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WO2013061964A1 - 表示装置 - Google Patents

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Publication number
WO2013061964A1
WO2013061964A1 PCT/JP2012/077360 JP2012077360W WO2013061964A1 WO 2013061964 A1 WO2013061964 A1 WO 2013061964A1 JP 2012077360 W JP2012077360 W JP 2012077360W WO 2013061964 A1 WO2013061964 A1 WO 2013061964A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
display device
layer
base material
pixel
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/077360
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
透 菅野
恵美 山本
前田 強
Original Assignee
シャープ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Priority to JP2013540786A priority Critical patent/JP5916243B2/ja
Priority to US14/353,050 priority patent/US9465146B2/en
Publication of WO2013061964A1 publication Critical patent/WO2013061964A1/ja

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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/02Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0273Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0278Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/02Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
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    • G02B5/0242Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element by means of dispersed particles
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/133526Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses

Definitions

  • the present invention relates to a display device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2011-237847 filed in Japan on October 28, 2011, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Liquid crystal display devices are widely used as portable electronic devices such as cellular phones or displays for televisions, personal computers, and the like.
  • liquid crystal display devices are known to have excellent visibility from the front, but have a narrow viewing angle.
  • Various devices have been devised for widening the viewing angle.
  • a configuration in which a member for diffusing light emitted from a display body such as a liquid crystal panel (hereinafter referred to as a light diffusing member) is provided on the viewing side of the display body can be considered.
  • a light diffusing member a member for diffusing light emitted from a display body
  • the light diffusing member since the light transmitted through the liquid crystal panel is scattered by the light diffusing member and emitted in various directions, the light is mixed before being recognized by the eyes of the viewer, and display blur may occur.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal display device including a liquid crystal panel, a backlight that emits light from the back side of the liquid crystal display panel, and a light scattering film disposed on the front side of the liquid crystal panel. ing.
  • the light-scattering film has a light-transmitting base material, and a light-scattering layer in which scattering particles are dispersed in a resin material is stacked on one surface of the base material. It has become.
  • An aspect of the present invention has been made to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide a display device that can suppress blurring of display.
  • a display device includes a light source, a display element that performs display using light from the light source, and an angular distribution of light incident from the display element, provided on a viewing side of the display element.
  • a light diffusing member that emits light in a wider state than before incidence, an isotropic diffusion layer that is provided on the viewing side of the light diffusing member and isotropically diffuses light incident from the light diffusing member; ,including.
  • the display element includes a plurality of pixels that form a display image.
  • the angle at which the luminous flux ratio is the largest among the light output angles from the light source is ⁇ 0
  • the average traveling angle until the light incident on the display element at the angle ⁇ 0 reaches the isotropic diffusion layer is ⁇ 1.
  • the distance from the image forming surface to the interface between the light diffusing member and the isotropic diffusion layer is T
  • the refractive index of air is n 0
  • the average refraction between the image forming surface and the isotropic diffusion layer is The rate is n 1
  • the pixel pitch is P
  • the light arrival position perpendicular to the isotropic diffusion layer out of the light from the end of the pixel and the traveling angle ⁇ 1 with respect to the isotropic diffusion layer When the distance from the arrival position of the light that arrived at P is P ′, the following expressions (1), (2), and (3) are satisfied.
  • the display element includes a color filter, and k sub-pixels that display different colors are arranged adjacent to each other, and the k sub-pixels form a display.
  • the following expression (4) may be satisfied.
  • the k sub-pixels include a red sub-pixel that performs display using red light, a green sub-pixel that performs display using green light, and a blue sub-pixel that performs display using blue light.
  • the red sub-pixel, the green sub-pixel, and the blue sub-pixel are arranged adjacent to each other, and the red sub-pixel, the green sub-pixel, and the blue sub-pixel constitute a display 1 When one pixel is configured, the following equation (5) may be satisfied.
  • the light diffusion member includes a base material having light permeability, a plurality of light diffusion portions formed on one surface of the base material, and the light diffusion on one surface of the base material.
  • a light-shielding layer formed in a region other than the region where the part is formed, the light diffusing unit has a light emitting end surface on the substrate side, and the light diffusing unit is on the side opposite to the substrate side
  • a light incident end face having an area larger than an area of the light emitting end face, and a height from the light incident end face of the light diffusing portion to the light emitting end face is larger than a layer thickness of the light shielding layer;
  • the isotropic diffusion layer may be formed on a surface opposite to the one surface of the substrate.
  • the light diffusing member includes a plurality of light diffusing portions formed on one surface of the isotropic diffusing layer, and a region other than a region where the light diffusing portion is formed on one surface of the isotropic diffusing layer.
  • a light-shielding layer formed in the region, wherein the light diffusing portion has a light emitting end surface on the isotropic diffusing layer side, and the light diffusing portion is on the side opposite to the isotropic diffusing layer side.
  • a light incident end face having an area larger than an area of the emission end face may be provided, and a height from the light incident end face to the light emission end face of the light diffusing portion may be larger than a layer thickness of the light shielding layer.
  • the plurality of light diffusion portions are arranged in a scattered manner when viewed from the normal direction of the one surface of the base material, and the light shielding layer is other than the formation region of the light diffusion portion. It may be formed continuously in the region.
  • the plurality of light diffusion portions may be arranged aperiodically when viewed from the normal direction of one surface of the base material.
  • the plurality of light diffusion portions may have shapes that are equal to each other when viewed from the normal direction of one surface of the substrate.
  • the plurality of light diffusion portions may have at least one of a plurality of types and sizes different from each other when viewed from the normal direction of one surface of the base material.
  • air may exist in a gap between the plurality of light diffusion portions.
  • the light diffusing member includes a light-transmitting base material, a plurality of light-shielding layers formed on one surface of the base material, and one surface of the base material.
  • a light diffusing portion formed in a region other than the region where the light shielding layer is formed, wherein the light diffusing portion has a light emission end face on the substrate side, and the light diffusing portion is opposite to the substrate side
  • a light incident end surface having an area larger than the area of the light emitting end surface on the side, and a height from the light incident end surface to the light emitting end surface of the light diffusion portion is larger than a layer thickness of the light shielding layer.
  • the isotropic diffusion layer may be formed on a surface opposite to the one surface of the substrate.
  • the light diffusing member includes a plurality of light shielding layers formed on one surface of the isotropic diffusion layer, and the light shielding layer is formed on one surface of the isotropic diffusion layer.
  • a light diffusing portion formed in a region other than the region, wherein the light diffusing portion has a light exit end face on the isotropic diffusing layer side, and the light diffusing portion is opposite to the isotropic diffusing layer side.
  • a light incident end surface having an area larger than the area of the light emitting end surface, and a height from the light incident end surface to the light emitting end surface of the light diffusion portion is larger than a layer thickness of the light shielding layer. Also good.
  • the plurality of light shielding layers are arranged in a scattered manner when viewed from the normal direction of the one surface of the base material, and the light diffusion portion is a region other than the region where the light shielding layer is formed. It may be formed continuously in the region.
  • the plurality of light shielding layers may be non-periodically arranged when viewed from the normal direction of one surface of the base material.
  • the plurality of light shielding layers may have the same shape as seen from the normal direction of one surface of the base material.
  • the plurality of light shielding layers may have at least one of a plurality of types and sizes different from each other when viewed from the normal direction of one surface of the substrate.
  • the light source may emit light having directivity.
  • the display element may be a liquid crystal display element.
  • FIGS. 1 to 12B a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 12B.
  • a liquid crystal display device including a transmissive liquid crystal panel as a display body will be described.
  • the scale of the size may be changed depending on the component.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a liquid crystal display device of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device of this embodiment.
  • the liquid crystal display device 1 (display device) of the present embodiment includes a liquid crystal display element 6 (display element) and a viewing angle widening film 7.
  • the liquid crystal display element 6 includes a backlight 2 (light source), a first polarizing plate 3, a liquid crystal panel 4 (light modulation element), and a second polarizing plate 5.
  • the observer sees the display from the upper side of the liquid crystal display device 1 in FIG. 2 where the viewing angle widening film 7 is arranged. Therefore, in the following description, the side on which the viewing angle widening film 7 is disposed is referred to as a viewing side, and the side on which the backlight 2 is disposed is referred to as a back side.
  • the light emitted from the backlight 2 is modulated by the liquid crystal panel 4, and a predetermined image, character, or the like is displayed by the modulated light. Further, when the light emitted from the liquid crystal panel 4 passes through the viewing angle widening film 7, the angle distribution of the emitted light becomes wider than before entering the viewing angle widening film 7, and the light is widened. Is injected from. Thereby, the observer can visually recognize the display with a wide viewing angle.
  • liquid crystal panel 4 an active matrix transmissive liquid crystal panel will be described as an example, but a liquid crystal panel applicable to the present embodiment is not limited to an active matrix transmissive liquid crystal panel.
  • the liquid crystal panel applicable to the present invention may be, for example, a transflective (transmissive / reflective) liquid crystal panel or a reflective liquid crystal panel, and each pixel may be a switching thin film transistor (Thin Film Transistor, hereinafter). It may be a simple matrix type liquid crystal panel not provided with (abbreviated as TFT).
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the liquid crystal panel 4.
  • the liquid crystal panel 4 includes a TFT substrate 9, a color filter substrate 10, and a liquid crystal layer 11.
  • the TFT substrate 9 functions as a switching element substrate.
  • the color filter substrate 10 is disposed to face the TFT substrate 9.
  • the liquid crystal layer 11 is sandwiched between the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10.
  • the liquid crystal layer 11 is surrounded by a TFT substrate 9, a color filter substrate 10, and a frame-shaped seal member (not shown) that bonds the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10 at a predetermined interval. It is enclosed in the space.
  • the liquid crystal panel 4 of the present embodiment performs display in, for example, a VA (Vertical Alignment, vertical alignment) mode, and the liquid crystal layer 11 uses vertical alignment liquid crystal having negative dielectric anisotropy.
  • a spherical spacer 12 is disposed between the TFT substrate 9 and the color filter substrate 10 to keep the distance between these substrates constant.
  • the display mode is not limited to the VA mode described above, and a TN (Twisted Nematic) mode, an STN (Super Twisted Nematic) mode, an IPS (In-Plane Switching) mode, or the like can be used.
  • the TFT substrate 9 has a plurality of pixels (not shown) as a minimum unit area for display arranged in a matrix.
  • a plurality of source bus lines (not shown) are formed on the TFT substrate 9 so as to extend in parallel with each other, and a plurality of gate bus lines (not shown) extend in parallel with each other, And it is formed so as to be orthogonal to a plurality of source bus lines. Therefore, on the TFT substrate 9, a plurality of source bus lines and a plurality of gate bus lines are formed in a lattice pattern, and a rectangular region partitioned by adjacent source bus lines and adjacent gate bus lines is one. One pixel.
  • the source bus line is connected to the source electrode of the TFT described later, and the gate bus line is connected to the gate electrode of the TFT.
  • a TFT 19 having a semiconductor layer 15, a gate electrode 16, a source electrode 17, a drain electrode 18, etc. is formed on the surface of the transparent substrate 14 constituting the TFT substrate 9 on the liquid crystal layer 11 side.
  • a transparent substrate 14 for example, a glass substrate can be used.
  • a semiconductor material such as CGS (Continuous Grain Silicon), LPS (Low-temperature Poly-Silicon), ⁇ -Si (Amorphous Silicon), etc.
  • a semiconductor layer 15 made of is formed.
  • a gate insulating film 20 is formed on the transparent substrate 14 so as to cover the semiconductor layer 15.
  • a material of the gate insulating film 20 for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof can be used.
  • a gate electrode 16 is formed on the gate insulating film 20 so as to face the semiconductor layer 15.
  • a laminated film of W (tungsten) / TaN (tantalum nitride), Mo (molybdenum), Ti (titanium), Al (aluminum), or the like is used.
  • a first interlayer insulating film 21 is formed on the gate insulating film 20 so as to cover the gate electrode 16.
  • a material of the first interlayer insulating film 21 for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof can be used.
  • a source electrode 17 and a drain electrode 18 are formed on the first interlayer insulating film 21.
  • the source electrode 17 is connected to the source region of the semiconductor layer 15 through a contact hole 22 that penetrates the first interlayer insulating film 21 and the gate insulating film 20.
  • the drain electrode 18 is connected to the drain region of the semiconductor layer 15 through a contact hole 23 that penetrates the first interlayer insulating film 21 and the gate insulating film 20.
  • a second interlayer insulating film 24 is formed on the first interlayer insulating film 21 so as to cover the source electrode 17 and the drain electrode 18.
  • the material of the second interlayer insulating film 24 the same material as the first interlayer insulating film 21 described above or an organic insulating material can be used.
  • a pixel electrode 25 is formed on the second interlayer insulating film 24.
  • the pixel electrode 25 is connected to the drain electrode 18 through a contact hole 26 that penetrates the second interlayer insulating film 24. Therefore, the pixel electrode 25 is connected to the drain region of the semiconductor layer 15 using the drain electrode 18 as a relay electrode.
  • a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide, Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide, Indium Zinc Oxide) can be used.
  • An alignment film 27 is formed on the entire surface of the second interlayer insulating film 24 so as to cover the pixel electrode 25.
  • This alignment film 27 has an alignment regulating force for vertically aligning liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 11.
  • the form of the TFT may be the bottom gate TFT shown in FIG. 3 or the top gate TFT.
  • a black matrix 30, a color filter 31, a planarizing layer 32, a counter electrode 33, and an alignment film 34 are sequentially formed on the surface of the transparent substrate 29 constituting the color filter substrate 10 on the liquid crystal layer 11 side.
  • the black matrix 30 has a function of blocking light transmission in the inter-pixel region.
  • the black matrix 30 is formed of, for example, a metal such as Cr (chromium) or a Cr / Cr oxide multilayer film, or a photoresist in which carbon particles are dispersed in a photosensitive resin.
  • the color filter 31 contains pigments of red (R), green (G), and blue (B) colors.
  • One pixel electrode 25 on the TFT substrate 9 is provided with any one of R, G, and B color filters 31 facing each other. Note that the color filter 31 may have a multicolor configuration of three or more colors of R, G, and B.
  • the planarization layer 32 is composed of an insulating film that covers the black matrix 30 and the color filter 31.
  • the planarizing layer 32 has a function of smoothing and leveling a step formed by the black matrix 30 and the color filter 31.
  • a counter electrode 33 is formed on the planarization layer 32.
  • As the material of the counter electrode 33 a transparent conductive material similar to that of the pixel electrode 25 is used.
  • an alignment film 34 having a vertical alignment regulating force is formed on the entire surface of the counter electrode 33.
  • the backlight 2 includes a light source 36 such as a light emitting diode and a cold cathode tube, and a light guide plate 37 that emits light toward the liquid crystal panel 4 using internal reflection of light emitted from the light source 36.
  • the backlight 2 may be an edge light type in which the light source is disposed on the end face of the light guide, or may be a direct type in which the light source is disposed directly under the light guide.
  • the directional backlight described above can be realized by optimizing the shape and arrangement of the reflection pattern formed in the light guide plate 37.
  • directivity may be realized by arranging a louver on the backlight.
  • a first polarizing plate 3 that functions as a polarizer is provided between the backlight 2 and the liquid crystal panel 4.
  • a second polarizing plate 5 that functions as a polarizer is provided between the liquid crystal panel 4 and the viewing angle widening film 7.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of the viewing angle widening film 7.
  • the viewing angle widening film 7 is composed of a light diffusing member 70 and an isotropic diffusing layer 8.
  • the light diffusing member 70 includes a base material 39, a plurality of light diffusing portions 40 formed on one surface of the base material 39 (a surface opposite to the viewing side), and a light shielding layer 41 formed on one surface of the base material 39. , Is composed of.
  • the isotropic diffusion layer 80 is formed on the other surface (surface on the viewing side) of the base material 39.
  • the viewing angle widening film 7 is formed on the second polarizing plate 5 with the side where the light diffusing portion 40 is provided facing the second polarizing plate 5 and the base 39 side facing the viewing side. Is arranged.
  • resins such as a thermoplastic polymer, a thermosetting resin, and a photopolymerizable resin are generally used.
  • an appropriate transparent resin substrate made of acrylic polymer, olefin polymer, vinyl polymer, cellulose polymer, amide polymer, fluorine polymer, urethane polymer, silicone polymer, imide polymer, etc. Can do.
  • a transparent resin base material such as a film is preferably used.
  • the base material 39 serves as a base when a material for the light shielding layer 41 and the light diffusion portion 40 is applied later in the manufacturing process described later, and has heat resistance and mechanical strength in the heat treatment step during the manufacturing process. It is necessary to prepare. Therefore, as the base material 39, a glass base material or the like may be used in addition to the resin base material.
  • the thickness of the base material 39 is as thin as possible without impairing heat resistance and mechanical strength. The reason is that as the thickness of the base material 39 is increased, there is a possibility that display blur may occur.
  • the total light transmittance of the substrate 39 is preferably 90% or more in accordance with JIS K7361-1. When the total light transmittance is 90% or more, sufficient transparency can be obtained.
  • a PET film having a thickness of 100 ⁇ m is used as an example.
  • the light diffusing unit 40 is made of an organic material having light transmissivity and photosensitivity such as acrylic resin, epoxy resin, and silicone resin.
  • a mixture made of a transparent resin in which a polymerization initiator, a coupling agent, a monomer, an organic solvent and the like are mixed with these resins can be used.
  • the polymerization initiator may contain various additional components such as a stabilizer, an inhibitor, a plasticizer, a fluorescent brightening agent, a mold release agent, a chain transfer agent, and other photopolymerizable monomers. .
  • materials described in Japanese Patent No. 4129991 can be used.
  • the total light transmittance of the light diffusing section 40 is preferably 90% or more as defined in JIS K7361-1. When the total light transmittance is 90% or more, sufficient transparency can be obtained.
  • the horizontal cross section when the light diffusing unit 40 is cut along a plane (xy plane) parallel to one surface of the base material 39 is circular.
  • the diameter of the light diffusion part 40 is, for example, about 20 ⁇ m.
  • the plurality of light diffusing portions 40 all have the same diameter.
  • the light diffusing portion 40 has a small area of the horizontal cross section on the base material 39 side that becomes the light emission end face 40 a, and the area of the horizontal cross section gradually increases as the distance from the base material 39 increases. That is, when viewed from the base material 39 side, the light diffusing portion 40 has a so-called reverse tapered frustoconical shape.
  • the light diffusion part 40 is a part that contributes to the transmission of light in the viewing angle widening film 7. That is, the light incident on the light diffusing unit 40 is guided and emitted while being totally confined inside the light diffusing unit 40 while being totally reflected by the tapered side surface 40 c of the light diffusing unit 40.
  • the plurality of light diffusion portions 40 are scattered on the base material 39.
  • the light shielding layer 41 is continuously formed on the base material 39 by forming the plurality of light diffusion portions 40 scattered on the base material 39.
  • the plurality of light diffusion portions 40 are arranged randomly (non-periodically) when viewed from the normal direction of the main surface of the base material 39. Therefore, although the pitch between the adjacent light diffusion portions 40 is not constant, the average pitch obtained by averaging the pitches between the adjacent light diffusion portions 40 is set to 25 ⁇ m.
  • the light shielding layer 41 is formed in a region other than the formation region of the plurality of light diffusion portions 40 on the surface of the base material 39 on which the light diffusion portions 40 are formed.
  • the light shielding layer 41 is made of an organic material having light absorption and photosensitivity such as a black resist.
  • the light shielding layer 41 may be a metal film such as a single metal such as Cr (chromium) or Cr / Cr oxide, a metal oxide, or a multilayer film of a single metal and a metal oxide, or a pigment used for black ink. -It is sufficient to use a light-shielding material such as a black ink obtained by mixing dye, black resin, and multicolor ink.
  • the layer thickness of the light shielding layer 41 is set to be smaller than the height from the light incident end surface 40b of the light diffusion portion 40 to the light emitting end surface 40a.
  • the thickness of the light shielding layer 41 is about 150 nm as an example, and the height from the light incident end surface 40b to the light emitting end surface 40a of the light diffusion portion 40 is about 20 ⁇ m as an example. Therefore, in the gap between the plurality of light diffusion portions 40, the light shielding layer 41 exists in a portion in contact with one surface of the base material 39, and air exists in other portions.
  • the refractive index of the base material 39 and the refractive index of the light diffusing portion 40 are substantially equal. The reason is that, for example, if the refractive index of the base material 39 and the refractive index of the light diffusing unit 40 are greatly different, the light diffusing unit is used when the light incident from the light incident end surface 40b is emitted from the light diffusing unit 40. This is because unnecessary light refraction or reflection occurs at the interface between the substrate 40 and the substrate 39, and a desired light diffusion angle cannot be obtained, and the amount of emitted light may decrease.
  • the viewing angle widening film 7 is disposed so that the base material 39 faces the viewing side, and therefore, the smaller one of the two opposing surfaces of the truncated cone-shaped light diffusion portion 40.
  • the surface having the larger area becomes the light incident end surface 40b.
  • the inclination angle of the side surface 40c of the light diffusing portion 40 is about 80 ° as an example.
