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JPH11160687A - Display device and method of manufacturing optical diffusion layer - Google Patents

Display device and method of manufacturing optical diffusion layer

Info

Publication number
JPH11160687A
JPH11160687A JP33790697A JP33790697A JPH11160687A JP H11160687 A JPH11160687 A JP H11160687A JP 33790697 A JP33790697 A JP 33790697A JP 33790697 A JP33790697 A JP 33790697A JP H11160687 A JPH11160687 A JP H11160687A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffusion layer
light
display device
front substrate
light beam
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP33790697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiho You
映保 楊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP33790697A priority Critical patent/JPH11160687A/en
Publication of JPH11160687A publication Critical patent/JPH11160687A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To sharpen display contrast by improving an optical diffusion layer arranged on an observer's side of a display device. SOLUTION: A display device consists of a transparent front substrate 1 arranged forwardly opposing an observer and a rear substrate 2 joined to the front substrate 1 from behind via a predetermined gap. A transparent electrode 5 is formed on the front substrate 1, and a reflecting electrode 7 is formed on the rear substrate 7. Liquid crystal 9 is held in the gap between both substrates 1, 2, and in response to voltages impressed on the electrodes 5, 7, incident light reflected from behind is optically modulated into forward beams for showing an image. An optical diffusion layer 10 is arranged on the front substrate l and diffuses the outgoing beams to widen a viewing angle of the image from an observer. The optical diffusion layer 10 consists of cylindrical regions 102 formed to be able to forwardly guide the outgoing light and a medium 103 filling the space between the cylindrical regions 102, and the cylindrical regions 102 and the medium 103 have different refractive indices from each other.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は表示装置及び光拡散
層の製造方法に関する。例えば、前側基板に光拡散層を
備え後側基板に鏡面光反射層を備えた反射型表示装置に
関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a display device and a method for manufacturing a light diffusion layer. For example, the present invention relates to a reflective display device having a light diffusion layer on a front substrate and a mirror light reflection layer on a rear substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は従来の反射型表示装置の一例を示
す模式的な断面図である。表示装置は観察者に対面して
前方に配された透明な前側基板1と、所定の間隙を介し
て前側基板1に後方から接合した後側基板2とからなる
パネル構造を有している。前側基板1の外面には偏光板
11が取り付けられている。前側基板1の内面には透明
電極5が形成されている。後側基板2の内面には反射電
極7が形成されている。反射電極7はアルミニウムの蒸
着膜等からなり鏡面の光反射層を兼ねている。前側基板
1と後側基板2の間隙には電気光学物質として液晶が保
持されている。液晶分子9mは所定の方向に配向してい
る。この例では電圧無印加状態(オフ)で液晶分子9m
は垂直配向しており白表示が得られる。即ち、前側基板
1から入射した光は偏光板11によって直線偏光とな
り、垂直配向した液晶をそのまま通過し、反射電極7で
反射された後再び偏光板11を通過して前方に出射す
る。一方電圧印加状態(オン)では液晶分子9mが水平
配向に移行し黒表示に切り替わる。水平配向した液晶は
一軸異方性を有しそのリターデーションが実質的にλ/
4となるように液晶の厚みが設定されている。液晶の屈
折率異方性をΔnとし厚みをdとするとリターデーショ
ンはΔn・dで表される。Δn・d=λ/4となるよう
にdが設定されている。尚、λは入射光の波長である。
即ち、電圧印加状態では液晶が4分の1波長板として機
能する。偏光板11を通過した入射直線偏光は反射電極
7で反射されるが、この間に4分の1波長板を往復する
ことになり、入射直線偏光の偏光軸が90°回転する。
この反射直線偏光は偏光板11の透過軸と直交するた
め、ほとんど吸収される。従って黒表示になる。尚、4
分の1波長板によって直線偏光の偏光軸を90°回転さ
せるために、偏光板11の透過軸は液晶の一軸配向方向
と45°の角度をなすように設定されている。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a schematic sectional view showing an example of a conventional reflective display device. The display device has a panel structure including a transparent front substrate 1 disposed in front of the viewer facing the viewer, and a rear substrate 2 joined to the front substrate 1 from the rear via a predetermined gap. A polarizing plate 11 is attached to the outer surface of the front substrate 1. A transparent electrode 5 is formed on the inner surface of the front substrate 1. A reflection electrode 7 is formed on the inner surface of the rear substrate 2. The reflection electrode 7 is made of a deposited film of aluminum or the like and also serves as a mirror-like light reflection layer. Liquid crystal is held in the gap between the front substrate 1 and the rear substrate 2 as an electro-optical material. The liquid crystal molecules 9m are oriented in a predetermined direction. In this example, 9 m of liquid crystal molecules are
