laser processability is a polymer film made of a thermosetting resin, particularly, a polyimide resin. Although the thickness of the polymer film is arbitrary, it is preferably 500 μm or less, and particularly preferably 10 to 200 μm, from the viewpoints of handleability at the time of processing, sharpness of an edge portion in a formed concave portion, and flatness of a processed surface. The polymer film can be placed on a work stage while being held on a glass substrate or a metal plate as needed.
[0042]
The optical film can be manufactured integrally by the above-described method. A preferable method for producing an optical film from the viewpoint of mass productivity is to produce a mold for forming an optical film using the optical film obtained by the above method as a matrix, and mass-produce the optical film using the mold. How to
[0043]
The method is, for example, after forming a metal layer by electroforming on the surface of the optical film serving as a matrix on which the light emitting means is formed, separating the metal layer and the optical film to form a mold for forming an optical film. The mold is manufactured, and a radiation-curable resin is adhered to a surface of the mold having a convex portion capable of forming the light emitting means, and a molding layer that reflects the shape of the light emitting means is formed. After irradiation and curing, it can be carried out by a method of separating the manufactured optical film from a mold or the like.
[0044]
FIG. 5 shows an example of steps of the method. The figure shows the steps from the formation of the mold (A to C) to the formation of the optical film (D, E). As shown in the figure, the optical film 8 is provided with a plurality of concave portions having an optical path changing slope a having an inclination angle θ1 of 35 to 48 degrees with respect to the film surface via a mold 7 having a predetermined convex portion 71. Is formed by molding.
[0045]
The mold 7 is formed by applying an electroforming method to a polymer film (optical film) 5 provided with a plurality of light emitting means having predetermined concave portions 51 as in the example of FIG. 5B. Thus, as shown in the example of FIG. 5C, the mold 7 having the convex portions 71 corresponding to the concave portions 51 provided in the polymer film 5 with high precision can be formed.
[0046]
As the above-mentioned electroforming method, a metal is filled on a side provided with the concave portion of the polymer film, and a metal mold having a replica having a replica of a surface shape of the side provided with the concave portion of the polymer film is used. A method according to the related art can be applied. Therefore, when forming the metal layer, a conductive film is provided on the side of the polymer film on which the concave portion is provided, and a method according to the related art can be applied to the formation of the conductive film.
[0047]
There is no particular limitation on the type of metal forming the mold, and in general, for example, gold, silver, copper, iron, nickel, cobalt, or alloys thereof are used, and nitrides, phosphorus, and the like are added. It may be. The kind of metal to be used may be one kind or two or more kinds, and a mold formed by laminating different kinds of metals can also be formed.
[0048]
The thickness of the metal layer formed as a mold may be appropriately determined. A metal foil or a metal plate made of a metal layer having a thickness of about 0.02 to 3 mm at a portion having no convex portion from the viewpoint of prevention of breakage at the time of separation from the polymer film and handling properties at the time of forming an optical film. Is preferably used.
[0049]
The optical film 8 is formed by, for example, applying a radiation-curable resin to a transparent film or the like as needed and supporting the same, as shown in FIG. The radiation-curable resin layer transfers the surface shape of the mold on the side where the projections are formed, thereby forming a molding layer that reflects the surface shape, and irradiating the radiation to cure the molding layer. 8 is separated from the mold 7.
[0050]
As described above, as shown in FIG. 5E, the concave portion 81 and the surface shape corresponding to the surface shape on the convex portion forming side of the mold with high precision are provided. And an upright surface b having an inclination angle θ1 of 35 to 48 degrees with respect to the film surface, and an upright surface b having an inclination angle θ2 of less than 50 to 90 degrees. An optical film 8 having a light emitting means in which a plurality of concave portions 81 having a rectangular opening are discontinuously distributed on one surface is obtained.
[0051]
In the above, a preferred method of manufacturing an optical film is to wind a deformable mold around the outer periphery of a cylindrical or cylindrical circular rotating body, and rotate the mold through the rotating body while rotating the mold. A radiation-curable resin coating layer provided on a long transparent film is sequentially pressed to form a molding layer that reflects the surface shape of the mold, and the molding layer is irradiated with radiation through the transparent film. Then, the optical film is manufactured continuously.