  • the inclination angle of the side surface 40c of the light diffusion portion 40 is not particularly limited as long as it is an angle that can sufficiently diffuse incident light when exiting from the viewing angle widening film 7.
  • the light diffusion portion 40 is formed of, for example, an acrylic resin
  • the side surface 40c of the light diffusion portion 40 becomes an interface between the acrylic resin and air.
  • the difference in the refractive index between the inside and the outside of the light diffusing unit 40 is larger than when any low refractive index material exists outside. The maximum is when air is present. Therefore, from Snell's law, in the configuration of the present embodiment, the critical angle is the smallest, and the incident angle range in which light is totally reflected by the side surface 40c of the light diffusing unit 40 is the widest. As a result, light loss is further suppressed, and high luminance can be obtained.
  • a backlight that emits light at an angle that does not enter the side surface 40c of the light diffusing portion 40 at a critical angle or less, that is, a so-called directional backlight.
  • the isotropic diffusion layer 8 is formed on the other surface (surface on the viewing side) of the base material 39 as shown in FIG. 4A. That is, the isotropic diffusion layer 8 is formed on a surface different from the surface on which the light diffusion portion 40 of the base material 39 is formed.
  • the isotropic diffusion layer 8 is configured by dispersing a large number of light scattering bodies 81 such as acrylic beads in a binder resin 80 such as an acrylic resin.
  • the thickness of the isotropic diffusion layer 8 is about 20 ⁇ m as an example, the spherical diameter of the spherical light scatterer 81 is about 0.5 ⁇ m to 20 ⁇ m, and the thickness of the adhesive layer 51 is about 25 ⁇ m as an example.
  • the isotropic diffusion layer 8 isotropically diffuses the light diffused by the light diffusing section 40 and further widens it.
  • the light scatterer 81 is not limited to this, but is made of acrylic polymer, olefin polymer, vinyl polymer, cellulose polymer, amide polymer, fluorine polymer, urethane polymer, silicone polymer, imide polymer, or the like. It may be made of an appropriate transparent substance such as a resin piece or glass beads. In addition to these transparent substances, scatterers and reflectors that do not absorb light can be used. Or it is good also as the bubble which diffused the light-scattering body 81 in the light-diffusion part 40. FIG.
  • each light scatterer 81 can be formed in various shapes such as a spherical shape, an elliptical spherical shape, a flat plate shape, and a polygonal cube.
  • the light scatterer 81 may be formed so as to have a uniform or non-uniform size.
  • an isotropic diffusion layer 8 is disposed on the outermost surface of the viewing angle widening film 7.
  • the light L incident perpendicularly to the light incident end face 40 b of the light diffusion portion 40 is diffused by the light diffusion portion 40 and further diffused by the isotropic diffusion layer 8. For this reason, light of various angles is emitted from the isotropic diffusion layer 8.
  • the light L incident perpendicularly to the light incident end surface 40Xb of the light diffusing portion 40X is specified. It is injected concentrated on the diffusion angle. As a result, light cannot be uniformly diffused over a wide angle range, and a bright display can be obtained only with a specific viewing angle.
  • the isotropic diffusion layer 8 is disposed on the outermost surface of the viewing angle widening film 7, the light diffusion angle can be prevented from being concentrated to one. As a result, the light diffusion characteristics of the viewing angle widening film 7 can be made smoother, and a bright display can be obtained with a wide viewing angle.
  • the light L0 incident on the viewing angle widening film 7 is from the viewing angle widening film 7 in a state where the angle distribution is wider than before entering the viewing angle widening film 7. It is injected. Therefore, even if the observer tilts the line of sight from the front direction (normal direction) of the liquid crystal display element 6, a good display can be visually recognized.
  • the planar shape of the light diffusing unit 40 is circular, the angular distribution spreads in all directions centered on the normal direction of the screen of the liquid crystal display element 6. Therefore, the observer can visually recognize a good display in all directions.
  • the light L obliquely incident on the viewing angle widening film 7 is light that is obliquely transmitted through the liquid crystal panel 4 and is light that is different from a desired retardation, that is, light that causes a decrease in so-called display contrast.
  • the viewing angle widening film 7 of the present embodiment can increase the display contrast because such light is cut by the light shielding layer 41. Furthermore, since the external light which is incident on the viewing angle expansion film 7 from the viewing side is also cut by the light shielding layer 41, the scattering of the external light is suppressed, and the visibility of display in a bright place can be improved.
  • an interference fringe pattern is visually recognized when the period of each pattern is slightly shifted.
  • a viewing angle widening film in which a plurality of light diffusion portions are arranged in a matrix and a liquid crystal panel in which a plurality of pixels are arranged in a matrix are overlapped, a periodic pattern and a liquid crystal formed by the light diffusion portions of the viewing angle widening film Moire may occur between the periodic patterns of the panel pixels and display quality may be reduced.
  • the liquid crystal display device 1 of the present embodiment since the plurality of light diffusion portions 40 are randomly arranged in a plane, interference with the regular arrangement of pixels of the liquid crystal panel 4 is caused. Moire does not occur and display quality can be maintained.
  • the light diffusion part 40 may be connected at least in part. Thereby, each light-diffusion part 40 becomes difficult to fall down and the form stability of the viewing angle expansion film 7 improves. Moreover, since the ratio in which the light which injected into the viewing angle expansion film 7 is absorbed by the light shielding layer 41 becomes small, the light utilization efficiency improves.
  • the viewing angle widening film 7 is incident as an isotropic diffusion layer 8 on the viewing side surface of the isotropic diffusion layer 8 from the surface, and the traveling direction is caused by the light scatterer 81. It is preferable to use a light that does not cause so-called backscattering (backscattering) so that the modified light is Mie scattered. As a result, it is possible to suppress a reduction in display quality and contrast.
  • ⁇ 0 is the angle with the highest luminous flux ratio among the light emission angles from the backlight 2.
  • ⁇ 1 An average traveling angle until light incident on the liquid crystal display element 6 at the angle ⁇ 0 reaches the isotropic diffusion layer 8 is defined as ⁇ 1 .
  • n 0 be the refractive index of air.
  • n 1 be the average refractive index between the image forming surface and the isotropic diffusion layer 8.
  • P be the pixel pitch.
  • the distance P ′ may be simply referred to as a blur width.
  • FIG. 5 is a diagram showing parameters of a relational expression that allows display blur in the liquid crystal display device 1.
  • the angle ⁇ 0 having the highest luminous flux ratio among the light emission angles from the backlight 2 means that the total luminous flux emitted from the backlight 2 is per unit solid angle of the luminous flux directed in a certain direction. An angle with a high percentage.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the polar angle and the azimuth angle.
  • a directional backlight when used as the light source, light having a certain range of directivity (light having a predetermined light distribution characteristic) is emitted from the backlight.
  • the angle ⁇ 0 is the light V 1 that enters the liquid crystal display element perpendicularly to the liquid crystal display element and the light that enters the liquid crystal display element at a wide angle, as shown in FIG. This is the angle (polar angle) formed with the direction V2.
  • the azimuth angle ⁇ is an angle indicated by a horizontal coordinate system with the direction V1 as a central axis, and is an angle between a certain direction and a reference direction.
  • it is an angle formed by an axis V0 in the direction along the arrangement direction of the plurality of pixels orthogonal to the direction V1 and a direction V3 obtained by projecting the direction V2 onto the horizontal coordinate plane.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the color filter and the azimuth angle.
  • FIG. 7 shows a configuration in which three colored layers are arranged in stripes.
  • the arrangement direction of the three color layers is a direction along the direction of the azimuth angle 0 ° and the direction of the azimuth angle 180 °.
  • the longitudinal direction of each colored layer in the stripe shape is a direction along the direction with an azimuth angle of 90 ° and the direction with an azimuth angle of 270 °.
  • the “image forming surface F G ” serving as a reference for the distance T is a surface on the liquid crystal layer 11 side of the transparent substrate 29 constituting the color filter substrate 10 (between the color filter 31 and the transparent substrate 29. Interface). That is, the distance T is a distance between the surface on the liquid crystal layer 11 side of the transparent substrate 29 constituting the color filter substrate 10 and the surface on the isotropic diffusion layer 8 side of the base material 39 constituting the light diffusion member 70. .
  • “Pixel pitch P” is the width of one pixel (the distance in the arrangement direction of the three colored layers shown in FIG. 7).
  • the relationship represented by the following equation (1) is established among the distance P ′, the distance T, and the angle ⁇ 1 .
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship of the traveling angle of light from the backlight 2 in the liquid crystal display device 1.
  • reference sign ⁇ 0 is an angle having the highest luminous flux ratio among the emission angles of light from the backlight 2.
  • Reference sign ⁇ 1 is an average traveling angle until light incident on the liquid crystal display element 6 at an angle ⁇ 0 among the light from the backlight 2 reaches the isotropic diffusion layer 8.
  • the symbol n 0 is the refractive index of air.
  • Reference numeral n 1 denotes an average refractive index of a structure (the liquid crystal display element 6 and the light diffusing member 70) through which the light from the backlight 2 passes through the isotropic diffusion layer 8 in the liquid crystal display device 1.
  • the average traveling angle ⁇ 1 until the light incident on the liquid crystal display element 6 at the angle ⁇ 0 reaches the isotropic diffusion layer 8 among the light from the backlight 2 means from the backlight 2.
  • an angle when light incident on the liquid crystal display element 6 at an angle ⁇ 0 travels through the liquid crystal display element 6 and an angle when light emitted from the liquid crystal display element 6 travels through the light diffusion member 70 And the average angle.
  • the layer thickness of the liquid crystal layer 11 is sufficiently thinner than the thickness of the transparent substrate 29, liquid crystal layer 11 in considering the progress angle theta 1 is and will not be considered (see FIG. 5 ).
  • the traveling angle ⁇ 1 is such that the light incident on the liquid crystal display element 6 at the angle ⁇ 0 of the light from the backlight 2 and the surface on the liquid crystal layer 11 side of the transparent substrate 29 constituting the color filter substrate 10 and the light diffusion member. This is the angle when traveling between the surface of the base material 39 constituting the 70 and the isotropic diffusion layer 8 side.
  • the “refractive index n 0 of air” is a refractive index of air existing between the backlight 2 and the liquid crystal display element 6.
  • n 0 of air is a refractive index of air existing between the backlight 2 and the liquid crystal display element 6.
  • the backlight 2 and the liquid crystal display element 6 constituting the liquid crystal display device are accommodated in a housing, they are arranged with a predetermined interval. In this case, air is interposed between the backlight 2 and the liquid crystal display element 6, and the light emitted from the backlight 2 passes through the air and enters the liquid crystal display element 6.
  • the average refractive index n 1 of the structure through which the light from the backlight 2 passes until it reaches the isotropic diffusion layer 8 means the average refractive index of each layer constituting the structure It is a weighted average considering the layer thickness. For example, a weighted average ⁇ of the structure consisting of m layers, the refractive index n m of each layer, between the layer thickness d m of the respective layers, holds the relationship shown in (10) below.
  • the liquid crystal display device 1 performs white display because the amount of light from the portion that performs white display enters the portion that originally performs black display is small. It is possible to suppress blurring of the boundary between the portion and the portion that performs black display. In this case, the distance P ′ and the distance P need to satisfy the relationship of the following expression (3).
  • blurring of display in the liquid crystal display device 1 can be suppressed by satisfying the above expressions (1), (2), and (3).
  • the light emitted from the backlight 2 passes through the liquid crystal display element 6, passes through the light diffusion member 70, and then enters the isotropic diffusion layer 8. Therefore, strictly speaking, of the light from the backlight 2, the angle at which the light incident on the liquid crystal display element 6 at the angle ⁇ 0 travels through the liquid crystal display element 6, and the light emitted from the liquid crystal display element 6 is It is desirable to obtain the distance P ′ in consideration of the respective angles when traveling through the light diffusing member 70.
  • the blur of display is suppressed in consideration of the light traveling angle and the thickness of the i-th layer from the top of the color filter 31. It is also possible to derive an expression for
  • FIG. 9 is a diagram showing details of parameters of a relational expression that allows display blur in the liquid crystal display device 1.
  • the transparent substrate 29 the first adhesive 53, the retardation film 50 constituting the second polarizing plate 5, the polarizing layer 51 and the protective layer 52, the second adhesive layer 54, light
  • the same reference numerals as those described above will be omitted.
  • reference sign ⁇ 11 is an angle when light incident on the transparent substrate 29 at an angle ⁇ 0 among the light from the backlight 2 travels through the transparent substrate 29.
  • Reference sign ⁇ 12 is an angle when light incident on the first adhesive 53 at an angle ⁇ 11 travels through the first adhesive 53.
  • Reference sign ⁇ 13 is an angle when light incident on the retardation film 50 at an angle ⁇ 12 travels through the retardation film 50.
  • the symbol ⁇ 14 is an angle when light incident on the polarizing layer 51 at an angle ⁇ 13 travels through the polarizing layer 51.
  • Reference sign ⁇ 15 is an angle when light incident on the protective layer 52 at an angle ⁇ 14 travels through the protective layer 52.
  • Reference sign ⁇ 16 is an angle when light incident on the second adhesive 54 at an angle ⁇ 15 travels through the second adhesive layer 54.
  • Reference sign ⁇ 17 is an angle at which light incident on the light diffusion unit 40 at the angle ⁇ 16 travels through the light diffusion unit 40.
  • the symbol ⁇ 18 is an angle when light incident on the base material 39 at the angle ⁇ 17 travels through the base material 39.
  • Reference numeral T 1 is a distance (thickness of the transparent substrate 29) between the surface of the transparent substrate 29 on the color filter 31 side and the surface on the first adhesive 53 side.
  • Reference symbol T 2 is a distance from the interface of the first adhesive 53 with the transparent substrate 29 to the interface with the retardation film 50 (the thickness of the first adhesive 53).
  • Reference sign T 3 is a distance (a thickness of the retardation film 50) between the surface on the first pressure-sensitive adhesive 53 side of the retardation film 50 and the surface on the polarizing layer 51 side.
  • Reference numeral T 4 is a distance (thickness of the polarizing layer 51) between the surface of the polarizing layer 51 on the phase difference film 50 side and the surface on the protective layer 52 side.
  • Reference numeral T 5 is the distance between the polarizing layer 51 side surface of the protective layer 52 and the surface of the second adhesive 54 side (the thickness of the protective layer 52).
  • Reference symbol T 6 is a distance from the interface of the second adhesive 54 with the protective layer 52 to the interface with the light diffusion portion 40 (the thickness of the second adhesive 54).
  • Reference numeral T 7 is a distance (a thickness of the light diffusion portion 40) between the surface on the first adhesive 54 side of the light diffusion portion 40 and the surface on the base material 39 side.
  • Reference numeral T 8 is the distance (the thickness of the base material 39) between the surface of the base material 39 on the light diffusion portion 40 side and the surface on the isotropic diffusion layer 8 side.
  • the distance T is a thickness obtained by adding the thicknesses T 1 to T 8 of these eight layers.
  • Reference numeral P 1 denotes the arrival position of light that has reached the first pressure-sensitive adhesive 53 perpendicularly to the first pressure-sensitive adhesive 53 and the arrival of light that has reached the first pressure-sensitive adhesive 53 at an advancing angle ⁇ 11. It is the distance between the positions.
  • Reference numeral P 2 is reached the position of the light that has reached in advancing angle theta 12 relative to the arrival position and the retardation film 50 of the light arriving perpendicularly to the phase difference film 50 of the light from the first pressure-sensitive adhesive 53 Is the distance between Code P 3 is between the light arrival position reached by advancing angle theta 13 relative to the arrival position and the polarizing layer 51 of the light arriving perpendicularly to the polarizing layer 51 of the light from the transfer difference film 50 Is the distance.
  • Reference numeral P 4 denotes between the arrival position of light that has reached the protection layer 52 perpendicular to the light from the polarizing layer 51 and the arrival position of light that has reached the protection layer 52 at an advancing angle ⁇ 14 .
  • Reference numeral P 5 is arrival position of the light that has reached in advancing angle theta 15 relative to the arrival position and the second pressure-sensitive adhesive 54 of the light reaching perpendicularly to the second pressure-sensitive adhesive 54 of the light from the protective layer 52
  • Is the distance between Reference numeral P 6 denotes the arrival position of the light from the second adhesive 54 that has reached the light diffusion portion 40 perpendicularly and the arrival position of the light that has reached the light diffusion portion 40 at the advance angle ⁇ 16.
  • Reference numeral P 7 denotes a distance between the arrival position of the light from the light diffusing unit 40 that has reached the base material 39 perpendicularly and the arrival position of the light that has reached the base material 39 at the advance angle ⁇ 17.
  • Reference numeral P 8 denotes an arrival position of light that reaches the isotropic diffusion layer 8 perpendicularly to the isotropic diffusion layer 8 among the light from the base material 39 and an arrival position of the light that reaches the isotropic diffusion layer 8 at an advancing angle ⁇ 18.
  • Is the distance between The distance P ′ is a distance obtained by adding the distances P 1 to P 8 in these eight layers.
  • Reference numeral n 1 denotes the refractive index of the transparent substrate 29.
  • the symbol n 2 is the refractive index of the first adhesive 53.
  • the symbol n 3 is the refractive index of the retardation film 50.
  • Reference sign n 4 is the refractive index of the polarizing layer 51.
  • a symbol n 5 is a refractive index of the protective layer 52.
  • Reference sign n 6 is the refractive index of the second adhesive 54.
  • a symbol n 7 is a refractive index of the light diffusion unit 40.
  • the symbol n 8 is the refractive index of the base material 39.
  • the traveling angle of light in the i-th layer from the top of the color filter 31 is the angle ⁇ i
  • the thickness of the layer is T i
  • the arrival position of the light that has reached perpendicular to the layer When the distance from the arrival position of the light that has reached the layer at the traveling angle ⁇ i is P i , the following (12) exists between the distance P i , the thickness T i, and the angle ⁇ i. The relationship shown in the formula is established.
  • the traveling angle of light in the i-th layer from the top of the color filter 31 is the angle ⁇ i and the refractive index of the layer is n 1
  • the angle ⁇ i and the refractive index n i are determined from Snell's law. The relationship shown in the following formula (14) is established between them.
  • the liquid crystal display device 1 there is a difference between the surface on the liquid crystal layer 11 side of the transparent substrate 29 constituting the color filter substrate 10 and the surface on the isotropic diffusion layer 8 side of the base material 39 constituting the light diffusion member 70. Even in the case where a plurality of layers having a refractive index are stacked, if the distance P ′ is smaller than one pixel pitch P, the boundary between the portion where white display is performed and the portion where black display is performed is Blurring is suppressed. In this case, the distance P ′ and the distance P need to satisfy the relationship of the above expression (3).
  • the liquid crystal display device 1 by satisfying the above-mentioned formulas (3), (5), (13), and (14), in the liquid crystal display device 1, the liquid crystal layer 11 side of the transparent substrate 29 constituting the color filter substrate 10. Even when a plurality of layers having different refractive indexes are laminated between the surface of the substrate 39 and the surface of the base material 39 constituting the light diffusion member 70 on the side of the isotropic diffusion layer 8, The blur can be suppressed.
  • display blur in the liquid crystal display device 1 can also be suppressed by satisfying the above expressions (3), (13), and (15).
  • the liquid crystal display device 1 of the present embodiment has a color filter 31.
  • the distance P ′ is set to one sub-pixel pitch (P / If it is smaller than k), the occurrence of color blur due to color mixture of different colors is suppressed.
  • the distance P ′ and the distance P need to satisfy the relationship of the following expression (4).
  • FIG. 10 is a plan view of the color filter of this embodiment. In FIG. 10, a portion corresponding to one pixel in the color filter 31 is schematically shown.
  • a red colored layer 31R, a green colored layer 31G, and a blue colored layer 31B are arranged adjacent to each other, and these three colored layers 31R, 31G, and 31B make one pixel.
  • the pixel pitch P is a width obtained by adding the widths of these three colored layers 31R, 31G, and 31B.
  • a red sub-pixel for displaying with red light, a green sub-pixel for displaying with green light, and a blue sub-pixel for displaying with blue light are arranged adjacent to each other, and these three sub-pixels constitute a display 1
  • the distance P ′ is smaller than one sub-pixel pitch (P / 3)
  • the occurrence of color blur due to the color mixture of different colors is suppressed.
  • the distance P ′ and the distance P need to satisfy the relationship of the following expression (5).
  • the liquid crystal display device 1 having a color filter composed of three colored layers can suppress display blur and have different colors. It is possible to suppress color blur due to color mixing.
  • the pixel configuration is not limited to the example including three sub-pixels, and various configurations can be adopted.
  • FIG. 11A, FIG. 11B, and FIG. 11C are plan views of a first modification of the color filter of the present embodiment.
  • the part corresponding to one pixel among color filters is typically shown.
  • the color filter of the present modification has a configuration in which the colored layers are arranged in a stripe shape.
  • a red colored layer 31R, a green colored layer 31G, a blue colored layer 31B, and a yellow colored layer 31Y are arranged adjacent to each other.
  • These four colored layers 31R, 31G, 31B, and 31Y constitute a portion corresponding to one pixel. That is, the pixel pitch P is a width obtained by adding the widths of these four colored layers 31R, 31G, 31B, and 31Y.
  • a red sub-pixel for displaying with red light, a green sub-pixel for displaying with green light, a blue sub-pixel for displaying with blue light, and a yellow sub-pixel for displaying with yellow light are arranged next to each other,
  • the distance P ′ is smaller than one sub-pixel pitch (P / 4)
  • color blur due to color mixture of different colors may occur. It is suppressed.
  • the distance P ′ and the distance P need to satisfy the relationship of the following expression (16).
  • a red colored layer 31R, a green colored layer 31G, a blue colored layer 31B, and a white colored layer 31W are arranged adjacent to each other.
  • These four colored layers 31R, 31G, 31B, and 31W constitute a portion corresponding to one pixel. That is, the pixel pitch P is a width obtained by adding the widths of the four colored layers 31R, 31G, 31B, and 31W.
  • a red colored layer 31R, a green colored layer 31G, a blue colored layer 31B, a yellow colored layer 31Y, and a cyan colored layer 31C are arranged adjacent to each other.
  • These five colored layers 31R, 31G, 31B, 31Y, and 31C constitute a portion corresponding to one pixel. That is, the pixel pitch P is a width obtained by adding the widths of these five colored layers 31R, 31G, 31B, 31Y, and 31C.
  • a magenta colored layer may be used instead of the cyan colored layer 31C (cyan).
  • red sub-pixel for displaying with red light
  • green sub-pixel for displaying with green light
  • blue sub-pixel for displaying with blue light
  • yellow sub-pixel for displaying with yellow light
  • cyan sub-pixel When one pixel that is arranged next to each other and constitutes a display by these five sub-pixels is formed, if the distance P ′ is smaller than one sub-pixel pitch (P / 5), the color mixture is different from each other. The occurrence of color blur is suppressed. In this case, the distance P ′ and the distance P need to satisfy the relationship of the following expression (17).