Are vertically aligned and a white display is obtained. That is, the light incident from the front substrate 1 becomes linearly polarized light by the polarizing plate 11, passes through the vertically aligned liquid crystal as it is, is reflected by the reflective electrode 7, passes through the polarizing plate 11 again, and is emitted forward. On the other hand, when the voltage is applied (ON), the liquid crystal molecules 9m shift to horizontal alignment and switch to black display. The horizontally aligned liquid crystal has uniaxial anisotropy and its retardation is substantially λ /
The thickness of the liquid crystal is set to be 4. When the refractive index anisotropy of the liquid crystal is Δn and the thickness is d, the retardation is represented by Δn · d. D is set so that Δn · d = λ / 4. Here, λ is the wavelength of the incident light.
In other words, the liquid crystal functions as a quarter-wave plate when a voltage is applied. The incident linearly polarized light that has passed through the polarizing plate 11 is reflected by the reflective electrode 7, and reciprocates through the quarter-wave plate during this time, so that the polarization axis of the incident linearly polarized light is rotated by 90 °.
The reflected linearly polarized light is almost absorbed because it is orthogonal to the transmission axis of the polarizing plate 11. Therefore, the display becomes black. Incidentally, 4
In order to rotate the polarization axis of the linearly polarized light by 90 ° by the half-wave plate, the transmission axis of the polarizing plate 11 is set to form an angle of 45 ° with the uniaxial orientation direction of the liquid crystal.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述した反射型表示装
置はバックライトを用いる透過型表示装置と異なり、外
光の反射を利用して画像を映し出すので消費電力が少な
くて済み、例えば携帯用情報端末のディスプレイとして
期待されている。反射型表示装置は入射光を反射するた
めにアルミニウム等の光反射層が後側基板に形成されて
いる。この光反射層は鏡面反射するので入射光は一定の
方向(正反射方向)にしか反射せず、十分な視認性を備
えたディスプレイを得ることはできない。そこで、前側
基板1の外面に光拡散層10を装着することが一般的で
ある。光拡散層10は後側からの出射光線を拡散して観
察者から見た画像の視野角を広げるものである。図6に
従来の光反射層の構成を模式的に表す。光拡散層10は
互いに屈折率が異なる微粒子10aと媒質10bとから
なる。微粒子10aは例えばガラス粉からなり、透明樹
脂等の媒質10bに一定密度で分散されている。しかし
ながら、このような構造の光拡散層10では、前側から
入射する光は相当な部分が微粒子10aと媒質10bの
界面で反射され液晶に到達することができない。即ち、
画像表示に寄与しない不要反射が生じるため、特に黒表
示が十分に沈み込まないためコントラストが悪くなる。
加えて微粒子10aは一般に球形であり出射光をほぼ全
方位にわたって拡散する。換言すると従来の光拡散層1
0は無指向性であり観察者に向かわない不要な出射光が
生じることになる。無指向性の拡散反射層を用いると正
反射方向の反射光強度が減少し、十分な明るさの白表示
が得られない。
The reflective display device described above differs from a transmissive display device using a backlight in that an image is projected by utilizing the reflection of external light, so that power consumption is low. It is expected as a terminal display. In the reflection type display device, a light reflection layer of aluminum or the like is formed on the rear substrate to reflect incident light. Since this light reflecting layer is specularly reflected, incident light is reflected only in a certain direction (specular reflection direction), and a display having sufficient visibility cannot be obtained. Therefore, it is common to mount the light diffusion layer 10 on the outer surface of the front substrate 1. The light diffusion layer 10 diffuses a light beam emitted from the rear side to widen a viewing angle of an image viewed from an observer. FIG. 6 schematically shows the configuration of a conventional light reflecting layer. The light diffusion layer 10 is composed of a fine particle 10a and a medium 10b having different refractive indexes. The fine particles 10a are made of, for example, glass powder and are dispersed at a constant density in a medium 10b such as a transparent resin. However, in the light diffusion layer 10 having such a structure, a considerable portion of light incident from the front side is reflected at the interface between the fine particles 10a and the medium 10b and cannot reach the liquid crystal. That is,
Unnecessary reflection that does not contribute to image display occurs, and in particular, black display does not sink sufficiently, resulting in poor contrast.
In addition, the fine particles 10a are generally spherical and diffuse the emitted light in almost all directions. In other words, the conventional light diffusion layer 1
Numeral 0 is omnidirectional and generates unnecessary emitted light that is not directed to the observer. When a non-directional diffuse reflection layer is used, the intensity of reflected light in the regular reflection direction decreases, and a white display with sufficient brightness cannot be obtained.