[0052]
The optical film 5 (8) according to the method of the present invention has an optical path conversion slope having an inclination angle of 35 to 48 degrees with respect to a plane formed by the polymer film 5 or the film (8) as shown in the examples of FIGS. A plurality of concave portions 51 (81) having a triangular cross-sectional shape, a rectangular opening in the polymer film surface or the film surface, and a discontinuous distribution on one surface. It has emission means. The light emitting means continuously changes the integrated value of the amount of transmitted laser light with good linearity up to the top of the forming groove because the inclined surface of the concave portion is based on the closing operation of the laser light transmitting portion of the partial mask as described above. It has excellent sharpness at the top of the groove and excellent linearity (flatness) of the slope including the upright surface, and has a small-sized concave portion cut at both ends in the long side direction at acute angles, so that the optical path conversion slope is reflected. The efficiency is excellent and the reflected light is excellent in directivity.
[0053]
Therefore, the optical film reflects the light incident from the side surface or the corner of the liquid crystal cell through the light source or the transmitted light through the optical path changing slope to the rear surface side (the side having no light emitting means), and thus the liquid crystal display. The optical path is changed in the viewing direction of the panel and emitted, and the emitted light can be used as illumination light (display light) for a liquid crystal display panel or the like. In that case, the optical film is generally arranged such that the surface on which the light emitting means is formed is on the outside in the direction along the plane of the liquid crystal cell.
[0054]
In the above, a transparent film that may form an optical film is used as a support for the radiation-curable resin, if necessary, of an appropriate material that exhibits transparency according to the wavelength range of light incident via a light source or the like. It can be formed using one kind or two or more kinds. Incidentally, in the visible light region, for example, a transparent resin represented by the above-mentioned polymer film, a curable resin which can be polymerized by heat, ultraviolet rays, electron beams, and the like are exemplified.
[0055]
From the standpoint of increasing the efficiency of incidence on the light path conversion slope to obtain a liquid crystal display device that is bright and has excellent display uniformity, the transparent film preferably has a refractive index equal to or higher than that of a liquid crystal cell, particularly, its cell substrate, and especially 1 .49 or more, especially 1.52 or more. From the viewpoint of suppressing surface reflection in the case of a front light system, the refractive index is preferably 1.6 or less, more preferably 1.56 or less, and particularly preferably 1.54 or less. In addition, such a refractive index is generally based on the D line in the case of the visible light range, but is not limited to the above when there is specificity or the like in the wavelength range of the incident light, and depends on the wavelength range. (The same applies hereinafter).
[0056]
A transparent film that is preferable from the viewpoint of suppressing a luminance unevenness and a color unevenness and obtaining a liquid crystal display device with a small display unevenness does not exhibit birefringence or has a small birefringence, and particularly, an average in-plane retardation of 50 nm. These are: When a transparent film having a small retardation is used, when linearly polarized light is incident through an optical film or the like, the polarization state can be favorably maintained, which is advantageous for preventing a deterioration in display quality.
[0057]
From the viewpoint of preventing display unevenness, the in-plane preferable average retardation of the transparent film is 30 nm or less, particularly 20 nm or less, and particularly 10 nm or less, and the dispersion of the retardation at each location is as small as possible. preferable. Further, a transparent film made of a material having a small photoelastic coefficient is preferable from the viewpoint of suppressing the internal stress generated in the transparent film and preventing the occurrence of a phase difference due to the internal stress. In addition, the average retardation in the thickness direction of the transparent film is preferably 50 nm or less, more preferably 30 nm or less, and particularly preferably 20 nm or less from the viewpoint of preventing display unevenness and the like.
[0058]
Such a low-retardation transparent film can be formed by an appropriate method such as a method of removing an internal optical distortion by a method of annealing an existing film or the like. A preferred forming method is a method of forming a transparent film having a small retardation by a casting method. The retardation in the transparent film is preferably based on light in the visible region, particularly light having a wavelength of 550 nm.
[0059]
The above-mentioned average phase difference in the plane is defined by (nx−ny) × d, and the average phase difference in the thickness direction is defined by {(nx + ny) / 2−nz} × d. Where nx is the average refractive index in the direction showing the maximum refractive index in the film plane, ny is the average refractive index in the direction orthogonal to the nx direction in the film plane, and nz is the average refractive index in the thickness direction of the film. , D means the average thickness of the film.
[0060]
The transparent film is usually formed as a single layer, but may be formed as a laminate made of the same or different materials. The thickness of the transparent film can be appropriately determined and is not particularly limited. However, the thickness is preferably 5 to 500 μm, more preferably 10 to 300 μm, and particularly preferably 20 to 100 μm from the viewpoint of reducing the thickness and weight. With such a thickness, sizing by punching or the like can be easily performed.