  • 12A and 12B are plan views of a second modification of the color filter of the present embodiment. 12A and 12B schematically show a portion corresponding to one pixel in the color filter. As shown in FIGS. 12A and 12B, the color filter of this modification has a configuration in which the colored layers are arranged in a matrix (j rows and k columns, j and k are natural numbers).
  • the red colored layer 131R, the first green colored layer 131G1, the second green colored layer 131G2, and the blue colored layer 131B are arranged in two rows and two columns. These four colored layers 131R, 131G1, 131G2, and 131B constitute a portion corresponding to one pixel. That is, the pixel pitch P is a width obtained by adding the widths of the red coloring layer 131R and the first green coloring layer 131G1 among these four coloring layers 131R, 131G1, 131G2, and 131Y, or the second green coloring layer 131G2 and the blue coloring. The width is the sum of the widths of the layers 131B.
  • the blue subpixels to be performed are arranged in 2 rows and 2 columns and one pixel constituting the display is constituted by these four subpixels, the distance P ′ is larger than one subpixel pitch (P / 2). If it is small, the occurrence of color blur due to the color mixture of different colors is suppressed. In this case, the distance P ′ and the distance P need to satisfy the relationship of the following equation (18).
  • a red colored layer 131R, a green colored layer 131G, a blue colored layer 131B, a magenta colored layer 131M, a yellow colored layer 131Y, and a cyan colored layer 131C are arranged in 2 rows and 3 columns.
  • the These six colored layers 131R, 131G, 131B, 131M, 131Y, and 131C constitute a portion corresponding to one pixel.
  • the pixel pitch P is a width obtained by adding the widths of the red coloring layer 131R, the green coloring layer 131G, and the blue coloring layer 131B among these six coloring layers 131R, 131G, 131B, 131M, 131Y, 131C, or
  • the width is the sum of the widths of the magenta colored layer 131M, the yellow colored layer 131Y, and the cyan colored layer 131C.
  • the distance P ′ is 1 If the pitch is smaller than one sub-pixel pitch (P / 3), it is possible to suppress the occurrence of color blur due to a mixture of different colors. In this case, the distance P ′ and the distance P need to satisfy the relationship of the above formula (5).
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device 1A of the present embodiment.
  • the same components as those used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the isotropic diffusion layer 8 is disposed on the other surface (surface on the viewing side) of the base material 39.
  • the configuration is not such that the isotropic diffusion layer is disposed on the base material, and the base material itself is the isotropic diffusion layer. 8 functions. That is, a large number of light scatterers 81 are dispersed inside the substrate 80.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the distance T from the image forming surface to the isotropic diffusion layer 8 and the blur width P ′.
  • the horizontal axis represents the distance T ( ⁇ m) from the image forming surface to the isotropic diffusion layer 8, and the vertical axis represents the blur width P ′ ( ⁇ m).
  • the slope of the graph decreases. That is, the blur width P ′ decreases as the emission angle decreases.
  • the same effect as that of the first embodiment that display blur can be suppressed can be obtained. Furthermore, since the base material itself functions as the isotropic diffusion layer 8, the apparatus can be simplified and thinned. In this way, by using the viewing angle widening film 7A in which the light diffusing member and the isotropic diffusing layer 8 are combined, the thickness of the base material can be reduced and the blur width can be reduced.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device 1B of the present embodiment. 14, the same code
  • the color filter 31 is disposed on the liquid crystal layer 11 side of the transparent substrate 29 of the liquid crystal panel 4.
  • the liquid crystal display device 1B of the present embodiment as shown in FIG. 15, no color filter is arranged on the liquid crystal panel 4B.
  • the liquid crystal panel 4B is configured to perform monochrome display.
  • liquid crystal display device 1B of the present embodiment the same effect as that of the first embodiment can be obtained such that display blur can be suppressed.
  • a so-called field sequential method may be employed in which display is performed by sequentially turning on a backlight that emits light of three colors of red light, green light, and blue light at predetermined intervals. .
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device 1C of the present embodiment.
  • 17A, 17B, 18A, and 18B are diagrams for explaining the operation of the viewing angle widening film 7C.
  • FIG. 16 FIG. 17A, FIG. 17B, FIG. 18A, and FIG. 18B, the same components as those used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the plurality of light diffusing portions 40 are all the same size.
  • the dimensions (diameters) of the plurality of light diffusion portions 40C are different.
  • the diameters of the plurality of light diffusion portions 40C are distributed in the range of 15 ⁇ m to 25 ⁇ m. That is, the plurality of light diffusion portions 40C have a plurality of types of dimensions.
  • the plurality of light diffusion portions 40C are randomly arranged in a plane as in the first embodiment. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the cross-sectional shape of the light diffusing portion 40C in the xy plane is a circle similar to that of the light diffusing portion 40 (see FIGS. 17B and 18B) of the first embodiment. . Therefore, the effect that the viewing angle widening film 7C expands the angular distribution of light in the xz plane is the same as that of the first embodiment.
  • the plurality of light diffusing portions 40 are all the same size, but in this embodiment, the dimensions of the plurality of light diffusing portions 40C are different as shown in FIGS. 17A and 18A. Yes. As shown in FIG.
  • the light shielding portion (light shielding layer) is wide even if the pitch of the light diffusing portions is reduced in order to increase the ratio of the light transmitting portion (light diffusing portion). Remains. As a result, the ratio of light shielded by the light shielding layer increases.
  • FIG. 18B when the light diffusing portions 40 having a fixed shape are randomly arranged, a portion where a plurality of light diffusing portions 40 are arranged in a straight line is generated.
  • FIG. 18A when the light diffusion portions 40C having different shapes are arranged at random, the ratio of the plurality of light diffusion portions 40C arranged in a straight line decreases.
  • the arrangement density of the light diffusion parts can be increased.
  • the ratio of light shielded by the light shielding layer can be reduced and the light utilization efficiency can be increased.
  • the same effect as that of the first embodiment that display blur can be suppressed is obtained. Furthermore, in addition to the plurality of light diffusing portions 40C being randomly arranged, the size of the light diffusing portion 40C is also different, so that moire fringes due to the light diffraction phenomenon can be more reliably suppressed.
  • FIG. 19A an example of the light diffusing unit 40 having a circular planar shape is shown.
  • the light diffusing unit 40G having a square planar shape is used. It may be used. Or you may use the light-diffusion part 40H whose planar shape is a regular octagon as shown to FIG. 19C.
  • a light diffusing portion 40I having a shape in which two opposite sides of a square are curved outward may be used.
  • FIG. 19E a light diffusing portion 40J having a shape in which two rectangles intersect in two orthogonal directions may be used.
  • FIG. 19A an example of the light diffusing unit 40 having a circular planar shape is shown.
  • the light diffusing unit 40G having a square planar shape is used. It may be used. Or you may use the light-diffusion part 40H whose planar shape is a regular octagon as shown to FIG. 19C.
  • an elongated elliptical light diffusion portion 40K may be used.
  • an elongated rectangular light diffusion portion 40L may be used.
  • an elongated octagonal light diffusion portion 40M may be used.
  • a light diffusing portion 40N having a shape in which two opposing sides of a long and narrow rectangle are curved outward may be used.
  • the shapes of FIGS. 19A to 19J may be rotated in a plurality of directions.
  • the technical scope of the aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the aspect of the present invention.
  • an example of a liquid crystal display device is given as the display body.
  • the present invention is not limited to this, and the aspect of the present invention may be applied to an organic electroluminescence display device, a plasma display, or the like.
  • the viewing angle expansion film and the liquid crystal display body do not necessarily need to contact.
  • another optical film or an optical component may be inserted between the viewing angle widening film and the liquid crystal display.
  • a viewing angle expansion film and a liquid crystal display body may exist in the position which left
  • a polarizing plate is unnecessary, so that the viewing angle widening film and the polarizing plate do not come into contact with each other.
  • an antireflection layer As a configuration in which at least one of an antireflection layer, a polarizing filter layer, an antistatic layer, an antiglare treatment layer, and an antifouling treatment layer is provided on the viewing side of the base material of the viewing angle widening film in the above embodiment. Also good. According to this configuration, it is possible to add a function to reduce external light reflection, a function to prevent the adhesion of dust and dirt, a function to prevent scratches, and the like according to the type of layer provided on the viewing side of the substrate. Further, it is possible to prevent deterioration of viewing angle characteristics with time.
  • the light diffusing portion has a symmetrical shape with respect to the central axis, but it does not necessarily have a symmetrical shape.
  • the light diffusing portion has a symmetrical shape with respect to the central axis, but it does not necessarily have a symmetrical shape.
  • an intentionally asymmetric angular distribution is required according to the application and usage of the display device, for example, when there is a request to widen the viewing angle only on the upper side or only on the right side of the screen, light diffusion is performed.
  • the inclination angle of the side surface of the part may be asymmetric.
  • the specific configuration relating to the arrangement and shape of the light diffusing part and the light shielding layer, the dimensions and materials of each part of the viewing angle widening film, the manufacturing conditions in the manufacturing process, etc. is not limited to the above embodiment, and can be appropriately changed. .
  • FIG. 20 is a perspective view showing the liquid crystal display device 101 of this embodiment.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device of this embodiment. 20 and 21, the same reference numerals are given to the same components as those used in the first embodiment, and the detailed description thereof will be omitted.
  • a plurality of light diffusion portions 40 formed on one surface of the base material 39 and a light shielding layer 41 formed on a region other than the formation region of the light diffusion portion 40 on one surface of the base material 39 are provided. It was.
  • the plurality of light diffusion portions 40 are arranged in a scattered manner when viewed from the normal direction of one surface of the base material 39, and the light shielding layer 41 is continuous with the region other than the region where the light diffusion portion 40 is formed.
  • the plurality of light diffusion portions 40 are arranged in a scattered manner when viewed from the normal direction of one surface of the base material 39, and the light shielding layer 41 is continuous with the region other than the region where the light diffusion portion 40 is formed.
  • the viewing angle widening film 107 of the present embodiment is formed in a plurality of light shielding layers 141 formed on one surface of the base material 39 and in a region other than the formation region of the light shielding layer 141 on one surface of the base material 39.
  • a light diffusing unit 140 In the viewing angle widening film 107 of the present embodiment, a plurality of light shielding layers 141 are arranged in a dotted manner when viewed from the normal direction of one surface of the base material 39, and the light diffusion portion 140 is an area other than the formation area of the light shielding layer 141. It is formed continuously.
  • the plurality of light shielding layers 141 are scattered on the base material 39 and randomly (non-periodically) arranged. Accordingly, a plurality of hollow portions 142 formed at the same position as the plurality of light shielding layers 141 are also randomly arranged on the base material 39.
  • each light shielding layer 141 is viewed from the normal direction of the base material 39 .
  • the diameter of each light shielding layer 141 is, for example, 10 ⁇ m.
  • the plurality of light shielding layers 141 all have the same diameter. Since the plurality of light shielding layers 141 are scattered on the base material 39, the light diffusion portion 140 of the present embodiment is continuously formed on the base material 39.
  • the cross-sectional area when cut along a plane parallel to one surface of the base material 39 is large on the light shielding layer 141 side and gradually decreases as the distance from the light shielding layer 141 increases.
  • a hollow portion 142 is formed. That is, the hollow portion 142 has a so-called forward tapered substantially truncated cone shape when viewed from the base material 39 side. Air exists in the hollow portion 142.
  • the part other than the hollow part 142 of the viewing angle widening film 107, that is, the part where the light diffusion part 140 continuously exists is a part that contributes to the transmission of light.
  • the light incident on the light diffusing portion 140 is totally reflected at the interface between the light diffusing portion 140 and the hollow portion 142, and is guided in a state of being substantially confined inside the light diffusing portion 140, via the base material 39. Is emitted to the outside.
  • the light diffusion part 140 since air exists in the hollow part 142, if the light diffusion part 140 is formed of, for example, a transparent resin, the side surface of the light diffusion part 140 becomes an interface between the transparent resin and air.
  • the difference in refractive index at the interface between the inside and the outside of the light diffusing portion 140 is such that the periphery of the light diffusing portion 140 is made of another general low refractive index material when the hollow portion 142 is filled with air. Greater than being filled. Therefore, according to Snell's law, the incident angle range in which light is totally reflected on the side surface of the light diffusing unit 140 is wide. As a result, light loss is further suppressed, and high luminance can be obtained.
  • the hollow portion 142 may be filled with an inert gas such as nitrogen instead of air.
  • the inside of the hollow portion 142 may be in a vacuum state.
  • the same effect as that of the first embodiment that display blur can be suppressed can be obtained. Further, since the plurality of light shielding layers 141 are randomly arranged, display quality can be maintained without causing moire fringes due to interference with the regular arrangement of the pixels of the liquid crystal panel 4.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device 101A of the present embodiment. 22, the same code
  • the isotropic diffusion layer 8 is disposed on the other surface (surface on the viewing side) of the base material 39.
  • the base material itself is not the configuration in which the isotropic diffusion layer is arranged on the base material. 8 functions. That is, a large number of light scatterers 81 are dispersed inside the substrate 80.
  • the same effect as that of the fifth embodiment that display blur can be suppressed is obtained. Furthermore, since the base material itself functions as the isotropic diffusion layer 8, the apparatus can be simplified and thinned. Thus, by using the viewing angle widening film 107A in which the light diffusing member and the isotropic diffusing layer 8 are combined, the thickness of the base material can be reduced and the blur width can be reduced.
  • FIG. 23 is a perspective view showing a liquid crystal display device 101B of the present embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same components as those used in the fifth embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
  • the plurality of light shielding layers 141 have the same dimensions.
  • the dimensions (diameters) of the plurality of light shielding layers 141B are different.
  • the diameters of the plurality of light shielding layers 141B are distributed in the range of 10 ⁇ m to 25 ⁇ m. That is, the plurality of light shielding layers 141B have a plurality of types of dimensions.
  • the plurality of light shielding layers 141B are randomly arranged in a plane as in the fifth embodiment. Further, among the plurality of hollow portions 142B, the volume of at least one hollow portion 142B is different from the volume of the other hollow portions 142B. Other configurations are the same as those of the fifth embodiment.
  • the same effect as that of the fifth embodiment that display blur can be suppressed can be obtained. Furthermore, in addition to the plurality of light shielding layers 141B being randomly arranged, the size of the light shielding layer 141B is also different, so that moire fringes due to the light diffraction phenomenon can be more reliably suppressed.
  • the example of the light shielding layer 141 having a circular planar shape is shown.
  • the light shielding layer 141G having a square planar shape is used.
  • a light shielding layer 141H whose planar shape is a regular octagon may be used.
  • a light shielding layer 141I having a shape in which two opposite sides of a square are curved outward may be used.
  • a light shielding layer 141J having a shape in which two rectangles intersect in two orthogonal directions may be used.
  • an elongated oval light shielding layer 141K may be used.
  • an elongated rectangular light shielding layer 141L may be used.
  • an elongated octagonal light shielding layer 141M may be used.
  • a light shielding layer 141N having a shape in which two opposing sides of a long and narrow rectangle are curved outward may be used.
  • a light shielding layer 141P having a shape in which two rectangles having different aspect ratios intersect each other in two orthogonal directions may be used. Further, the shapes of FIGS. 24A to 24J may be rotated in a plurality of directions.
  • normal BL (1) 211 indicates the light distribution characteristic of a backlight that does not have directivity.
  • Normal BL (2) 212 indicates the light distribution characteristic of a backlight in which a prism sheet (BEF (trade name) manufactured by 3M) is disposed on the light emission surface of normal BL (1).
  • BEF prism sheet manufactured by 3M
  • the directivity BL (1), directivity BL (2), and directivity BL (3) are backlights having different directivities.
  • the directivity BL (2) is a backlight that emits light at a wider angle than the directivity BL (1).
  • the directivity BL (3) is a backlight having a lower directivity (the light distribution distribution varies) than the directivity BL (1).
  • symbol 215 has shown the light distribution characteristic of directivity BL (1).
  • Reference numeral 213 indicates the light distribution characteristic of the directivity BL (2).
  • Reference numeral 214 indicates the light distribution characteristic of the directivity BL (3).
  • FIG. 25 is a graph showing the light distribution characteristics of the backlight (BL) in relation to the polar angle and the relative luminance.
  • the horizontal axis represents the polar angle (°)
  • the vertical axis represents the relative luminance.
  • the relative luminance is the luminance normalized with the maximum luminance being 1.
  • Normal BL (2) appears to have a higher directivity than normal BL (1). However, in the vicinity of a polar angle of 60 °, light stronger than BL (1) (light having a relative luminance of about 0.3) is confirmed.
  • the directivity BL (1) has the highest and stable directivity among the directivities BL (1) to (3).
  • the directivity BL (1) light having a relative luminance of 0.1 or more is hardly confirmed at polar angles of 30 ° or more.
  • the directivity BL (2) light having a relative luminance of 0.1 or more is hardly observed at polar angles of 40 ° or more.
  • the directivity BL (3) also appears to have a higher directivity than the directivity BL (1). However, the light distribution is shifted to the right side in FIG. 20 (the positive side of the polar angle).
  • FIG. 26 is a graph showing the light distribution characteristics of the backlight in polar coordinates.
  • symbol 221 shows the light distribution characteristic of normal BL (1).
  • Reference numeral 222 indicates the light distribution characteristic of normal BL (2).
  • Reference numeral 225 indicates the light distribution characteristic of the directivity BL (1).
  • Reference numeral 223 indicates the light distribution characteristic of the directivity BL (2).
  • Reference numeral 224 indicates the light distribution characteristic of the directivity BL (3). As shown in FIG. 26, light distribution characteristics similar to those in FIG. 25 are confirmed in each BL.
  • the light emission angle from the backlight when display blur occurs in the liquid crystal display device was calculated by the following method.
  • the display used was a commercially available TV bonded with a viewing angle widening film.
  • the pixel pitch P 300 ⁇ m (the width of one pixel) is used as a reference, and “ ⁇ ” indicates that the blurred display is acceptable, and “ ⁇ ” indicates that it is not acceptable. ing.
  • “ ⁇ ” indicates a case where color blur due to color mixture is permissible on the basis of 1/3 (P / 3) of pixel pitch P: 100 ⁇ m (width of one sub-pixel). The case where it is unacceptable is indicated by “x”.
  • the blur width P ′ in normal BL (1) was 325.3 ⁇ m. In normal BL (1), both the blurring of visual display and the color blur were unacceptable. Usually, the blur width P ′ in BL (2) was 200.0 ⁇ m. In normal BL (2), an acceptable result was obtained with respect to the blurring of visual display.
  • the blur width P ′ in the directivity BL (1) was 168.2 ⁇ m.
  • the blur width P ′ in the directivity BL (2) was 170.2 ⁇ m. Even in the directivity BL (2), the blurring of visual display was acceptable.
  • the blur width P ′ in the directivity BL (3) was 160.3 ⁇ m. Even in the directivity BL (3), the blurred display was acceptable.
  • the display used has a pixel pitch P of 300 ⁇ m, a distance T from the image forming surface to the interface between the light diffusion member and the isotropic diffusion layer: 1020 ⁇ m (transparent substrate thickness: 700 ⁇ m, polarizing plate thickness: 200 ⁇ m).
  • the relationship represented by the following equation (1) is established among the distance P ′, the distance T, and the angle ⁇ 1 .
  • the emission angle ⁇ 0 when display blur occurs in normal BL (1) was 27.11 °.
  • the emission angle ⁇ 0 when display blur occurs was 16.78 °.
  • the emission angle ⁇ 0 when display blur occurs in the directivity BL (1) is 14.13 °.
  • the emission angle ⁇ 0 when display blur occurs was 14.29 °.
  • the emission angle ⁇ 0 when the display blur occurs is 13.47 °.
  • the emission angle ⁇ 0 when display blur occurs in each BL has the smallest directivity BL (3), followed by directivity BL (1), directivity BL (2), normal BL (2), and normal BL ( The results increased in the order of 1).
  • FIG. 27 is a graph showing the light flux ratio included in each polar angle of light from the backlight.
  • the horizontal axis represents the polar angle (°), and the vertical axis represents the luminous flux ratio (%).
  • Reference numeral 231 indicates a light flux ratio included in each polar angle of light from the normal BL (1).
  • Reference numeral 232 indicates the proportion of light flux included in each polar angle of light from the normal BL (2).
  • Reference numeral 233 indicates a light flux ratio included in each polar angle of light from the directivity BL (2).
  • Reference numeral 234 indicates a light flux ratio included in each polar angle of light from the directivity BL (3).
  • Reference numeral 235 indicates a light flux ratio included in each polar angle of light from the directivity BL (1).
  • the angle with the highest luminous flux ratio in normal BL (1) was 26 °.
  • the angle with the highest luminous flux ratio in BL (2) was 19 °.
  • the angle with the highest luminous flux ratio in the directivity BL (1) was 14 °.
  • the angle with the highest luminous flux ratio was 16 °.
  • the angle having the highest luminous flux ratio was 13 °.
  • Table 3 shows a list of angles with the highest luminous flux ratio in each BL.
  • the angle with the highest luminous flux ratio in each BL has the smallest directivity BL (3), and then the directivity BL (1), the directivity BL (2), the normal BL (2), and the normal BL (1) in this order. It became the result.
  • liquid crystal display device 1 of the present embodiment display blur can be suppressed from a different viewpoint.
  • the pixel pitch P is increased, the angle ⁇ 0 is decreased (for example, 0 ° ⁇ ⁇ 0 ⁇ 90 °), and the refractive index n1 is increased (for example, 1 ⁇ n1). It can be seen that it is good to employ at least one of the following.
  • the distance T is decreased (in the liquid crystal display device 1, the distance T between the surface of the transparent substrate 29 on the liquid crystal layer 11 side and the surface of the base material 39 on the side of the isotropic diffusion layer 8). It can be seen that it is better to reduce the distance T.
  • FIG. 28 is a graph showing the relationship between the emission angle ⁇ 0 and the ratio of the distance T and the pixel pitch P.
  • the horizontal axis represents the emission angle ⁇ 0
  • the vertical axis represents the distance T and the pixel pitch ratio T / P.
  • the distance T and the pixel are calculated from the above equation (24) and the above graph.
  • the relationship with the pitch P needs to satisfy the following formula (25).
  • the higher the directivity of the light emitted from the backlight 2 the more the surface of the transparent substrate 29 on the liquid crystal layer 11 side and the surface of the base material 39 on the side of the isotropic diffusion layer 8. It has been found that display blur is less likely to occur even when the distance T between them increases.
  • the aspect of the present invention can be used for various display devices such as a liquid crystal display device, an organic electroluminescence display device, and a plasma display.