【0004】[0004]

【課題を解決する為の手段】上述した従来の技術の課題
を解決するため以下の手段を講じた。即ち本発明に係る
表示装置は基本的な構成として、観察者に対面して前方
に配された透明な前側基板と、所定の間隙を介して該前
側基板に後方から接合した後側基板とを備えている。該
前側基板及び後側基板の少なくとも一方に電極が形成さ
れている。前側基板と後側基板の間隙には液晶等の電気
光学物質が配されており、該電極に印加された電圧に応
答して後方からの入射光線を光学変調し前方に向かう出
射光線に変換して画像を映し出す。光拡散層が該前側基
板に配されており、該出射光線を拡散して観察者から見
た該画像の視野角を広げる。特徴事項として、前記光拡
散層は該出射光線を前方に向かって導光可能に形成され
た柱状領域と、平面的に見て離散配置された該柱状領域
の隙間を埋める媒質とからなり、該柱状領域と該媒質は
互いに異なる屈折率を有する。好ましくは、前記柱状領
域はその径寸法が光拡散層の厚み寸法の1/10以下に
設定されている。又好ましくは、前記柱状領域は平面的
に見てランダムに分布している。又好ましくは、前記柱
状領域はその径寸法が前方から後方に向かって減少して
いる。又好ましくは、前記後側基板には前方から供給さ
れた入射光線を反射する光反射層が形成されており、前
記電気光学物質は該光反射層で反射した入射光線を出射
光線に変換する。
The following means have been taken in order to solve the above-mentioned problems of the prior art. That is, the display device according to the present invention has, as a basic configuration, a transparent front substrate disposed in front of the viewer facing the observer, and a rear substrate joined to the front substrate from behind through a predetermined gap. Have. An electrode is formed on at least one of the front substrate and the rear substrate. An electro-optical material such as a liquid crystal is disposed in a gap between the front substrate and the rear substrate, and in response to a voltage applied to the electrodes, an incident light from behind is optically modulated and converted into a forward emitting light. To project an image. A light diffusing layer is disposed on the front substrate and diffuses the outgoing light to widen the viewing angle of the image as viewed by an observer. As a feature, the light diffusion layer includes a columnar region formed so as to be able to guide the emitted light forward and a medium that fills a gap between the columnar regions that are discretely arranged in a plan view. The columnar region and the medium have different refractive indices. Preferably, the diameter of the columnar region is set to 1/10 or less of the thickness of the light diffusion layer. Preferably, the columnar regions are randomly distributed in a plan view. Preferably, the diameter of the columnar region decreases from the front to the rear. Preferably, a light reflecting layer is formed on the rear substrate to reflect an incident light beam supplied from the front, and the electro-optical material converts the incident light beam reflected by the light reflecting layer into an outgoing light beam.

【0005】本発明は上述した表示装置に組み込まれる
光拡散層の製造方法を包含しており、以下の工程からな
る。まず硬化速度が速い紫外線硬化型の第一透明樹脂の
前駆体と、硬化速度が遅く第一透明樹脂とは異なる屈折
率を有する第二透明樹脂の前駆体との混合物を塗工する
塗工工程を行う。次に、塗工された該混合物に紫外線を
選択的に照射して第一透明樹脂の前駆体のみを硬化さ
せ、離散的に配された柱状領域を形成する第一照射工程
を行う。最後に、塗工された混合物に紫外線を再び照射
して未硬化で残された第二透明樹脂の前駆体を硬化さ
せ、離散的に配された各柱状領域の間を埋める媒質に加
工する第二照射工程を行う。場合によっては、前記第一
照射工程は、平行化された紫外線を斜めから照射して該
表示装置の法線から傾いた柱状領域を形成するようにし
ている。更には、平行化された紫外線を同時に二方向か
ら照射して二方向に傾いた柱状領域を形成してもよい。
The present invention includes a method for manufacturing a light diffusing layer incorporated in the above-mentioned display device, and comprises the following steps. First, a coating step of applying a mixture of a precursor of an ultraviolet-curable first transparent resin having a fast curing speed and a precursor of a second transparent resin having a different refractive index from the first transparent resin having a slow curing speed. I do. Next, a first irradiation step of selectively irradiating the applied mixture with ultraviolet rays to cure only the precursor of the first transparent resin and forming discrete columnar regions is performed. Finally, the applied mixture is again irradiated with ultraviolet rays to cure the precursor of the second transparent resin left uncured, and processed into a medium that fills between the discretely arranged columnar regions. Two irradiation steps are performed. In some cases, the first irradiation step irradiates the collimated ultraviolet light obliquely to form a columnar region inclined from the normal line of the display device. Further, the collimated ultraviolet rays may be simultaneously irradiated from two directions to form columnar regions inclined in two directions.