[0061]
The light emitting means provided on the optical film includes an optical path changing slope having an inclination angle of 35 to 48 degrees with respect to a plane formed by the polymer film 5 or the film 8 as shown in FIGS. A plurality of concave portions 51 and 81 having a rectangular cross-sectional shape, a rectangular opening in the polymer film surface or the film surface, and a discontinuous distribution on one surface; Is formed as
[0062]
The recess having a triangular cross section is advantageous from the viewpoint of reduction in visibility due to size reduction, manufacturing efficiency, and the like. The recess means being recessed (groove) in the polymer film or the optical film. The cross section means a cross section of the concave portion with respect to the optical path conversion slope. Note that the triangle based on the cross section is not strictly meaning as described above, and a change in the angle of the surface and a roundness based on the processing accuracy at the corner (groove apex) formed by the intersection of the surfaces are allowed, but in the present invention, Its processing accuracy is excellent.
[0063]
As described above, the incident light or the transmitted light from the side direction by the light source disposed on the side surface or the like of the liquid crystal cell is optically path-converted to the rear surface side of the optical film having no light emitting means through the optical path conversion slope a, and Light having excellent directivity in the normal direction with respect to the light source and the like can be emitted with high utilization efficiency of the light source light.
[0064]
If the inclination angle of the optical path conversion slope is less than 35 degrees, the angle of the display light emitted from the liquid crystal display panel exceeds 30 degrees, which is disadvantageous for visual recognition. On the other hand, when the inclination angle of the optical path conversion slope exceeds 48 degrees, light is likely to leak from the slope without being totally reflected, and the light use efficiency is reduced.
[0065]
In the above, in place of the reflection method by the optical path conversion slope, when the scattering reflection method by the light emitting means having a roughened surface, it is difficult to reflect in the vertical direction and in the direction inclined more greatly than the front direction from the liquid crystal display panel. The light is emitted and the liquid crystal display becomes dark and the contrast becomes poor.
[0066]
Efficient total reflection through the light path conversion slope, emits light with good directivity in the direction normal to the polymer film surface or film surface from the side having no light emitting means, illuminates the liquid crystal cell efficiently and is bright and easy to see From the viewpoint of achieving a liquid crystal display, the preferable inclination angle θ1 of the optical path conversion slope is 38 to 45 degrees, particularly 40 to 43 degrees.
[0067]
The light emitting means is formed by dispersing and distributing a plurality of discontinuously interrupted concave portions as in the examples of FIGS. The concave portions may be distributed in parallel based on the optical path changing slope as in the example of FIG. 3 or may be irregularly distributed. Furthermore, as shown in the example of FIG. 4, the distribution may be arranged in a pit shape (concentric shape) with respect to the virtual center.
[0068]
Incidentally, the distribution of the pit-like arrangement described above, when irradiating a laser beam, assuming a virtual center on the end face or outside of the polymer film, and a portion in a direction orthogonal to virtual radiation derived from the virtual center. It can be formed by providing a concave portion so as to form a laser light transmitting portion closing line of the mask. In addition, assuming two or more virtual centers, the light emitting means may be formed of a plurality of concave portions distributed and arranged in a pit shape with respect to each virtual center.
[0069]
The arrangement state of the plurality of concave portions based on the dispersion distribution can be appropriately determined according to the form of the concave portions. As described above, the light path conversion slope a reflects the incident light from the side surface of the light source from the side direction toward the back side in the illumination mode and converts the light path, so that all the light rays pass through the concave portion having the light path conversion slope. Dispersing and dispersing discontinuously on one surface of the optical film so that the ratio is 75 to 92% and the haze is 4 to 20% is to change the optical path of the light from the side direction via the light source to form the liquid crystal cell. It is preferable from the viewpoint that a surface light source to be efficiently illuminated is obtained and a liquid crystal display which is bright and has excellent contrast is achieved.
[0070]
Such characteristics of the total light transmittance and the haze can be achieved by controlling the size and distribution density of the concave portions. For example, the area occupied by the projected area of the light emitting means in the optical film on the surface where the light emitting means is formed is reduced by one. / 100 to 1/8, preferably 1/50 to 1/10, particularly 1/30 to 1/15.