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Abstract

表示装置は、光源と、表示素子と、等方拡散層と、を少なくとも含む。光源からの光の出射角度のうち最も光束割合が多い角度をθ、角度θで表示素子に入射した光が等方拡散層に到達するまでの平均の進行角度をθ、画像形成面から光拡散部材と等方拡散層との間の界面までの距離をT、空気の屈折率をn、画像形成面と等方拡散層との間の平均屈折率をn、画素ピッチをP、画素の端部からの光のうち等方拡散層に対して垂直に到達した光の到達位置と等方拡散層に対して進行角度θで到達した光の到達位置との間の距離をP'としたとき、下記の(1)式、(2)式及び(3)式を満たす。

Description

表示装置
 本発明は、表示装置に関するものである。
 本願は、2011年10月28日に、日本に出願された特願2011-237847号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 携帯電話機等をはじめとする携帯型電子機器、もしくはテレビジョン、パーソナルコンピューター等のディスプレイとして、液晶表示装置が広く用いられている。ところが、一般に液晶表示装置は、正面からの視認性に優れる反面、視野角が狭いことが従来から知られており、視野角を広げるための様々な工夫がなされている。その一つとして、液晶パネル等の表示体から射出される光を拡散させるための部材(以下、光拡散部材と称する)を表示体の視認側に備える構成が考えられる。しかしながら、液晶パネルを透過した光は光拡散部材で散乱して様々な方向へ射出されるため、視認者の目に認識されるまでに混在され、表示のボヤケが生じることがある。
 例えば特許文献1には、液晶パネルと、液晶表示パネルの背面側から光を照射するバックライトと、液晶パネルの正面側に配置された光散乱性フィルムと、を備えた液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置においては、光散乱性フィルムが光透過性を有する基材を有しており、当該基材の一面に散乱粒子が樹脂材料に分散された光散乱層が積層配置された構成となっている。
特開2008-250163号公報
 特許文献1に記載の液晶表示装置では、光散乱性フィルムの散乱粒子の屈折率を所定の値に設定することで、表示のボヤケを抑制している。しかしながら、実際には表示のボヤケを引き起こす要因は他にもある。そのため、光散乱性フィルムを液晶パネルの視認側に配置した構成だけでは、表示のボヤケを抑制することが困難である。
 本発明の態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、表示のボヤケを抑制することができる表示装置を提供することを目的とする。
 本発明の一態様における表示装置は、光源と、前記光源からの光を用いて表示を行う表示素子と、前記表示素子の視認側に設けられ、前記表示素子から入射される光の角度分布を入射前よりも広げた状態にして光を射出させる光拡散部材と、前記光拡散部材の視認側に設けられ、前記光拡散部材から入射される光を等方的に拡散させる等方拡散層と、を含む。前記表示素子は、表示画像を形成する複数の画素を有する。前記光源からの光の出射角度のうち最も光束割合が多い角度をθ、前記角度θで前記表示素子に入射した光が前記等方拡散層に到達するまでの平均の進行角度をθ、画像形成面から前記光拡散部材と前記等方拡散層との間の界面までの距離をT、空気の屈折率をn、前記画像形成面と前記等方拡散層との間の平均屈折率をn、画素ピッチをP、前記画素の端部からの光のうち前記等方拡散層に対して垂直に到達した光の到達位置と前記等方拡散層に対して前記進行角度θで到達した光の到達位置との間の距離をP’としたとき、下記の(1)式、(2)式及び(3)式を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006


Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007


Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008

 本発明の一態様における表示装置は、前記表示素子がカラーフィルターを有し、互いに異なる色の表示を行うk個のサブ画素が隣り合って配置され、前記k個のサブ画素により表示を構成する1つの前記画素が構成されるとき、下記の(4)式を満たしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009

 本発明の一態様における表示装置は、前記k個のサブ画素が、赤色光による表示を行う赤色用サブ画素、緑色光による表示を行う緑色用サブ画素、青色光による表示を行う青色用サブ画素を含み、前記赤色用サブ画素、前記緑色用サブ画素、前記青色用サブ画素が隣り合って配置され、前記赤色用サブ画素、前記緑色用サブ画素、前記青色用サブ画素により表示を構成する1つの画素が構成されるとき、下記の(5)式を満たしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010