[0071]
More specifically, if the size of the concave portion or the optical path conversion slope is large, the existence of the slope is easily recognized by the observer, and the display quality is greatly reduced, and the uniformity of illumination with respect to the liquid crystal cell is also reduced. Considering that the opening becomes easier, the opening on the surface of the polymer film is a recess having a rectangular shape, and the long side of the opening is at least three times the short side length, particularly 5 or more, especially 8 or more. Is preferred.
[0072]
Further, it is preferable that the length of the optical path conversion slope is not less than 5 times the depth of the recess, more preferably not less than 8 and especially not less than 10. Further, it is preferable that the length of the optical path conversion slope is 500 μm or less, particularly 200 μm or less, particularly 10 to 150 μm, and the depth and width of the concave portion are 2 μm to 100 μm, particularly 5 to 80 μm, particularly 10 to 50 μm. Note that the length is based on the long side length of the optical path conversion slope, and the depth is based on the light emitting unit forming surface of the optical film. The width is based on the length in a direction orthogonal to the long side direction and the depth direction of the optical path conversion slope.
[0073]
The surface that forms the concave portion and does not satisfy the optical path conversion slope a having a predetermined inclination angle, that is, the upright surface b that faces the optical path conversion slope a contributes to emitting the incident light from the cell side direction from the back surface. It is preferable not to affect display quality and light transmission or light emission as much as possible. By the way, if the inclination angle θ2 of the vertical surface is small, the projected area with respect to the film surface becomes large, and in the external light mode by the front light method in which the optical film is arranged on the viewing side, the surface reflected light by the vertical surface returns to the observation direction and is displayed. It is easy to impair the quality.
[0074]
Therefore, the larger the inclination angle θ2 of the upright surface is, the more advantageous it is. As a result, the projected area with respect to the film surface can be reduced, and the decrease in the total light transmittance can be suppressed. The reflected light on the surface can be reduced, and the reflected light can be inclined in the direction of the film surface, so that the influence on the liquid crystal display can be suppressed. From such a point, the preferable inclination angle θ2 of the upright surface is 60 degrees or more, particularly 70 degrees or more, and particularly 75 to less than 90 degrees.
[0075]
The slope forming the concave portion 51 (81) is preferably a straight surface. Further, the cross-sectional shape of the concave portion may be such that the inclination angle or the like is constant over the entire surface of the sheet, or the uniformity of light emission on the optical film may be taken into account by absorbing loss or attenuation of transmitted light due to optical path conversion. For the purpose of realization, the concave portion may be made larger as the distance from the side surface on which light is incident increases.
[0076]
Further, the light emitting means may be a light emitting means in which the concave portions are distributed and distributed at a constant pitch, or the light emitting means may have a narrower pitch as the distance from the side surface on which light is incident is increased, thereby increasing the distribution density of the concave portions. You can also. Furthermore, uniform light emission on the optical film can be achieved by a light emitting means with a random pitch in which the distribution density and arrangement position of the concave portions are irregular. The random pitch is particularly advantageous for preventing moire due to interference with pixels. Therefore, the light emitting means may be composed of a combination of concave portions having different shapes and the like in addition to the pitch.
[0077]
It is preferable that the optical path changing slope in the concave portion faces the direction of light to be incident from the side surface direction of the liquid crystal cell from the viewpoint of improving the emission efficiency. Therefore, when the linear light source is used, the optical path conversion slope is preferably oriented in a certain direction. In addition, when a point light source such as a light emitting diode is used, it is preferable that the optical path conversion slope faces the direction of the light emission center of the point light source.
[0078]
There is no particular limitation on the shape of the intermittent end of the concave portion, but it is preferable that the concave portion is dug at an acute angle from the viewpoint of suppressing the effect of reducing the incident light on that portion. The angle is preferably 60 to 90 degrees according to the plane.
[0079]
In addition, the optical film has a flat surface whose front and back surfaces are as smooth as possible, except for a concave portion forming the light emitting means, and more particularly, a flat surface having an angle change of ± 2 ° or less, particularly 0 °. Is preferred. It is preferable that the angle change is within 1 degree per 5 mm in length. By making such a flat surface, most of the film surface can be made a smooth surface with an angle change of 2 degrees or less, and the light transmitted inside the liquid crystal cell can be used efficiently, and a uniform image that does not disturb the image can be obtained. Light emission can be achieved.
[0080]
As described above, the pit-like arrangement of the concave portions is such that a point-like light source is arranged on a side surface of a liquid crystal display panel or the like, and the radial incident light or the transmission light from the side direction by the point-like light source is transmitted through the optical path conversion slope a. It is an object of the present invention to make the optical film emit light as uniformly as possible by converting the light, and to emit light having excellent directivity in the normal direction to the liquid crystal cell or the like from the optical film with efficient use of the light source light.
[0081]
Therefore, it is preferable to perform the pit-like arrangement of the concave portions so that a virtual center is formed on the end face of the optical film or outside thereof so that the point light source can be easily arranged. The virtual center can be formed at one location or at two or more locations with respect to the same or different optical film end faces.
[0082]
In the above, when forming the molded cured layer of the radiation-curable resin, when using a transparent film for support, the optical film can be obtained as a transparent film and the molded cured layer is fixedly integrated, It can also be obtained as being composed of the cured molding layer in a state separated from the transparent film. Separation of the transparent film and the cured molding layer can be achieved by an appropriate method such as a method of treating the transparent film with a release agent.
[0083]
The radiation-curable resin forming the molded cured layer is, for example, one of appropriate resins which can be cured by irradiation with ultraviolet rays such as the above-described ultraviolet-curable resins, particularly, irradiation with ultraviolet rays and / or electron beams. Alternatively, two or more types can be used, and the type is not particularly limited. Above all, a radiation-curable resin capable of forming a molded cured layer having excellent light transmittance is preferable.
[0084]
In the case of the above-mentioned fixing and integration, if the difference in the refractive index between the molded cured layer and the transparent film is large, the light emission efficiency may be greatly reduced due to interface reflection or the like. From the viewpoint of preventing this, a radiation curable resin capable of forming a molded cured layer having a refractive index difference as small as possible from the transparent film, preferably within 0.10, particularly preferably within 0.05 is preferred.
[0085]
Further, in the above case, it is preferable from the viewpoint of emission efficiency that the refractive index of the molded cured layer to be added is higher than that of the transparent film. The thickness of the coating layer of the radiation-curable resin formed on the transparent film is 1 to 5 times, preferably 1.1 to 3 times, particularly 1.2 to 2 times the height of the convex portion in the mold. Preferred, but not limited to.
[0086]
The optical film according to the present invention is configured such that, through the light emitting means (optical path changing slope), the optical path is changed in the direction (normal direction) in which the incident light from the side direction by the light source or the transmitted light is excellent in verticality advantageous for visual recognition (normal direction). As a result, the light can be efficiently emitted and exhibit good transparency to external light. Various devices such as a liquid crystal display device of a type can be formed.
[0087]
The liquid crystal display device can be formed by, for example, a method in which an optical film is arranged on at least one side of a liquid crystal cell such that the side having the light emitting means is on the outside. In that case, one or more light sources may be provided on one or more side surfaces or corners of the liquid crystal cell, particularly on one or more side surfaces or corners of the cell substrate on which the optical film is disposed. Can be formed. The optical film is preferably bonded to a liquid crystal cell or the like via an adhesive layer from the viewpoint of achieving a bright display.
[0088]
When forming the illumination mechanism, in the case of an optical film having light emitting means in a pit-like arrangement, the light in the pit-like arrangement is used because a bright display is achieved by efficiently using radial incident light from a point-like light source. It is preferable to dispose a point light source on the side surface of the liquid crystal cell on a vertical line including the virtual center of the emission unit. In such an arrangement of the point light source corresponding to the virtual center, the side on which the point light source is arranged of the cell substrate is protruded depending on whether the virtual center of the light emitting means is at the end face of the optical film or outside thereof. Appropriate countermeasures such as the method can be adopted.
[0089]
As a light source arranged on the side surface of the liquid crystal cell, an appropriate light source can be used. For example, in addition to the above-mentioned point light sources such as light-emitting diodes, linear light sources such as (cold and hot) cathode tubes, arrays of point light sources arranged in a line or a plane, or point light sources and linear conductors A combination of light plates for converting incident light from a point light source into a linear light source via a linear light guide plate can be preferably used.
[0090]
The light source is preferably arranged on the side of the cell where the optical path conversion slope of the optical film faces, from the viewpoint of emission efficiency. By arranging the optical path conversion slope so as to face the light source as perpendicularly as possible, including the case of the above-mentioned pit-like arrangement, efficiently convert incident light from the side surface through the light source into a surface light source. Light can be emitted with high efficiency. In the case of a pit-like arrangement, a point light source can be arranged at one or more places corresponding to the virtual center of the light emitting means on the optical film.