 本発明の一態様における表示装置は、前記光拡散部材が、光透過性を有する基材と、前記基材の一面に形成された複数の光拡散部と、前記基材の一面において前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光層と、を備え、前記光拡散部が、前記基材側に光射出端面を有し、前記光拡散部が、前記基材側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光層の層厚よりも大きくなっており、前記基材の一面とは反対側の面に前記等方拡散層が形成されていてもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記光拡散部材が、前記等方拡散層の一面に形成された複数の光拡散部と、前記等方拡散層の一面において前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光層と、を備え、前記光拡散部が、前記等方拡散層側に光射出端面をし、前記光拡散部が、前記等方拡散層側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光層の層厚よりも大きくなっていてもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て点在して配置され、前記遮光層が、前記光拡散部の形成領域以外の領域に連続して形成されていてもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て非周期的に配置されていてもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに等しい形状を有していてもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに異なる複数種類のサイズ、形状の少なくとも一を有していてもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記複数の光拡散部間の間隙に空気が存在していてもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記光拡散部材が、光透過性を有する基材と、前記基材の一面に点在して形成された複数の遮光層と、前記基材の一面において前記遮光層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部と、を備え、前記光拡散部が、前記基材側に光射出端面をし、前記光拡散部が、前記基材側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光層の層厚よりも大きくなっており、前記基材の一面とは反対側の面に前記等方拡散層が形成されていてもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記光拡散部材が、前記等方拡散層の一面に点在して形成された複数の遮光層と、前記等方拡散層の一面において前記遮光層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部と、を備え、前記光拡散部が、前記等方拡散層側に光射出端面をし、前記光拡散部が、前記等方拡散層側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光層の層厚よりも大きくなっていてもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て点在して配置され、前記光拡散部が、前記遮光層の形成領域以外の領域に連続して形成されていてもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て非周期的に配置されていてもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに等しい形状を有していてもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに異なる複数種類のサイズ、形状の少なくとも一を有していてもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記光源が指向性を有する光を射出してもよい。
 本発明の一態様における表示装置は、前記表示素子が液晶表示素子であってもよい。
 本発明の態様によれば、表示のボヤケを抑制することができる表示装置を提供することができる。
本発明の第1実施形態の液晶表示装置を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態の液晶表示装置の断面図である。 本発明の第1実施形態の液晶表示装置における液晶パネルを示す断面図である。 本発明の第1実施形態の視野角拡大フィルムの作用を説明するための模式図である。 本発明の第1実施形態の視野角拡大フィルムの作用を説明するための模式図である。 本発明の第1実施形態の液晶表示装置において表示のボヤケを許容する関係式のパラメータを示す図である。 本発明の第1実施形態の極角と方位角の関係を示す図である。 本発明の第1実施形態のカラーフィルターと方位角の関係を示す図である。 本発明の第1実施形態の液晶表示装置における光源からの光の進行角度の関係を示す図である。 本発明の第1実施形態の液晶表示装置において表示のボヤケを許容する関係式のパラメータの詳細を示す図である。 本発明の第1実施形態のカラーフィルターを示す平面図である。 本発明の第1実施形態のカラーフィルターの第1変形例を示す平面図である。 本発明の第1実施形態のカラーフィルターの第1変形例を示す平面図である。 本発明の第1実施形態のカラーフィルターの第1変形例を示す平面図である。 本発明の第1実施形態のカラーフィルターの第2変形例を示す平面図である。 本発明の第1実施形態のカラーフィルターの第2変形例を示す平面図である。 本発明の第2実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の第2実施形態の距離Tとボヤケ幅P’との関係を示したグラフである。 本発明の第3実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の第4実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの作用を説明するための模式図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの作用を説明するための模式図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの作用を説明するための模式図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの作用を説明するための模式図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの光拡散部の例を示す平面図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。 本発明の第4実施形態の視野角拡大フィルムの光拡散部の他の例を示す平面図である。 本発明の第5実施形態の液晶表示装置を示す斜視図である。 本発明の第5実施形態の液晶表示装置の断面図である。 本発明の第6実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の第7実施形態の液晶表示装置を示す斜視図である。 本発明の第7実施形態の視野角拡大フィルムの遮光層の例を示す平面図である。 本発明の第7実施形態の視野角拡大フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。 本発明の第7実施形態の視野角拡大フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。 本発明の第7実施形態の視野角拡大フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。 本発明の第7実施形態の視野角拡大フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。 本発明の第7実施形態の視野角拡大フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。 本発明の第7実施形態の視野角拡大フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。 本発明の第7実施形態の視野角拡大フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。 本発明の第7実施形態の視野角拡大フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。 本発明の第7実施形態の視野角拡大フィルムの遮光層の他の例を示す平面図である。 本発明の第7実施形態のバックライトの配光特性を極角と相対輝度との関係で表示したグラフである。 本発明の第7実施形態のバックライトの配光特性を極座標で表示したグラフである。 本発明の第7実施形態の各極角に含まれる光束割合を示したグラフである。 本発明の第7実施形態の出射角度と距離及び画素ピッチの比との関係を示したグラフである。
[第1の実施形態]
 以下、本発明の第1実施形態について、図1~図12Bを用いて説明する。
 本実施形態では、表示体として透過型の液晶パネルを備えた液晶表示装置の例を挙げて説明する。
 なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
 図1は、本実施形態の液晶表示装置を示す斜視図である。図2は、本実施形態の液晶表示装置の断面図である。
 本実施形態の液晶表示装置1(表示装置)は、図1、図2に示すように、液晶表示素子6(表示素子)と、視野角拡大フィルム7と、から構成されている。液晶表示素子6は、バックライト2(光源)と、第1偏光板3と、液晶パネル4(光変調素子)と、第2偏光板5とを有する。観察者は、視野角拡大フィルム7が配置された図2における液晶表示装置1の上側から表示を見ることになる。よって、以下の説明では、視野角拡大フィルム7が配置された側を視認側と称し、バックライト2が配置された側を背面側と称する。
 本実施形態の液晶表示装置1においては、バックライト2から射出された光を液晶パネル4で変調し、変調した光によって所定の画像や文字等を表示する。また、液晶パネル4から射出された光が視野角拡大フィルム7を透過すると、射出光の角度分布が視野角拡大フィルム7に入射する前よりも広がった状態となって光が視野角拡大フィルム7から射出される。これにより、観察者は広い視野角を持って表示を視認できる。
 以下、液晶パネル4の具体的な構成について説明する。
 ここでは、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを一例に挙げて説明するが、本実施形態に適用可能な液晶パネルはアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限るものではない。本発明に適用可能な液晶パネルは、例えば半透過型(透過・反射兼用型)液晶パネルや反射型液晶パネルであっても良く、更には、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor,以下、TFTと略記する)を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。
 図3は、液晶パネル4の縦断面図である。
  液晶パネル4は、図3に示すように、TFT基板9と、カラーフィルター基板10と、液晶層11と、を有している。TFT基板9は、スイッチング素子基板として機能する。カラーフィルター基板10は、TFT基板9に対向して配置される。液晶層11は、TFT基板9とカラーフィルター基板10との間に挟持される。液晶層11は、TFT基板9と、カラーフィルター基板10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10とを所定の間隔をおいて貼り合わせる枠状のシール部材(図示せず)と、によって囲まれた空間内に封入されている。
 本実施形態の液晶パネル4は、例えばVA(Vertical Alignment,垂直配向)モードで表示を行うものであり、液晶層11には誘電率異方性が負の垂直配向液晶が用いられる。
 TFT基板9とカラーフィルター基板10との間には、これら基板間の間隔を一定に保持するための球状のスペーサー12が配置されている。なお、表示モードについては、上記のVAモードに限らず、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In-Plane Switching)モード等を用いることができる。
 TFT基板9には、表示の最小単位領域である画素(図示せず)がマトリクス状に複数配置されている。TFT基板9には、複数のソースバスライン(図示せず)が、互いに平行に延在するように形成されるとともに、複数のゲートバスライン(図示せず)が、互いに平行に延在し、かつ、複数のソースバスラインと直交するように形成されている。したがって、TFT基板9上には、複数のソースバスラインと複数のゲートバスラインとが格子状に形成され、隣接するソースバスラインと隣接するゲートバスラインとによって区画された矩形状の領域が一つの画素となる。ソースバスラインは、後述するTFTのソース電極に接続され、ゲートバスラインは、TFTのゲート電極に接続されている。
 TFT基板9を構成する透明基板14の液晶層11側の面には、半導体層15、ゲート電極16、ソース電極17、ドレイン電極18等を有するTFT19が形成されている。
透明基板14としては、例えばガラス基板を用いることができる。透明基板14上には、例えばCGS(Continuous Grain Silicon:連続粒界シリコン)、LPS(Low-temperature Poly-Silicon:低温多結晶シリコン)、α-Si(Amorphous Silicon:非結晶シリコン)等の半導体材料からなる半導体層15が形成されている。
 また、透明基板14上には、半導体層15を覆うようにゲート絶縁膜20が形成されている。ゲート絶縁膜20の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等を用いることができる。ゲート絶縁膜20上には、半導体層15と対向するようにゲート電極16が形成されている。ゲート電極16の材料としては、例えばW(タングステン)/TaN(窒化タンタル)の積層膜、Mo(モリブデン)、Ti(チタン)、Al(アルミニウム)等が用いられる。
 ゲート絶縁膜20上には、ゲート電極16を覆うように第1層間絶縁膜21が形成されている。第1層間絶縁膜21の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等を用いることができる。
 第1層間絶縁膜21上には、ソース電極17およびドレイン電極18が形成されている。ソース電極17は、第1層間絶縁膜21とゲート絶縁膜20とを貫通するコンタクトホール22を介して半導体層15のソース領域に接続されている。同様に、ドレイン電極18は、第1層間絶縁膜21とゲート絶縁膜20とを貫通するコンタクトホール23を介して半導体層15のドレイン領域に接続されている。ソース電極17およびドレイン電極18の材料としては、上述のゲート電極16と同様の導電性材料を用いることができる。第1層間絶縁膜21上に、ソース電極17およびドレイン電極18を覆うように第2層間絶縁膜24が形成されている。第2層間絶縁膜24の材料としては、上述の第1層間絶縁膜21と同様の材料、もしくは有機絶縁性材料を用いることができる。
 第2層間絶縁膜24上には、画素電極25が形成されている。画素電極25は、第2層間絶縁膜24を貫通するコンタクトホール26を介してドレイン電極18に接続されている。よって、画素電極25は、ドレイン電極18を中継用電極として半導体層15のドレイン領域に接続されている。画素電極25の材料としては、例えばITO(Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zinc Oxide、インジウム亜鉛酸化物)等の透明導電性材料を用いることができる。この構成により、ゲートバスラインを通じて走査信号が供給され、TFT19がオン状態となったときに、ソースバスラインを通じてソース電極17に供給された画像信号が、半導体層15、ドレイン電極18を経て画素電極25に供給される。また、画素電極25を覆うように第2層間絶縁膜24上の全面に配向膜27が形成されている。この配向膜27は、液晶層11を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。なお、TFTの形態としては、図3に示したボトムゲート型TFTであっても良いし、トップゲート型TFTであっても良い。
 一方、カラーフィルター基板10を構成する透明基板29の液晶層11側の面には、ブラックマトリクス30、カラーフィルター31、平坦化層32、対向電極33、配向膜34が順次形成されている。ブラックマトリクス30は、画素間領域において光の透過を遮断する機能を有している。ブラックマトリクス30は、例えばCr(クロム)やCr/酸化Crの多層膜等の金属、もしくはカーボン粒子を感光性樹脂に分散させたフォトレジストで形成されている。
 カラーフィルター31には、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色の色素が含まれている。TFT基板9上の一つの画素電極25には、R、G、Bのいずれか一つのカラーフィルター31が対向して配置されている。なお、カラーフィルター31は、R、G、Bの3色以上の多色構成としても良い。
 平坦化層32は、ブラックマトリクス30およびカラーフィルター31を覆う絶縁膜で構成されている。平坦化層32は、ブラックマトリクス30およびカラーフィルター31によってできる段差を緩和して平坦化する機能を有している。平坦化層32上には対向電極33が形成されている。対向電極33の材料としては、画素電極25と同様の透明導電性材料が用いられる。また、対向電極33上の全面には、垂直配向規制力を有する配向膜34が形成されている。
 図2に戻り、バックライト2は、発光ダイオード、冷陰極管等の光源36と、光源36から射出された光の内部反射を利用して液晶パネル4に向けて射出させる導光板37と、を有している。バックライト2は、光源が導光体の端面に配置されたエッジライト型でも良く、光源が導光体の直下に配置された直下型でも良い。本実施形態で用いるバックライト2としては、光の射出方向を制御して指向性を持たせたバックライト、いわゆる指向性バックライトを用いることが望ましい。後述する視野角拡大フィルム7の光拡散部にコリメートまたは略コリメートした光を入射させるような指向性バックライトを用いることでボヤケを少なくし、光の利用効率を高めることができる。上記の指向性バックライトは、導光板37内に形成する反射パターンの形状や配置を最適化することで実現できる。または、バックライト上にルーバーを配置することで指向性を実現しても良い。また、バックライト2と液晶パネル4との間には、偏光子として機能する第1偏光板3が設けられている。また、液晶パネル4と視野角拡大フィルム7との間には、偏光子として機能する第2偏光板5が設けられている。
 以下、視野角拡大フィルム7について詳細に説明する。
 図4Aは、視野角拡大フィルム7の断面図である。
 視野角拡大フィルム7は、図1および図4Aに示すように、光拡散部材70と、等方拡散層8と、から構成されている。光拡散部材70は、基材39と、基材39の一面(視認側と反対側の面)に形成された複数の光拡散部40と、基材39の一面に形成された遮光層41と、から構成されている。等方拡散層80は、基材39の他面(視認側の面)に形成されている。この視野角拡大フィルム7は、図2に示すように、光拡散部40が設けられた側を第2偏光板5に向け、基材39の側を視認側に向けて第2偏光板5上に配置されている。
 基材39としては、一般に、熱可塑性ポリマーや熱硬化性樹脂、光重合性樹脂などの樹脂類などが用いられる。アクリル系ポリマー、オレフィン系ポリマー、ビニル系ポリマー、セルロース系ポリマー、アミド系ポリマー、フッ素系ポリマー、ウレタン系ポリマー、シリコーン系ポリマー、イミド系ポリマー等などからなる適宜な透明樹脂製の基材を用いることができる。例えばトリアセチルセルロース(TAC)フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、シクロオレフィンポリマー(COP)フィルム、ポリカーボネート(PC)フィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム等の透明樹脂製の基材が好ましく用いられる。基材39は、後述する製造プロセスにおいて、後で遮光層41や光拡散部40の材料を塗布する際の下地となるものであり、製造プロセス中の熱処理工程における耐熱性と機械的強度とを備える必要がある。したがって、基材39としては、樹脂製の基材の他、ガラス製の基材等を用いても良い。ただし、基材39の厚さは耐熱性や機械的強度を損なわない程度に薄い方が好ましい。その理由は、基材39の厚さが厚くなる程、表示のボヤケが生じる虞があるからである。また、基材39の全光線透過率は、JIS K7361-1の規定で90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られる。本実施形態では、一例として厚さが100μmのPETフィルムを用いる。
 光拡散部40は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の光透過性および感光性を有する有機材料で構成されている。これら樹脂に重合開始剤、カップリング剤、モノマー、有機溶媒などを混合した透明樹脂製の混合物を用いることができる。さらに、重合開始剤は安定剤、禁止剤、可塑剤、蛍光増白剤、離型剤、連鎖移動剤、他の光重合性単量体等のような各種の追加成分を含んでいてもよい。その他、特許第4129991号記載の材料を用いることができる。また、光拡散部40の全光線透過率は、JIS K7361-1の規定で90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られる。
 図1に示すように、光拡散部40を基材39の一面と平行な面(xy平面)で切断したときの水平断面が円形である。当該光拡散部40の直径は例えば20μm程度である。複数の光拡散部40は全て同一の直径となっている。光拡散部40は、光射出端面40aとなる基材39側の水平断面の面積が小さく、基材39から離れるにつれて水平断面の面積が徐々に大きくなっている。すなわち、光拡散部40は、基材39側から見たとき、いわゆる逆テーパ状の円錐台状の形状を有している。
 光拡散部40は、視野角拡大フィルム7において光の透過に寄与する部分である。すなわち、光拡散部40に入射した光は、光拡散部40のテーパ状の側面40cで全反射しつつ、光拡散部40の内部に略閉じこめられた状態で導光し、射出される。
 図1に示すように、複数の光拡散部40は、基材39上に点在して配置されている。複数の光拡散部40が基材39上に点在して形成されたことにより、遮光層41は基材39上に連続して形成されている。
 また、複数の光拡散部40は、基材39の主面の法線方向から見てランダムに(非周期的に)配置されている。したがって、隣接する光拡散部40間のピッチは一定ではないが、隣接する光拡散部40間のピッチを平均した平均ピッチは25μmに設定されている。
 遮光層41は、図1および図4Aに示すように、基材39の光拡散部40が形成された面のうち、複数の光拡散部40の形成領域以外の領域に形成されている。遮光層41は、一例として、ブラックレジスト等の光吸収性および感光性を有する有機材料で構成されている。遮光層41としては、このほか、Cr(クロム)やCr/酸化Crなど金属単体、金属酸化物、もしくは金属単体と金属酸化物との多層膜等の金属膜、黒色インクに用いられるような顔料・染料、黒色樹脂、多色のインクを混合して黒色インクとしたもの等、遮光性を有する材料を用いていれば良い。
 遮光層41の層厚は、光拡散部40の光入射端面40bから光射出端面40aまでの高さよりも小さく設定されている。本実施形態の場合、遮光層41の層厚は一例として150nm程度であり、光拡散部40の光入射端面40bから光射出端面40aまでの高さは一例として20μm程度である。したがって、複数の光拡散部40間の間隙は基材39の一面に接する部分には遮光層41が存在し、それ以外の部分には空気が存在している。
 なお、基材39の屈折率と光拡散部40の屈折率とは略同等であることが望ましい。その理由は、例えば基材39の屈折率と光拡散部40の屈折率とが大きく異なっていると、光入射端面40bから入射した光が光拡散部40から射出しようとする際に光拡散部40と基材39との界面で不要な光の屈折や反射が生じて、所望の光拡散角度が得られない、射出光の光量が減少する、等の現象が生じる虞があるからである。
 視野角拡大フィルム7は、図4Aに示したように、基材39が視認側に向くように配置されるため、円錐台状の光拡散部40の2つの対向面のうち、面積の小さい方の面が光射出端面40aとなり、面積の大きい方の面が光入射端面40bとなる。また、光拡散部40の側面40cの傾斜角(光射出端面40aと側面40cとのなす角)は一例として80°程度である。ただし、光拡散部40の側面40cの傾斜角度は、視野角拡大フィルム7から射出する際に入射光を十分に拡散することが可能な角度であれば、特に限定されない。
 本実施形態の場合、隣接する光拡散部40間には空気が介在している。そのため、光拡散部40を例えばアクリル樹脂で形成したとすると、光拡散部40の側面40cはアクリル樹脂と空気との界面となる。仮に光拡散部40の周囲を他の低屈折率材料で充填したとしても、光拡散部40の内部と外部との界面の屈折率差は、外部にいかなる低屈折率材料が存在する場合よりも空気が存在する場合が最大となる。したがって、Snellの法則より、本実施形態の構成においては臨界角が最も小さくなり、光拡散部40の側面40cで光が全反射する入射角範囲が最も広くなる。その結果、光の損失がより抑えられ、高い輝度を得ることができる。
 ただし、光拡散部40の光入射端面40bに対して90度から大きくずれた角度で入射する光は、光拡散部40の側面40cに対して臨界角以下の角度で入射し、全反射することなく光拡散部40の側面40cを透過する。それでも、光拡散部40の形成領域以外の領域に遮光層41が設けられているため、光拡散部40の側面40cを透過した光は遮光層41で吸収される。そのため、表示のボヤケが生じたり、コントラストが低下したりすることはない。しかしながら、光拡散部40の側面40cを透過する光が増えると、光量のロスが生じ、輝度の高い画像が得られない。そこで、本実施形態の液晶表示装置1においては、光拡散部40の側面40cに臨界角以下で入射しないような角度で光を射出するバックライト、いわゆる指向性を有するバックライトを用いることが好ましい。
 等方拡散層8は、図4Aに示したように、基材39の他面(視認側の面)に形成されている。すなわち、等方拡散層8は、基材39の光拡散部40が形成された面とは異なる面に形成されている。等方拡散層8は、例えばアクリル樹脂等のバインダー樹脂80の内部に多数のアクリルビーズ等の光散乱体81が分散されて構成されている。当該等方拡散層8の厚みは一例として20μm程度であり、球状の光散乱体81の球径は0.5μm~20μm程度であり、粘着層51の厚みは一例として25μm程度である。等方拡散層8は、光拡散部40で拡散された光を等方的に拡散しさらに広角に広げる。
 なお、光散乱体81は、これに限らず、アクリル系ポリマー、オレフィン系ポリマー、ビニル系ポリマー、セルロース系ポリマー、アミド系ポリマー、フッ素系ポリマー、ウレタン系ポリマー、シリコーン系ポリマー、イミド系ポリマーなどからなる樹脂片、ガラスビーズ等の適宜な透明の物質で構成されていてもよい。また、これら透明な物質以外でも、光の吸収の無い散乱体、反射体を用いることができる。あるいは、光散乱体81を光拡散部40内に拡散させた気泡としてもよい。個々の光散乱体81の形状は、例えば、球形、楕円球形、平板形、多角形立方体など、各種形状に形成することができる。光散乱体81のサイズも均一あるいは不均一になるように形成されていればよい。
 本実施形態の場合、図4Aに示すように、視野角拡大フィルム7の最表面には等方拡散層8が配置されている。これにより、光拡散部40の光入射端面40bに対して垂直に入射する光Lは、光拡散部40で拡散した後、等方拡散層8でさらに拡散する。このため、等方拡散層8からは様々な角度の光が射出される。
 これに対して、図4Bに示すように、等方拡散層が配置されていない視野角拡大フィルム7Xの場合、光拡散部40Xの光入射端面40Xbに対して垂直に入射する光Lが特定の拡散角度に集中して射出される。その結果、広い角度範囲に均一に光を拡散させることができず、特定の視野角のみでしか明るい表示が得られない。
 このように、本実施形態の場合、視野角拡大フィルム7の最表面には等方拡散層8が配置されているため、光の拡散角度を1つに集中させないようにできる。その結果、視野角拡大フィルム7の光拡散特性をよりなだらかにすることができ、広い視野角で明るい表示が得られる。
 本実施形態によれば、図4Aに示すように、視野角拡大フィルム7に入射した光L0は、視野角拡大フィルム7に入射する前よりも角度分布が広がった状態で視野角拡大フィルム7から射出される。したがって、観察者が液晶表示素子6の正面方向(法線方向)から視線を傾けていっても良好な表示を視認することができる。特に本実施形態の場合、光拡散部40の平面形状が円形であるため、液晶表示素子6の画面の法線方向を中心とした全ての方位に角度分布が広がる。そのため、観察者は全ての方位で良好な表示を視認することができる。
 一方、視野角拡大フィルム7に対して斜めに入射した光Lは、液晶パネル4を斜めに透過した光であり、所望のリタデーションと異なる光、いわゆる表示のコントラストを低下させる要因となる光である。本実施形態の視野角拡大フィルム7は、このような光が遮光層41でカットされるため、表示のコントラストを高めることができる。さらに、視野角拡大フィルム7に対して視認側から入射する外光も遮光層41でカットされるため、外光の散乱が抑制され、明るい場所での表示の視認性を高めることができる。
 一般に、ストライプや格子等のような規則性のあるパターン同士を重ね合わせた場合、各パターンの周期が僅かにずれると、干渉縞模様(モアレ)が視認されることが知られている。例えば複数の光拡散部がマトリクス状に配列された視野角拡大フィルムと複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルとを重ね合わせたとすると、視野角拡大フィルムの光拡散部による周期パターンと液晶パネルの画素による周期パターンとの間でモアレが発生し、表示品位を低下させる虞がある。これに対して、本実施形態の液晶表示装置1によれば、複数の光拡散部40が平面的にランダムに配置されているため、液晶パネル4の画素の規則的配列との間で干渉によるモアレが生じることがなく、表示品位を維持することができる。
 なお、光拡散部40が少なくとも一部において連結していても良い。これにより、各光拡散部40が倒れにくくなり、視野角拡大フィルム7の形態安定性が向上する。また、視野角拡大フィルム7に入射した光が遮光層41に吸収される割合が小さくなるため、光の利用効率が向上する。
 また、本実施形態の場合、視野角拡大フィルム7は、等方拡散層8として、当該等方拡散層8の視認側の面において、当該面から内部に入射し光散乱体81により進行方向が変更された光がMie散乱するように構成された、いわゆる後方散乱(バックスキャッタ)が生じないものを用いることが好ましい。これにより、表示品位やコントラストの低下を抑制することが可能となる。
 ところで、特許文献1の液晶表示装置においては、光散乱性フィルムの散乱粒子の屈折率を所定の値に設定することで、表示のボヤケを抑制している。しかしながら、実際には表示のボヤケを引き起こす要因は他にもある。前記液晶表示装置においては、表示のボヤケを引き起こす他の物理的なパラメータとの関係が不明である。そのため、所定の物理的パラメータを有する光散乱性フィルムを液晶パネルの視認側に配置した構成だけでは、表示のボヤケを抑制することが困難である。
 本願発明者は、鋭意研究の結果、液晶表示装置1において表示のボヤケを抑制するための物理的なパラメータの関係を見出した。具体的には、図5に示すように、下記の(1)式、(2)式及び(3)式を満たすように設定されていれば、液晶表示装置において表示のボヤケを抑制することができることを見出した。なお、(1)式、(2)式及び(3)式において、バックライト2からの光の出射角度のうち最も光束割合が多い角度をθとする。前記角度θで液晶表示素子6に入射した光が、等方拡散層8に到達するまでの平均の進行角度をθとする。画像形成面Fから光拡散部材70と等方拡散層8との間の界面までの距離をTとする。空気の屈折率をnとする。画像形成面と等方拡散層8との間の平均屈折率をnとする。画素ピッチをPとする。画素の端部からの光のうち、等方拡散層8に対して垂直に到達した光の到達位置と、等方拡散層8に対して進行角度θで到達した光の到達位置との間の距離をP’とする。以下、距離P’を単にボヤケ幅と称する場合がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011


Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012


Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013

 以下、上記の(1)式、(2)式、及び(3)式を導出するに至った過程について、図5~図16を用いて説明する。
 図5は、液晶表示装置1において表示のボヤケを許容する関係式のパラメータを示す図である。
 ここで、「バックライト2からの光の出射角度のうち最も光束割合が多い角度θ」とは、バックライト2から射出される全光束のうち、ある方向に向かう光束の単位立体角当たりの割合が多い角度をいう。
 図6は、極角と方位角の関係を示した図である。
 例えば、光源として指向性バックライトを用いる場合、前記バックライトからは、ある範囲の指向性を持った光(所定の配光特性を有する光)が射出される。この場合、角度θは、図6に示すように、この指向性を持った光のうち液晶表示素子に対して垂直に入射する光の方向V1と液晶表示素子に対して広角に入射する光の方向V2とのなす角度(極角)となる。
 また、方位角φは、前記方向V1を中心軸とした水平座標系で示される角度であり、ある方向と基準となる方向との間の角の角度である。ここでは、方向V1と直交する複数の画素の配列方向に沿う方向の軸V0と前記方向V2を水平座標面に射影した方向V3とのなす角度となる。
 図7は、カラーフィルターと方位角の関係を示した図である。図7においては、3色の着色層がストライプ状に配置された構成を示している。
 図7に示すように、本実施形態のカラーフィルター31においては、3色の着色層の配列方向が方位角0°の方向と方位角180°の方向とに沿う方向となる。また、ストライプ状の各着色層の長手方向が方位角90°の方向と方位角270°の方向とに沿う方向となる。
 図5に戻り、距離Tの基準となる「画像形成面F」とは、カラーフィルター基板10を構成する透明基板29の液晶層11側の面(カラーフィルター31と透明基板29との間の界面)をいう。すなわち、距離Tは、カラーフィルター基板10を構成する透明基板29の液晶層11側の面と光拡散部材70を構成する基材39の等方拡散層8側の面との間の距離となる。
 「画素ピッチP」とは、1つの画素の幅(図7に示す3つの着色層の配列方向の距離)である。
 図5に示すように、距離P’と、距離Tと、角度θとの間には、下記の(1)式に示す関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014

 図8は、液晶表示装置1におけるバックライト2からの光の進行角度の関係を示す図である。図8において、符号θは、バックライト2からの光の出射角度のうち最も光束割合が多い角度である。符号θは、バックライト2からの光のうち、角度θで液晶表示素子6に入射した光が等方拡散層8に到達するまでの平均の進行角度である。符号nは、空気の屈折率である。符号nは、液晶表示装置1においてバックライト2からの光が等方拡散層8に到達するまでに通過する構造体(液晶表示素子6及び光拡散部材70)の平均屈折率である。
 ここで、「バックライト2からの光のうち角度θで液晶表示素子6に入射した光が等方拡散層8に到達するまでの平均の進行角度θ」とは、バックライト2からの光のうち角度θで液晶表示素子6に入射した光が前記液晶表示素子6を進行するときの角度と、前記液晶表示素子6から射出された光が光拡散部材70を進行するときの角度とを平均した角度をいう。なお、本実施形態においては、液晶層11の層厚が透明基板29の厚みに比べて十分に薄いため、前記進行角度θを考える上で液晶層11は考慮しないこととする(図5参照)。すなわち、進行角度θは、バックライト2からの光のうち角度θで液晶表示素子6に入射した光がカラーフィルター基板10を構成する透明基板29の液晶層11側の面と光拡散部材70を構成する基材39の等方拡散層8側の面との間を進行するときの角度となる。
 「空気の屈折率n」とは、バックライト2と液晶表示素子6との間に存在する空気の屈折率である。例えば、液晶表示装置を構成するバックライト2及び液晶表示素子6は、筐体に収容される場合、所定の間隔を空けて配置される。この場合、バックライト2と液晶表示素子6との間には空気が介在し、バックライト2から射出された光は当該空気を通過して液晶表示素子6に入射することとなる。
 「液晶表示装置1においてバックライト2からの光が等方拡散層8に到達するまでに通過する構造体の平均屈折率n」とは、構造体を構成する各層の屈折率の平均に各層の層厚を考慮した加重平均である。例えば、m層からなる構造体の加重平均μと、各層の屈折率nと、各層の層厚dとの間には、下記の(10)式に示す関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015

 ただし、mは自然数(i=1,2,3・・・)とする。
 図8に示すように、Snellの法則より、角度θと、角度θと、屈折率nと、屈折率nとの間には、下記の(2)式に示す関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016

 図5に戻り、距離P’が1つの画素ピッチPよりも小さければ、本来黒表示を行う部分に白表示を行う部分からの光が入り込む量が少ないので、液晶表示装置1において白表示を行う部分と黒表示を行う部分との境界がぼやけることが抑制される。この場合、距離P’と距離Pとは、下記の(3)式の関係を満たす必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017

 すなわち、上記の(1)式、(2)式、及び(3)式を満たすことにより、液晶表示装置1において表示のボヤケを抑制することができる。
 なお、(1)式と(2)式とにより、距離P’を、角度θを用いて表すと下記の(11)式に示す関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018

 よって、上記の(11)式及び(3)式を満たすことによっても、液晶表示装置1において表示のボヤケを抑制することができる。
 ところで、実際には、バックライト2から射出された光は、液晶表示素子6を通過し光拡散部材70を通過した後、等方拡散層8に入射する。そのため、厳密には、バックライト2からの光のうち角度θで液晶表示素子6に入射した光が当該液晶表示素子6を進行するときの角度、前記液晶表示素子6から射出された光が光拡散部材70を進行するときの角度、のそれぞれの角度を考慮して距離P’を求めることが望ましい。
 また、液晶表示装置1において、カラーフィルター基板10を構成する透明基板29の液晶層11側の面と光拡散部材70を構成する基材39の等方拡散層8側の面との間に、互いに異なる屈折率を有する複数の層が積層配置されている場合には、カラーフィルター31の上からi番目の層における光の進行角度、当該層の厚みを考慮して、表示のボヤケを抑制するための式を導き出すこともできる。
 図9は、液晶表示装置1において表示のボヤケを許容する関係式のパラメータの詳細を示す図である。図9においては、カラーフィルター31の上に、透明基板29、第1粘着剤53、第2偏光板5を構成する位相差フィルム50、偏光層51及び保護層52、第2粘着層54、光拡散部材70を構成する光拡散部40、基材39がこの順に積層された構成を例に挙げて説明する。なお、上述した符号と同一の符号については、その詳細な説明を省略する。
 図9において、符号θ11は、バックライト2からの光のうち角度θで透明基板29に入射した光が前記透明基板29を進行するときの角度である。符号θ12は、角度θ11で第1粘着剤53に入射した光が前記第1粘着剤53を進行するときの角度である。符号θ13は、角度θ12で位相差フィルム50に入射した光が前記位相差フィルム50を進行するときの角度である。符号θ14は、角度θ13で偏光層51に入射した光が前記偏光層51を進行するときの角度である。符号θ15は、角度θ14で保護層52に入射した光が前記保護層52を進行するときの角度である。符号θ16は、角度θ15で第2粘着剤54に入射した光が前記第2粘着層54を進行するときの角度である。符号θ17は、角度θ16で光拡散部40に入射した光が前記光拡散部40を進行するときの角度である。符号θ18は、角度θ17で基材39に入射した光が当該基材39を進行するときの角度である。
 また、符号Tは、透明基板29のカラーフィルター31側の面と第1粘着剤53側の面との間の距離(透明基板29の厚み)である。符号Tは、第1粘着剤53の透明基板29との界面から位相差フィルム50との界面までの距離(第1粘着剤53の厚み)である。符号Tは、位相差フィルム50の第1粘着剤53側の面と偏光層51側の面との間の距離(位相差フィルム50の厚み)である。符号Tは、偏光層51の位相差フィルム50側の面と保護層52側の面との間の距離(偏光層51の厚み)である。符号Tは、保護層52の偏光層51側の面と第2粘着剤54側の面との間の距離(保護層52の厚み)である。符号Tは、第2粘着剤54の保護層52との界面から光拡散部40との界面までの距離(第2粘着剤54の厚み)である。符号Tは、光拡散部40の第1粘着剤54側の面と基材39側の面との間の距離(光拡散部40の厚み)である。符号Tは、基材39の光拡散部40側の面と等方拡散層8側の面との間の距離(基材39の厚み)である。距離Tは、これら8層の層の厚みT~Tを足し合わせた厚みとなる。
 また、符号Pは、透明基板29からの光のうち第1粘着剤53に対して垂直に到達した光の到達位置と第1粘着剤53に対して進行角度θ11で到達した光の到達位置との間の距離である。符号Pは、前記第1粘着剤53からの光のうち位相差フィルム50に対して垂直に到達した光の到達位置と位相差フィルム50に対して進行角度θ12で到達した光の到達位置との間の距離である。符号Pは、前記移送差フィルム50からの光のうち偏光層51に対して垂直に到達した光の到達位置と偏光層51に対して進行角度θ13で到達した光の到達位置との間の距離である。符号Pは、前記偏光層51からの光のうち保護層52に対して垂直に到達した光の到達位置と保護層52に対して進行角度θ14で到達した光の到達位置との間の距離である。符号Pは、前記保護層52からの光のうち第2粘着剤54に対して垂直に到達した光の到達位置と第2粘着剤54に対して進行角度θ15で到達した光の到達位置との間の距離である。符号Pは、前記第2粘着剤54からの光のうち光拡散部40に対して垂直に到達した光の到達位置と光拡散部40に対して進行角度θ16で到達した光の到達位置との間の距離である。符号Pは、前記光拡散部40からの光のうち基材39に対して垂直に到達した光の到達位置と基材39に対して進行角度θ17で到達した光の到達位置との間の距離である。符号Pは、前記基材39からの光のうち等方拡散層8に対して垂直に到達した光の到達位置と等方拡散層8に対して進行角度θ18で到達した光の到達位置との間の距離である。距離P’は、これら8層における前記距離P~Pを足し合わせた距離となる。
 また、符号nは、透明基板29の屈折率である。符号nは、第1粘着剤53の屈折率である。符号nは、位相差フィルム50の屈折率である。符号nは、偏光層51の屈折率である。符号nは、保護層52の屈折率である。符号nは、第2粘着剤54の屈折率である。符号nは、光拡散部40の屈折率である。符号nは、基材39の屈折率である。
 図9に示すように、カラーフィルター31の上からi番目の層における光の進行角度を角度θ、前記層の厚みをT、前記層に対して垂直に到達した光の到達位置と前記層に対して進行角度θで到達した光の到達位置との間の距離をPとした場合、距離Pと、厚みTと、角度θとの間には、下記の(12)式に示す関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019

 ここで、距離P’は前記層における前記距離Pを足し合わせた距離となるため、距離P’と距離Pとの間には、下記の(13)式に示す関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020

 また、カラーフィルター31の上からi番目の層における光の進行角度を角度θ、前記層の屈折率をnとした場合、Snellの法則より、角度θと、屈折率nとの間には、下記の(14)式に示す関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021

 ただし、iは自然数(i=1,2,3・・・)とする。
 液晶表示装置1において、カラーフィルター基板10を構成する透明基板29の液晶層11側の面と光拡散部材70を構成する基材39の等方拡散層8側の面との間に、互いに異なる屈折率を有する複数の層が積層して配置されている場合においても、距離P’が1つの画素ピッチPよりも小さければ、白表示が行われる部分と黒表示が行われる部分との境界がぼやけることが抑制される。この場合、距離P’と距離Pとは、上記の(3)式の関係を満たす必要がある。
 すなわち、上記の(3)式、(5)式、(13)式、及び(14)式を満たすことにより、液晶表示装置1において、カラーフィルター基板10を構成する透明基板29の液晶層11側の面と光拡散部材70を構成する基材39の等方拡散層8側の面との間に、互いに異なる屈折率を有する複数の層が積層して配置されている場合においても、表示のボヤケを抑制することができる。
 なお、上記(5)式と(14)式とにより、距離Pを角度θi-1を用いて表すと下記の(15)式に示す関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022

 ただし、iは自然数(i=1,2,3・・・)とする。
 よって、上記の(3)式、(13)式、及び(15)式を満たすことによっても、液晶表示装置1において表示のボヤケを抑制することができる。
 また、本実施形態の液晶表示装置1はカラーフィルター31を有する。互いに異なる色の表示を行う複数のサブ画素が隣り合って配置され、これらk個のサブ画素により表示を構成する1つの画素が構成されるとき、距離P’が1つのサブ画素ピッチ(P/k)よりも小さければ、互いに異なる色の混色による色滲みが生じることが抑制される。この場合、距離P’と距離Pとは、下記の(4)式の関係を満たす必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023

 すなわち、上記の(1)式、(2)式、及び(4)式を満たすことにより、液晶表示装置1において表示のボヤケを抑制するとともに、互いに異なる色の混色による色滲みを抑制することができる。
 図10は、本実施形態のカラーフィルターの平面図である。図10においては、カラーフィルター31のうち1つの画素に対応する部分を模式的に示している。
 図10に示すように、カラーフィルター31は、赤色着色層31R、緑色着色層31G、及び青色着色層31Bが隣り合って配置され、これら3つの着色層31R,31G,31Bにより、1つの画素に対応する部分が構成されている。すなわち、画素ピッチPは、これら3つの着色層31R,31G,31Bの幅を足し合わせた幅となる。
 赤色光による表示を行う赤色用サブ画素、緑色光による表示を行う緑色用サブ画素、青色光による表示を行う青色用サブ画素が隣り合って配置され、これら3つのサブ画素により表示を構成する1つの画素が構成されるとき、距離P’が1つのサブ画素ピッチ(P/3)よりも小さければ、互いに異なる色の混色による色滲みが生じることが抑制される。
この場合、距離P’と距離Pとは、下記の(5)式の関係を満たす必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024

 すなわち、上記の(1)式、(2)式、及び(5)式を満たすことにより、3つの着色層からなるカラーフィルターを有する液晶表示装置1において表示のボヤケを抑制するとともに、互いに異なる色の混色による色滲みを抑制することができる。
 なお、画素構成は、3つのサブ画素により構成される例に限定されず、種々の構成を採用することができる。
 図11A、図11B、図11Cは、本実施形態のカラーフィルターの第1変形例の平面図である。図11A、図11B、図11Cにおいては、カラーフィルターのうち1つの画素に対応する部分を模式的に示している。図11A、図11B、図11Cに示すように、本変形例のカラーフィルターは、各着色層がストライプ状に配置された構成である。
 図11Aに示すカラーフィルターは、赤色着色層31R、緑色着色層31G、青色着色層31B及び黄色着色層31Yが隣り合って配置される。これら4つの着色層31R,31G,31B,31Yにより、1つの画素に対応する部分が構成されている。すなわち、画素ピッチPは、これら4つの着色層31R,31G,31B,31Yの幅を足し合わせた幅となる。
 赤色光による表示を行う赤色用サブ画素、緑色光による表示を行う緑色用サブ画素、青色光による表示を行う青色用サブ画素、黄色光による表示を行う黄色用サブ画素が隣り合って配置され、これら4つのサブ画素により表示を構成する1つの画素が構成されるとき、距離P’が1つのサブ画素ピッチ(P/4)よりも小さければ、互いに異なる色の混色による色滲みが生じることが抑制される。この場合、距離P’と距離Pとは、下記の(16)式の関係を満たす必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025

 すなわち、上記の(1)式、(2)式、及び(16)式を満たすことにより、4つの着色層がストライプ状に配置された構成のカラーフィルターを有する液晶表示装置において表示のボヤケを抑制するとともに、互いに異なる色の混色による色滲みを抑制することができる。
 図11Bに示すカラーフィルターは、赤色着色層31R、緑色着色層31G、青色着色層31B及び白色着色層31Wが隣り合って配置される。これら4つの着色層31R,31G,31B,31Wにより、1つの画素に対応する部分が構成されている。すなわち、画素ピッチPは、これら4つの着色層31R,31G,31B,31Wの幅を足し合わせた幅となる。
 このような画素構成においても、上記の(1)式、(2)式、及び(16)式を満たすことにより、表示のボヤケを抑制するとともに、互いに異なる色の混色による色滲みを抑制することができる。
 図11Cに示すカラーフィルターは、赤色着色層31R、緑色着色層31G、青色着色層31B、黄色着色層31Y及びシアン色着色層31Cが隣り合って配置される。これら5つの着色層31R,31G,31B,31Y,31Cにより、1つの画素に対応する部分が構成されている。すなわち、画素ピッチPは、これら5つの着色層31R,31G,31B,31Y,31Cの幅を足し合わせた幅となる。なお、シアン色着色層31C(シアン)に替えて、マゼンタ色着色層を用いてもよい。
 赤色光による表示を行う赤色用サブ画素、緑色光による表示を行う緑色用サブ画素、青色光による表示を行う青色用サブ画素、黄色光による表示を行う黄色用サブ画素、シアン色用サブ画素が隣り合って配置され、これら5つのサブ画素により表示を構成する1つの画素が構成されるとき、距離P’が1つのサブ画素ピッチ(P/5)よりも小さければ、互いに異なる色の混色による色滲みが生じることが抑制される。この場合、距離P’と距離Pとは、下記の(17)式の関係を満たす必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026

 すなわち、上記の(1)式、(2)式、及び(17)式を満たすことにより、5つの着色層がストライプ状に配置された構成のカラーフィルターを有する液晶表示装置において表示のボヤケを抑制するとともに、互いに異なる色の混色による色滲みを抑制することができる。
 図12A、図12Bは、本実施形態のカラーフィルターの第2変形例の平面図である。図12A、図12Bにおいては、カラーフィルターのうち1つの画素に対応する部分を模式的に示している。図12A、図12Bに示すように、本変形例のカラーフィルターは、各着色層がマトリクス状(j行k列、j,kは自然数)に配置された構成である。
 図12Aに示すカラーフィルターは、赤色着色層131R、第1緑色着色層131G1、第2緑色着色層131G2、青色着色層131Bが2行2列に配置される。これら4つの着色層131R,131G1,131G2,131Bにより、1つの画素に対応する部分が構成されている。すなわち、画素ピッチPは、これら4つの着色層131R,131G1,131G2,131Yのうち赤色着色層131R、第1緑色着色層131G1の幅を足し合わせた幅、もしくは第2緑色着色層131G2、青色着色層131Bの幅、を足し合わせた幅となる。
 赤色光による表示を行う赤色用サブ画素、第1の緑色光による表示を行う第1の緑色用サブ画素、第2の緑色光による表示を行う第2の緑色用サブ画素、青色光による表示を行う青色用サブ画素、が2行2列に配置され、これら4つのサブ画素により表示を構成する1つの画素が構成されるとき、距離P’が1つのサブ画素ピッチ(P/2)よりも小さければ、互いに異なる色の混色による色滲みが生じることが抑制される。この場合、距離P’と距離Pとは、下記の(18)式の関係を満たす必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027

 すなわち、上記の(1)式、(2)式、及び(18)式を満たすことにより、4つの着色層が2行2列に配置された構成のカラーフィルターを有する液晶表示装置において表示のボヤケを抑制するとともに、互いに異なる色の混色による色滲みを抑制することができる。
 図12(B)に示すカラーフィルターは、赤色着色層131R、緑色着色層131G、青色着色層131B、マゼンタ色着色層131M、黄色着色層131Y、シアン色着色層131Cが2行3列に配置される。これら6つの着色層131R,131G,131B,131M,131Y,131Cにより、1つの画素に対応する部分が構成されている。すなわち、画素ピッチPは、これら6つの着色層131R,131G,131B,131M,131Y,131Cのうち赤色着色層131R、緑色着色層131Gの幅、青色着色層131Bの幅を足し合わせた幅、もしくはマゼンタ色着色層131M、黄色着色層131Y、シアン色着色層131Cの幅、を足し合わせた幅となる。
 赤色光による表示を行う赤色用サブ画素、緑色光による表示を行う緑色用サブ画素、青色光による表示を行う青色用サブ画素、マゼンタ色光による表示を行うマゼンタ色用サブ画素、黄色光による表示を行う黄色用サブ画素、シアン色光による表示を行うシアン色用サブ画素が2行3列に配置され、これら6つのサブ画素により表示を構成する1つの画素が構成されるとき、距離P’が1つのサブ画素ピッチ(P/3)よりも小さければ、互いに異なる色の混色による色滲みが生じることが抑制される。この場合、距離P’と距離Pとは、上記の(5)式の関係を満たす必要がある。
 すなわち、上記の(1)式、(2)式、及び(5)式を満たすことにより、6つの着色層が2行3列に配置された構成のカラーフィルターを有する液晶表示装置において表示のボヤケを抑制するとともに、互いに異なる色の混色による色滲みを抑制することができる。
 [第2実施形態]
 以下、本発明の第2実施形態について、図13、図14を用いて説明する。
 本実施形態の液晶表示装置1Aの基本構成は第1実施形態と同一であり、基材に光散乱体が含まれている点が第1実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、液晶表示装置1Aの基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルム7Aについて説明する。
 図13は、本実施形態の液晶表示装置1Aの断面図である。
 図13において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
 第1実施形態では、等方拡散層8が基材39の他面(視認側の面)に配置されていた。
これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム7Aでは、図13に示すように、基材に等方拡散層が配置された構成とはなっておらず、基材そのものが等方拡散層8として機能する。すなわち、基材80の内部に多数の光散乱体81が分散されている。
 図14は、画像形成面から等方拡散層8までの距離Tとボヤケ幅P’との関係を示したグラフである。図14において、横軸は画像形成面から等方拡散層8までの距離T(μm)、縦軸はボヤケ幅P’(μm)である。なお、屈折率nは1.5とする(n=1.5)。図14において、出射角度がθ0=0°のときの画像形成面から等方拡散層8までの距離Tとボヤケ幅P’との関係を、符号201で示す。出射角度がθ0=5°のときの画像形成面から等方拡散層8までの距離Tとボヤケ幅P’との関係を、符号202で示す。出射角度がθ0=10°のときの画像形成面から等方拡散層8までの距離Tとボヤケ幅P’との関係を、符号203で示す。出射角度がθ0=15°のときの画像形成面から等方拡散層8までの距離Tとボヤケ幅P’との関係を、符号204で示す。出射角度がθ0=20°のときの画像形成面から等方拡散層8までの距離Tとボヤケ幅P’との関係を、符号205で示す。出射角度がθ0=25°のときの画像形成面から等方拡散層8までの距離Tとボヤケ幅P’との関係を、符号206で示す。
 図14に示すように、例えば出射角度θ0=25°の場合を見ると、距離T=1000μmにおいてはボヤケ幅P’=293μmとなっている。また、距離T=900μmにおいてはボヤケ幅P’=264μmとなっている。距離Tが100μm小さくなることで、ボヤケ幅P’は30μm程度小さくなることが分かる。つまり、距離Tが小さくなるにつれてボヤケ幅P’も小さくなる。
 また、出射角度がθ0=25°からθ0=0°まで小さくなるにつれて、グラフの傾きが小さくなっている。つまり、出射角度が小さくなるにつれてボヤケ幅P’も小さくなる。
 本実施形態の液晶表示装置1Aにおいても、表示のボヤケを抑制することができる、といった第1実施形態と同様の効果が得られる。さらに、基材そのものが等方拡散層8として機能するので、装置の簡素化、薄型化を図ることができる。このように、光拡散部材と等方拡散層8とを組み合わせた視野角拡大フィルム7Aを用いることで、基材の厚み分を減少させ、ボヤケ幅を小さくすることができる。
[第3実施形態]
 以下、本発明の第3実施形態について、図15を用いて説明する。
 本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、液晶表示素子6B(液晶パネル4B)にカラーフィルターが設けられていない点が第1実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、液晶表示装置1Bの基本構成の説明は省略し、液晶パネル4Bについて説明する。
 図14は、本実施形態の液晶表示装置1Bの断面図である。
 図14において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
 第1実施形態では、カラーフィルター31が液晶パネル4の透明基板29の液晶層11の側に配置されていた。これに対して、本実施形態の液晶表示装置1Bにおいては、図15に示すように、液晶パネル4Bにカラーフィルターが配置されていない。本実施形態において、液晶パネル4Bはモノクロ表示を行う構成となっている。
 本実施形態の液晶表示装置1Bにおいても、表示のボヤケを抑制することができる、といった第1実施形態と同様の効果が得られる。
 なお、本実施形態においては、赤色光、緑色光、及び青色光の3色の色光を射出するバックライトを所定の間隔で順次点灯させて表示を行う、いわゆるフィールドシーケンシャル方式を採用してもよい。
[第4実施形態]
 以下、本発明の第4実施形態について、図16~図18Bを用いて説明する。
 本実施形態の液晶表示装置1Cの基本構成は第1実施形態と同一であり、視野角拡大フィルム7Cの光拡散部40Cの構成が第1実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、液晶表示装置1Cの基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルム7Cについて説明する。
  図16は本実施形態の液晶表示装置1Cの断面図である。
 図17A、図17Bおよび図18A、図18Bは視野角拡大フィルム7Cの作用を説明するための図である。
 また、図16、図17A、図17B、図18A、図18Bにおいて、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
 第1実施形態では、複数の光拡散部40は全て同一の寸法であった。これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム7Cでは、図16に示すように、複数の光拡散部40Cの寸法(直径)が異なっている。例えば複数の光拡散部40Cの直径は15μm~25μmの範囲で分布している。すなわち、複数の光拡散部40Cが複数種類の寸法を有している。また、複数の光拡散部40Cは、第1実施形態と同様、平面的にランダムに配置されている。その他の構成は第1実施形態と同様である。
 本実施形態の場合、図17A、図18Aに示すように、光拡散部40Cのxy平面における断面形状は第1実施形態の光拡散部40(図17B、図18B参照)と同様の円形である。したがって、xz平面内において視野角拡大フィルム7Cが光の角度分布を拡大する作用も第1実施形態と同様である。ところが、第1実施形態では複数の光拡散部40が全て同一の寸法であったのに対し、図17A、図18Aに示すように、本実施形態では複数の光拡散部40Cの寸法が異なっている。図17Bに示すように、光拡散部40が一定形状であると、光透過部分(光拡散部)の割合を増やすために光拡散部のピッチを狭めても、遮光部分(遮光層)が広く残る。その結果、遮光層で遮光される光の割合が大きくなる。
 また、図18Bに示すように、一定形状の光拡散部40をランダムに配置すると、複数の光拡散部40が直線に並んでしまう部分が生じる。これに対し、図18Aに示すように、サイズの異なる形状の光拡散部40Cをランダムに配置すると、複数の光拡散部40Cが直線に並ぶ割合が少なくなる。つまり、複数の光拡散部の寸法を複数の種類としたり、ランダムに変えたりすることで、例えば径が大きい円形の光拡散部の間を径が小さい円形の光拡散部で埋めるなどして、光拡散部の配置密度を高めることができる。その結果、遮光層で遮光される光の割合を小さくし、光の利用効率を高めることができる。
 本実施形態の液晶表示装置1Cにおいても、表示のボヤケを抑制することができる、といった第1実施形態と同様の効果が得られる。さらに、複数の光拡散部40Cがランダムに配置されていることに加え、光拡散部40Cの大きさも異なるため、光の回折現象によるモアレ縞をより確実に抑制することができる。
 なお、上記実施形態では、図19Aに示すように、平面形状が円形である光拡散部40の例を示したが、例えば図19Bに示すように、平面形状が正方形である光拡散部40Gを用いても良い。あるいは、図19Cに示すように、平面形状が正八角形である光拡散部40Hを用いても良い。あるいは、図19Dに示すように、正方形の対向する2辺を外側に湾曲させた形状の光拡散部40Iを用いても良い。あるいは、図19Eに示すように、2つの長方形を直交する2方向に交差させた形状の光拡散部40Jを用いても良い。あるいは、図19Fに示すように、細長い楕円形状の光拡散部40Kを用いても良い。あるいは、図19Gに示すように、細長い長方形状の光拡散部40Lを用いても良い。あるいは、図19Hに示すように、細長い八角形状の光拡散部40Mを用いても良い。あるいは、図19Iに示すように、細長い長方形の対向する2辺を外側に湾曲させた形状の光拡散部40Nを用いても良い。あるいは、図19Jに示すように、縦横比が異なる2つの長方形を直交する2方向に交差させた形状の光拡散部40Pを用いても良い。さらに、図19A~図19Jの形状が複数の方向に回転していてもよい。
 例えば図19Bに示す正方形状の光拡散部40Gであれば、正方形の各辺に垂直な方向に向けて光が拡散する。また、図19Gに示す長方形状の光拡散部40Lであれば、長辺に垂直な方向への光の拡散が短辺に垂直な方向への光の拡散よりも強くなる。そのため、辺の長さによって垂直方向(上下方向)と水平方向(左右方向)とで光の拡散の強さが異なる視野角拡大フィルムを実現できる。このように、視野角の異方性が要求される場合、遮光部の形状を適宜変えることで異なる光拡散特性を得ることができる。
 なお、本発明の態様における技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の態様における趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では、表示体として液晶表示装置の例を挙げたが、これに限ることなく、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等に本発明の態様を適用しても良い。
 また、上記実施形態では、視野角拡大フィルムを液晶表示体の第2偏光板上に接着する例を示したが、視野角拡大フィルムと液晶表示体とは必ずしも接触していなくても良い。
 例えば、視野角拡大フィルムと液晶表示体との間に他の光学フィルムや光学部品等が挿入されていても良い。あるいは、視野角拡大フィルムと液晶表示体とが離れた位置にあっても良い。また、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等の場合には偏光板が不要であるため、視野角拡大フィルムと偏光板とが接触することはない。
 また、上記実施形態における視野角拡大フィルムの基材の視認側に、反射防止層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層のうちの少なくとも一つを設けた構成としても良い。この構成によれば、基材の視認側に設ける層の種類に応じて、外光反射を低減する機能、塵埃や汚れの付着を防止する機能、傷を防止する機能等を付加することができ、視野角特性の経時劣化を防ぐことができる。
 また、上記実施形態では、光拡散部を、中心軸を挟んで対称な形状としたが、必ずしも対称な形状でなくても良い。例えば表示装置の用途や使い方に応じて意図的に非対称な角度分布が要求される場合、例えば画面の上方側だけ、あるいは右側だけに視野角を広げたい等の要求がある場合には、光拡散部の側面の傾斜角度を非対称にしても良い。
 また、光散乱体を含む層が複数あっても良い。
 その他、光拡散部や遮光層の配置や形状、視野角拡大フィルムの各部の寸法や材料、製造プロセスにおける製造条件等に関する具体的な構成は上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。
[第5実施形態]
 以下、本発明の第5実施形態について、図20、図21を用いて説明する。
 本実施形態の液晶表示装置101の基本構成は第1実施形態と同一であり、視野角拡大フィルム107の光拡散部140及び遮光層141の構成が第1実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、液晶表示装置101の基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルム107について説明する。
 図20は、本実施形態の液晶表示装置101を示す斜視図である。図21は、本実施形態の液晶表示装置の断面図である。
 図20、図21において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
 第1実施形態では、基材39の一面に形成された複数の光拡散部40と、基材39の一面において光拡散部40の形成領域以外の領域に形成された遮光層41と、を備えていた。また第1実施形態では、複数の光拡散部40が基材39の一面の法線方向から見て点在して配置され、遮光層41が光拡散部40の形成領域以外の領域に連続して形成されていた。これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム107は、基材39の一面に形成された複数の遮光層141と、基材39の一面において遮光層141の形成領域以外の領域に形成された光拡散部140と、を備える。本実施形態の視野角拡大フィルム107は、複数の遮光層141が基材39の一面の法線方向から見て点在して配置され、光拡散部140が遮光層141の形成領域以外の領域に連続して形成されている。
 複数の遮光層141は、基材39上に点在してランダムに(非周期的に)配置されている。それに伴い、複数の遮光層141と同一の位置に形成される複数の中空部142も基材39上にランダムに配置されている。
 本実施形態では、各遮光層141を基材39の法線方向から見たときの平面形状は円形である。各遮光層141の直径は例えば10μmである。複数の遮光層141は全て同一の直径となっている。複数の遮光層141が基材39上に点在して形成されたことにより、本実施形態の光拡散部140は基材39上に連続して形成されている。
 視野角拡大フィルム107における遮光層141の形成領域には、基材39の一面に平行な平面で切断したときの断面積が遮光層141側で大きく、遮光層141から離れるにつれて漸次小さくなる形状の中空部142が形成されている。すなわち、中空部142は、基材39側から見たとき、いわゆる順テーパ状の略円錐台状の形状を有している。中空部142の内部には空気が存在している。視野角拡大フィルム107の中空部142以外の部分、すなわち光拡散部140が連続して存在する部分は光の透過に寄与する部分である。光拡散部140に入射した光は、その光拡散部140と中空部142との界面で全反射しつつ、光拡散部140の内部に略閉じこめられた状態で導光し、基材39を介して外部に出射される。
 本実施形態の場合、中空部142には空気が存在しているため、光拡散部140を例えば透明樹脂で形成したとすると、光拡散部140の側面は透明樹脂と空気との界面となる。ここで、光拡散部140の内部と外部との界面の屈折率差は、中空部142が空気で充填されている方が、光拡散部140の周囲が他の一般的な低屈折率材料で充填されているよりも大きい。したがって、スネルの法則より、光拡散部140の側面で光が全反射する入射角範囲が広い。その結果、光の損失がより抑えられ、高い輝度を得ることができる。
  なお、中空部142には、空気に代えて、窒素等の不活性ガスが充填されていても良い。もしくは、中空部142の内部が真空状態であっても良い。
 本実施形態の液晶表示装置101においても、表示のボヤケを抑制することができる、といった第1実施形態と同様の効果が得られる。さらに、複数の遮光層141がランダムに配置されているため、液晶パネル4の画素の規則的配列との間で干渉によるモアレ縞が生じることなく、表示品位を維持することができる。
 [第6実施形態]
 以下、本発明の第6実施形態について、図22を用いて説明する。
 本実施形態の液晶表示装置101Aの基本構成は第5実施形態と同一であり、基材に光散乱体が含まれている点が第5実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、液晶表示装置101Aの基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルム107Aについて説明する。
 図22は、本実施形態の液晶表示装置101Aの断面図である。
 図22において、第5実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
 第5実施形態では、等方拡散層8が基材39の他面(視認側の面)に配置されていた。
 これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム107Aでは、図22に示すように、基材に等方拡散層が配置された構成とはなっておらず、基材そのものが等方拡散層8として機能する。すなわち、基材80の内部に多数の光散乱体81が分散されている。
 本実施形態の液晶表示装置101Aにおいても、表示のボヤケを抑制することができる、といった第5実施形態と同様の効果が得られる。さらに、基材そのものが等方拡散層8として機能するので、装置の簡素化、薄型化を図ることができる。このように、光拡散部材と等方拡散層8とを組み合わせた視野角拡大フィルム107Aを用いることで、基材の厚み分を減少させ、ボヤケ幅を小さくすることができる。
[第7実施形態]
 以下、本発明の第7実施形態について、図23を用いて説明する。
 本実施形態の液晶表示装置101Bの基本構成は第5実施形態と同一であり、視野角拡大フィルム107Bの遮光層141Bの構成が第5実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、液晶表示装置101Bの基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルム107Bについて説明する。
  図23は、本実施形態の液晶表示装置101Bを示す斜視図である。
 また、図23において、第5実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
 第5実施形態では、複数の遮光層141は全て同一の寸法であった。これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム107Bでは、図23に示すように、複数の遮光層141Bの寸法(直径)が異なっている。例えば複数の遮光層141Bの直径は10μm~25μmの範囲で分布している。すなわち、複数の遮光層141Bが複数種類の寸法を有している。また、複数の遮光層141Bは、第5実施形態と同様、平面的にランダムに配置されている。また、複数の中空部142Bのうち、少なくとも一つの中空部142Bの体積は他の中空部142Bの体積と異なっている。その他の構成は第5実施形態と同様である。
 本実施形態の液晶表示装置101Bにおいても、表示のボヤケを抑制することができる、といった第5実施形態と同様の効果が得られる。さらに、複数の遮光層141Bがランダムに配置されていることに加え、遮光層141Bの大きさも異なるため、光の回折現象によるモアレ縞をより確実に抑制することができる。
 なお、上記実施形態では、図24Aに示すように、平面形状が円形である遮光層141の例を示したが、例えば図24Bに示すように、平面形状が正方形である遮光層141Gを用いても良い。あるいは、図24Cに示すように、平面形状が正八角形である遮光層141Hを用いても良い。あるいは、図24Dに示すように、正方形の対向する2辺を外側に湾曲させた形状の遮光層141Iを用いても良い。あるいは、図24Eに示すように、2つの長方形を直交する2方向に交差させた形状の遮光層141Jを用いても良い。あるいは、図24Fに示すように、細長い楕円形状の遮光層141Kを用いても良い。あるいは、図24Gに示すように、細長い長方形状の遮光層141Lを用いても良い。あるいは、図24Hに示すように、細長い八角形状の遮光層141Mを用いても良い。あるいは、図24Iに示すように、細長い長方形の対向する2辺を外側に湾曲させた形状の遮光層141Nを用いても良い。あるいは、図24Jに示すように、縦横比が異なる2つの長方形を直交する2方向に交差させた形状の遮光層141Pを用いても良い。さらに、図24A~図24Jの形状が複数の方向に回転していてもよい。
 以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
 バックライト2の配光特性について図25及び図26を用いて説明する。なお、図25おいて、通常BL(1)211は、指向性を持たせていないバックライトの配光特性を示している。通常BL(2)212は、通常BL(1)の光射出面にプリズムシート(3M社製のBEF(商品名))を配置させたバックライトの配光特性を示している。一方、指向性BL(1)、指向性BL(2)、及び指向性BL(3)は、それぞれ互いに異なる指向性を持たせたバックライトである。なお、指向性BL(2)は、指向性BL(1)よりも広角に光を射出するバックライトである。また、指向性BL(3)は、指向性BL(1)よりも指向性の悪い(配光分布にばらつきがある)バックライトである。図25中において、符号215は、指向性BL(1)の配光特性を示している。符号213は、指向性BL(2)の配光特性を示している。符号214は、指向性BL(3)の配光特性を示している。
 図25は、バックライト(BL)の配光特性を極角と相対輝度との関係で表示したグラフである。図25において、横軸は極角(°)、縦軸は相対輝度である。なお、相対輝度とは最大輝度を1として規格化した輝度である。
 図25に示すように、通常BL(1)は、極角60°以上の角度においても相対輝度0.2程度の光が確認される。
 通常BL(2)は、通常BL(1)よりも高い指向性を有するように見える。しかしながら、極角60°近傍においては通常BL(1)よりも強い光(相対輝度0.3程度の光)が確認される。
 指向性BL(1)は、指向性BL(1)~(3)のうち最も高くかつ安定した指向性を有する。前記指向性BL(1)は、極角30°以上の角度において相対輝度0.1以上の光がほとんど確認されない。
 指向性BL(2)は、極角40°以上の角度において相対輝度0.1以上の光がほとんど確認されない。
 指向性BL(3)は、指向性BL(1)よりも高い指向性を有するようにも見える。しかしながら、配光分布を見ると図20中右側(極角のプラス側)にシフトしている。
 図26は、バックライトの配光特性を極座標で表示したグラフである。図26において、符号221は、通常BL(1)の配光特性を示す。符号222は、通常BL(2)の配光特性を示す。符号225は、指向性BL(1)の配光特性を示す。符号223は、指向性BL(2)の配光特性を示す。符号224は、指向性BL(3)の配光特性を示す。図26に示すように、各BLにおいて、図25と同様な配光特性が確認される。
 本願発明者は、鋭意研究の結果、上記各BLを用いた場合に、液晶表示装置において表示のボヤケが生じるときのバックライトからの光の出射角度と、各BLにおいて光束割合が最も多い角度との間には、一定の関係があることを見出した。以下、本願発明者が見出した当該関係について、図27、表1~3を用いて説明する。
 各BLを用いた場合に液晶表示装置において表示のボヤケが生じるときのバックライトからの光の出射角度は、以下の方法により算出した。
 使用したディスプレイは、市販のTVに視野角拡大フィルムを貼合させたものを用いた。
 各BLを用いて配光特性を異ならせ、それぞれにおいてボヤケ幅P’を測定した。その結果を[表1]に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028