[0091]
The light source enables visual recognition in an illumination mode by lighting the light source, and in the case of a liquid crystal display device for both external light and illumination, there is no need to light when viewing in the external light mode using external light. It can be switched on and off. An arbitrary method can be adopted as the switching method, and any of the conventional methods can be adopted. Note that the light source may be of a different color emission type capable of switching emission colors, or may be of a type capable of emitting different colors through different types of light sources.
[0092]
If necessary, the light source may be a combination body in which appropriate auxiliary means such as a reflector surrounding the liquid crystal cell are arranged to guide the divergent light to the side surface. As the reflector, a suitable reflection sheet such as a resin sheet provided with a metal thin film having a high reflectance, a white sheet, or a metal foil can be used. The reflector can also be used as a fixing means that also serves as a surrounding of the light source by a method in which the end is bonded to an end of a cell substrate or the like.
[0093]
In general, a liquid crystal display device is configured by appropriately assembling components such as a liquid crystal cell functioning as a liquid crystal shutter, a driving device associated therewith, a front light or a backlight, and a reflective layer and a compensating retardation plate as necessary. It is formed. In the present invention, there is no particular limitation except that an illumination mechanism is formed using the above-described optical film and light source, and the light-emitting device can be formed according to a conventional front light type or backlight type.
[0094]
Therefore, the liquid crystal cell to be used is not particularly limited, and an appropriate reflection type or transmission type in which liquid crystal is sealed between cell substrates through a sealing material and display light is obtained through light control by the liquid crystal or the like. Can be used.
[0095]
Incidentally, specific examples of the above-mentioned liquid crystal cell include twisted and non-twisted types such as TN type liquid crystal cell, STN type liquid crystal cell, IPS type liquid crystal cell, HAN type liquid crystal cell, OCB type liquid crystal cell and VA type liquid crystal cell, and guest type. A liquid crystal cell of a host system or a ferroelectric liquid crystal system, or a liquid crystal cell of a light diffusion type such as an internal diffusion type is exemplified. The liquid crystal driving system may be an appropriate one such as an active matrix system or a passive matrix system.
[0096]
The arrangement of a reflective layer is indispensable in a front-light type reflective liquid crystal display device, but the position of the reflective layer can be provided inside the liquid crystal cell also as an electrode, or provided outside the liquid crystal cell. You can also.
[0097]
For the reflective layer, for example, a coating layer containing a powder of a high-reflectance metal such as aluminum, silver, gold, copper, or chromium in a binder resin, an additional layer of a metal thin film formed by a vapor deposition method, or the like, The reflecting layer can be formed as a suitable reflecting layer such as a reflecting sheet, a metal foil, a transparent conductive film, or a dielectric multilayer film in which an additional layer is supported by a base material. When a transmissive liquid crystal display device is used for both external light and illumination, the reflective layer disposed outside the optical film can be appropriately formed in accordance with the above.
[0098]
On the other hand, a transmission type liquid crystal display device can be formed by arranging an optical film as a component of a backlight on the viewing back side of a liquid crystal cell. In this case, by providing a reflective layer on the back side (outside) of the light emitting means, light leaking from an optical path changing slope or the like is reflected and returned to the direction of the liquid crystal cell, so that it can be used for cell illumination and luminance is improved. be able to.
[0099]
In the above case, by using the reflection layer as a diffuse reflection surface, the reflected light can be diffused and directed in the front direction, and can be directed in a more effective direction by visual recognition. In addition, by providing the above-mentioned reflective layer, it can be used as a transmissive liquid crystal display device of both external light and illumination type as described above.
[0100]
【Example】
Example 1
Two types of partial masks each having a rectangular opening of 1500 μm in length, 200 μm in width or 2000 μm in length, and 300 μm in metal foil are arranged above and below, and a laser light transmitting portion having a length of 1500 μm and a width of 150 μm is obtained by overlapping the openings. A projection mask to be formed is formed, and an excimer laser beam having a wavelength of 248 nm is irradiated with a beam width of 1.5 mm through the mask, and the transmitted light of the projection mask is reduced to 1/15 through a lens to obtain a thickness. In the method of irradiating a 50 μm polyimide film, the two partial masks are irradiated with a laser beam at an etching rate of 0.26 μm / pulse and the two partial masks are opened at a speed ratio of 30: 7 from an open state with a width of 150 μm. It was moved at a constant speed in the width direction at different speeds to make it a closed state, and a recess was formed (FIGS. 1, 2).