 表1において、「ピクセル」の欄では、画素ピッチP:300μm(1つの画素の幅)を基準として、目視で表示のボヤケが許容できる場合を「○」、許容できない場合を「×」で示している。
 一方、「サブピクセル」の欄では、画素ピッチPの1/3(P/3):100μm(1つのサブ画素の幅)を基準として、目視で混色による色滲みが許容できる場合を「○」、許容できない場合を「×」で示している。
 表1に示すように、通常BL(1)におけるボヤケ幅P’は325.3μmであった。
 通常BL(1)では、目視による表示のボヤケ、色滲みのいずれも許容できない結果となった。
 通常BL(2)におけるボヤケ幅P’は200.0μmであった。通常BL(2)では、目視による表示のボヤケについては許容できる結果となった。
 一方、指向性BL(1)におけるボヤケ幅P’は168.2μmであった。指向性BL(1)では、目視による表示のボヤケについては許容できる結果となった。
 指向性BL(2)におけるボヤケ幅P’は170.2μmであった。指向性BL(2)でも、目視による表示のボヤケについては許容できる結果となった。
 指向性BL(3)におけるボヤケ幅P’は160.3μmであった。指向性BL(3)でも、目視による表示のボヤケについては許容できる結果となった。
 また、使用したディスプレイは、画素ピッチP:300μm、画像形成面から光拡散部材と等方拡散層との間の界面までの距離T:1020μm(透明基板の厚み:700μm、偏光板の厚み:200μm、光拡散部材の厚み:120μm)、画像形成面と等方拡散層との間の平均屈折率n:1.5のものを用いた。なお、距離Tと画素ピッチPとの関係は、T/P=3.4を満たす。
 図5に示すように、距離P’と、距離Tと、角度θとの間には、下記の(1)式に示す関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029

 上記の(1)式を変形すると、下記の(19)式に示す関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030

 図8に示すように、Snellの法則より、角度θと、角度θと、屈折率nと、屈折率nとの間には、下記の(20)式に示す関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031

 上記の(20)式において、空気の屈折率nを1(n=1)とすると、下記の(21)式に示す関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032

 また、(19)式と(21)式とにより、下記の(22)式が導かれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033

 そして、上記の(22)に、上述した測定値(各BLにおけるボヤケ幅P’)及び条件値(屈折率n:1.5、距離T:1020μm)を代入し、各BLにおいて表示のボヤケが生じるときの出射角度θを求めた。その結果を[表2]に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034

 表2に示すように、通常BL(1)において表示のボヤケが生じるときの出射角度θは27.11°となった。通常BL(2)において表示のボヤケが生じるときの出射角度θは16.78°となった。
 一方、指向性BL(1)において表示のボヤケが生じるときの出射角度θは14.13°となった。指向性BL(2)において表示のボヤケが生じるときの出射角度θは14.29°となった。指向性BL(3)において表示のボヤケが生じるときの出射角度θは13.47°となった。
 各BLにおいて表示のボヤケが生じるときの出射角度θは、指向性BL(3)が最も小さく、次いで指向性BL(1)、指向性BL(2)、通常BL(2)、通常BL(1)の順に大きくなる結果となった。
 図27は、バックライトからの光の各極角に含まれる光束割合を示したグラフである。図27において、横軸は極角(°)、縦軸は光束割合(%)である。符号231は、通常BL(1)からの光の各極角に含まれる光束割合を示す。符号232は、通常BL(2)からの光の各極角に含まれる光束割合を示す。符号233は、指向性BL(2)からの光の各極角に含まれる光束割合を示す。符号234は、指向性BL(3)からの光の各極角に含まれる光束割合を示す。符号235は、指向性BL(1)からの光の各極角に含まれる光束割合を示す。
 図27に示すように、通常BL(1)において光束割合が最も多い角度は26°であった。通常BL(2)において光束割合が最も多い角度は19°であった。
 一方、指向性BL(1)において光束割合が最も多い角度は14°であった。指向性BL(2)において光束割合が最も多い角度は16°であった。指向性BL(3)において光束割合が最も多い角度は13°であった。
 また、各BLにおいて光束割合が最も多い角度の一覧を[表3]に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035

 各BLにおいて光束割合が最も多い角度は、指向性BL(3)が最も小さく、次いで指向性BL(1)、指向性BL(2)、通常BL(2)、通常BL(1)の順に小さくなる結果となった。
 この結果は、[表2]に示した、各BLにおいて表示のボヤケが生じるときの角度θの降順と同じ結果である。また、各BLにおいて光束割合が最も多い角度は、各BLにおいて表示のボヤケが生じるときの角度とほぼ等しい。
 このように、各BLを用いた場合に表示のボヤケが生じるときのバックライト2からの光の出射角度と、各BLにおいて光束割合が最も多い角度との間には、一定の関係があることが分かった。
 なお、本実施形態の液晶表示装置1において、さらに異なる観点から表示のボヤケを抑制することもできる。
 例えば、上記の(11)式において、空気の屈折率nを1(n=1)とすると、下記の(23)式に示す関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036

 ここで、表示のボヤケを抑制するためには、上記の(3)式の関係を満たす必要がある。
 そして、(3)式と(23)式とにより、下記の(24)式が導かれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037

 上記の(24)式より、表示のボヤケを抑制するためには、右辺を大きくすること、または左辺を小さくすることが必要である。右辺を大きくするためには、画素ピッチPを大きくすること、角度θを小さくすること(例えば、0°≦θ≦90°)、屈折率n1を大きくすること(例えば、1≦n1)、の少なくとも一つを採用することが良いことが分かる。
 左辺を小さくするためには、距離Tを小さくすること(液晶表示装置1において、透明基板29の液晶層11側の面と基材39の等方拡散層8側の面との間の距離Tを小さくすること)が良いことが分かる。
 図28は、出射角度θと、距離T及び画素ピッチPの比との関係を示したグラフである。図28において、横軸は出射角度θ、縦軸は距離T及び画素ピッチの比T/Pを示している。なお、屈折率nは1.5(n=1.5)としている。
 図28に示すように、出射角度θをθ≦25°の範囲とした場合、表示のボヤケを抑制するためには、上記の(24)式と上記のグラフとから、距離Tと画素ピッチPとの関係が下記の(25)式を満たす必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038

 また、出射角度θをθ≦10°の範囲とした場合、表示のボヤケを抑制するためには、上記の(24)式と上記のグラフとから、距離Tと画素ピッチPとの関係が下記の(26)式を満たす必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039

 このように、バックライト2から射出される光の指向性が高いほど、液晶表示装置1において、透明基板29の液晶層11側の面と基材39の等方拡散層8側の面との間の距離Tが大きくなっても表示のボヤケが生じにくくなることが分かった。
 本発明の態様は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等の各種表示装置に利用可能である。
1,1A,1B,1C…液晶表示装置(表示装置)、2…バックライト(光源)、6…液晶表示素子(表示素子)、8…等方拡散層、31…カラーフィルター、39…基材、40,40C,40G,40H,40I,40J,40K,40L,40M,40N,40P…光拡散部、40a…光射出端面、40b…光入射端面、41,41C…遮光層、70…光拡散部材、θ0…光源からの光の出射角度のうち最も光束割合が多い角度、θ1…角度θ0で画像形成面に入射した光が当該画像形成面から射出されて等方拡散層に到達するまでの平均の進行角度、T…画像形成面から等方拡散層と光拡散部材との間の界面までの距離、n0…空気の屈折率、n1…画像形成面と等方拡散層との間の平均の屈折率、P…画素ピッチ、P’…ボヤケ幅(画素の端部からの光のうち等方拡散層に対して垂直に到達した光の到達位置と等方拡散層に対して進行角度θ1で到達した光の到達位置との間の距離)、F…画像形成面

Claims (18)

  1.  光源と、
     前記光源からの光を用いて表示を行う表示素子と、
     前記表示素子の視認側に設けられ、前記表示素子から入射される光の角度分布を入射前よりも広げた状態にして光を射出させる光拡散部材と、
     前記光拡散部材の視認側に設けられ、前記光拡散部材から入射される光を等方的に拡散させる等方拡散層と、を含み、
     前記表示素子が、表示画像を形成する複数の画素を有し、
     前記光源からの光の出射角度のうち最も光束割合が多い角度をθ、前記角度θで前記表示素子に入射した光が前記等方拡散層に到達するまでの平均の進行角度をθ、画像形成面から前記光拡散部材と前記等方拡散層との間の界面までの距離をT、空気の屈折率をn、前記画像形成面と前記等方拡散層との間の平均屈折率をn、画素ピッチをP、前記画素の端部からの光のうち前記等方拡散層に対して垂直に到達した光の到達位置と前記等方拡散層に対して前記進行角度θで到達した光の到達位置との間の距離をP’としたとき、下記の(1)式、(2)式及び(3)式を満たす表示装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001


    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002


    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003

  2.  前記表示素子がカラーフィルターを有し、互いに異なる色の表示を行うk個のサブ画素が隣り合って配置され、前記k個のサブ画素により表示を構成する1つの前記画素が構成されるとき、下記の(4)式を満たす請求項1に記載の表示装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004

  3.  前記k個のサブ画素が、赤色光による表示を行う赤色用サブ画素、緑色光による表示を行う緑色用サブ画素、青色光による表示を行う青色用サブ画素を含み、前記赤色用サブ画素、前記緑色用サブ画素、前記青色用サブ画素が隣り合って配置され、前記赤色用サブ画素、前記緑色用サブ画素、前記青色用サブ画素により表示を構成する1つの前記画素が構成されるとき、下記の(5)式を満たす請求項2に記載の表示装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005

  4.  前記光拡散部材が、光透過性を有する基材と、前記基材の一面に形成された複数の光拡散部と、前記基材の一面において前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光層と、を備え、
     前記光拡散部が、前記基材側に光射出端面を有し、
     前記光拡散部が、前記基材側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、
     前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光層の層厚よりも大きくなっており、
     前記基材の一面とは反対側の面に前記等方拡散層が形成されている請求項1ないし3のいずれか一項に記載の表示装置。
  5.  前記光拡散部材が、前記等方拡散層の一面に形成された複数の光拡散部と、前記等方拡散層の一面において前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光層と、を備え、
     前記光拡散部が、前記等方拡散層側に光射出端面を有し、
     前記光拡散部が、前記等方拡散層側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、
     前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光層の層厚よりも大きくなっている請求項1ないし3のいずれか一項に記載の表示装置。
  6.  前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て点在して配置され、
     前記遮光層が、前記光拡散部の形成領域以外の領域に連続して形成されている請求項4に記載の表示装置。
  7.  前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て非周期的に配置されている請求項6に記載の表示装置。
  8.  前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに等しい形状を有している請求項6または7に記載の表示装置。
  9.  前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに異なる複数種類のサイズ、形状の少なくとも一を有している請求項6または7に記載の表示装置。
  10.  前記複数の光拡散部間の間隙に空気が存在している請求項4ないし9のいずれか一項に記載の表示装置。
  11.  前記光拡散部材が、光透過性を有する基材と、前記基材の一面に点在して形成された複数の遮光層と、前記基材の一面において前記遮光層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部と、を備え、
     前記光拡散部が、前記基材側に光射出端面を有し、
     前記光拡散部が、前記基材側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、
     前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光層の層厚よりも大きくなっており、
     前記基材の一面とは反対側の面に前記等方拡散層が形成されている請求項1ないし3のいずれか一項に記載の表示装置。
  12.  前記光拡散部材が、前記等方拡散層の一面に点在して形成された複数の遮光層と、前記等方拡散層の一面において前記遮光層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部と、を備え、
     前記光拡散部が、前記等方拡散層側に光射出端面を有し、
     前記光拡散部が、前記等方拡散層側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、
     前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光層の層厚よりも大きくなっている請求項1ないし3のいずれか一項に記載の表示装置。
  13.  前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て点在して配置され、
     前記光拡散部が、前記遮光層の形成領域以外の領域に連続して形成されている請求項11に記載の表示装置。
  14.  前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て非周期的に配置されている請求項13に記載の表示装置。
  15.  前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに等しい形状を有している請求項13または14に記載の表示装置。
  16.  前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに異なる複数種類のサイズ、形状の少なくとも一を有している請求項13または14に記載の表示装置。
  17.  前記光源が指向性を有する光を射出する請求項1ないし16のいずれか一項に記載の表示装置。
  18.  前記表示素子が液晶表示素子である請求項1ないし17のいずれか一項に記載の表示装置。
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