[0101]
The concave section had a triangular cross section, and the deepest etched portion (groove apex) corresponded to the closing line of the laser light transmitting section. The recess has a length of about 100 μm, a width of about 10 μm, and a depth of about 8 μm, and has an optical path conversion slope having an inclination angle of about 42 degrees with respect to the film surface and an upright surface having an inclination angle of about 75 degrees with respect to the slope. (FIG. 2B), the groove apex of the concave portion was sharp and both ends were dug at an acute angle, and the vertical surface as well as the optical path conversion slope had excellent surface accuracy (flatness).
[0102]
Next, the etching process described above is repeated while scanning each axis of XYZθ of the work stage and changing the position with respect to the polyimide film, and a plurality of the concave portions are randomly distributed on one surface of the polyimide film, and the distribution density is equal to or smaller than the film density. A polymer film (an optical film as a matrix) having a size larger as the distance from one side was increased (FIGS. 4 and 5A). The area occupied by the opening of the recess on the film surface was 1/10.
[0103]
Next, nickel is filled into the concave surface of the polymer film by an electroforming method to form a metal layer having a thickness of about 200 μm, and then the polymer film is peeled to have a predetermined convex portion forming surface. A mold was obtained (FIGS. 5B and C). Then, a radiation-curable acrylic resin is applied in a thickness of 75 μm on the convex portion forming surface of the mold, and a transparent film is put thereon, and excess resin and air bubbles are extruded to form a surface shape of the mold. After forming a molded layer, the molded layer is cured by irradiating it with radiation, and the formed cured layer is peeled from the mold to obtain an optical film having light emitting means (FIG. 5D, E).
[0104]
The light emitting means in the optical film has an optical path conversion slope having an inclination angle of about 42 degrees with respect to the film surface, and an upright surface having an inclination angle of about 75 degrees facing the slope, and has a length of about 100 μm, a width of about 10 μm, and a depth of about 10 μm. It consisted of a plurality of recesses having a thickness of about 8 μm, which corresponded to the light emitting means comprising the recesses provided in the matrix polyimide film with high precision. Therefore, the groove apex of the concave portion is sharp and both ends are dug at an acute angle, and the vertical surface as well as the optical path changing slope has excellent surface accuracy.
[0105]
Comparative example
A light guide plate having light emitting means formed of stripe-shaped concave portions formed by machining was used.
[0106]
Evaluation test
A liquid crystal display device incorporating the optical film according to the example or the light guide plate according to the comparative example was formed. As a result, occurrence of moire was confirmed in the comparative example. In addition, interface reflection occurred in the gap between the light guide plate and the panel, and the contrast was reduced, and defects in the light guide plate were very conspicuous when the light guide plate was viewed directly. Further, the laser etching process by the conventional method has reduced the flatness of the slopes of the stripe-shaped concave portions, particularly the flatness of the vertical surfaces, and the roundness of the groove apex is large, so that the visibility and luminance of the liquid crystal panel are reduced.
[0107]
On the other hand, in the above embodiment, since the light emitting means is formed by randomly arranging minute-sized concave portions excellent in the surface accuracy of the inclined surface including the upright surface and the sharpness of the groove apex, no moiré is generated, and the panel is not generated. Interfacial reflection did not occur in the adhesion treatment via the adhesive layer. Also, the optical film of the example is much thinner and lighter than the light guide plate of the comparative example, and the accuracy of the shape and arrangement position of the concave portion forming the light emitting means is also compared with the light guide plate of the comparative example. And the visibility, luminance and resolution of the liquid crystal display device were high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of a manufacturing method.
FIG. 2 is an explanatory view of movement of a partial mask (projection mask).
FIG. 3 is an explanatory perspective view of an optical film.
FIG. 4 is an explanatory plan view of another optical film.
FIG. 5
Explanatory drawing of still another manufacturing method
[Explanation of symbols]
1: Laser oscillator
2, 3: Partial mask (projection mask)
21, 31: Opening (laser light transmitting part)
4: Optical equipment
41: Projected image
5: Polymer film (optical film)
51: recess
a: Optical path conversion slope
b: Elevation
7: Mold
8: Optical film
81: recess
a: Optical path conversion slope
b: Elevation