【0006】本発明によれば、表示装置の前側基板の外
面に改良された光拡散層を装着している。光拡散層は表
示装置の視野角を広くするために用いられる。本発明に
係る光反射層は厚み方向に沿って形成された無数の柱状
領域を媒質で埋め込んだ構造となっている。柱状領域と
媒質は互いに屈折率が異なる。従って、両者の界面で反
射が生じることになる。換言すると、柱状領域が光ファ
イバとして機能することになる。光ファイバを通った光
はその開口で拡散出射するため、表示装置の視野角を広
げることができる。又、柱状領域を媒質(バインダー)
で固めた構造は堆積型の回折格子として機能する。光拡
散層を通った光は回折を受け拡散的に出射することにな
る。柱状領域の形状、寸法、方位、屈折率等を適宜設定
することにより、無指向性ではなくある程度指向性を備
えた光拡散層を得ることができ、光の利用効率を改善し
て、明るい画像が得られる。係る堆積型の回折格子は、
例えば屈折率及び硬化速度(光重合速度)の異なる二種
類の紫外線硬化型透明樹脂を混合した塗膜を形成し、こ
れにマスクを介して紫外線を照射することで容易に作成
することができる。
According to the present invention, an improved light diffusion layer is mounted on an outer surface of a front substrate of a display device. The light diffusion layer is used to widen the viewing angle of the display device. The light reflection layer according to the present invention has a structure in which countless columnar regions formed along the thickness direction are embedded with a medium. The columnar region and the medium have different refractive indexes. Therefore, reflection occurs at the interface between the two. In other words, the columnar region functions as an optical fiber. Since the light passing through the optical fiber is diffused and emitted at the opening, the viewing angle of the display device can be widened. In addition, the columnar area is a medium (binder)
The structure solidified by functions as a stacked diffraction grating. Light that has passed through the light diffusion layer is diffracted and diffusely emitted. By appropriately setting the shape, dimensions, orientation, refractive index, etc. of the columnar regions, it is possible to obtain a light diffusion layer having a certain degree of directivity instead of non-directionality. Is obtained. Such a stacked diffraction grating,
For example, it can be easily prepared by forming a coating film in which two kinds of UV-curable transparent resins having different refractive indices and curing speeds (photopolymerization speeds) are mixed, and irradiating the coating film with ultraviolet rays through a mask.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1は本発明に係る表示装置
を示す模式図である。(A)は電圧無印加状態にある表
示装置の断面図であり、(B)は電圧印加状態にある表
示装置の断面図であり、(C)は表示装置に組み込まれ
る光拡散層の模式的な拡大斜視図である。(A)に示す
ように、本表示装置は観察者に対面して前方に配された
透明な前側基板1と、所定の間隙を介して前側基板1に
後方から接合した後側基板2とからなり、フラットパネ
ル構造を有している。前側基板1の内面にはカラーフィ
ルタ3、反射防止膜4、透明電極5、配向膜6が順に形
成されている。カラーフィルタ3は画素毎に別れてRG
B三原色に着色されている。透明電極5はITO等の透
明導電膜からなる。カラーフィルタ3は比較的屈折率が
小さく、透明電極5は比較的屈折率が大きいため、両者
を直接接合すると界面で不要反射が生じる。これを防止
するため、本実施形態ではカラーフィルタ3と透明電極
5との間に両者の中間の屈折率を有する反射防止膜4を
介在させている。前側基板1の外面には光拡散層10及
び偏光板11が装着されている。光拡散層10は出射光
線を拡散して観察者から見た画像の視野角を広げるため
に用いられる。後側基板2の内表面には反射電極7及び
配向膜8が形成されている。反射電極7は例えばアルミ
ニウムの真空蒸着膜又はスパッタ膜からなり光反射層を
兼ねている。この光反射層は鏡面反射面を有する。尚、
場合によっては電極7とは別に光反射層を設けるように
してもよい。前側基板1と後側基板2の間隙には電気光
学物質として液晶9が封入されている。液晶9は上下の
配向膜6,8によって垂直配向に制御されているととも
に、負の誘電異方性を有する。この状態では前側(観察
者側)からの入射光線が偏光板11によって直線偏光に
なり液晶9を通過した後反射電極7で反射され、液晶9
で何ら変調を受けることなくそのまま出射光線として偏
光板11を通過する。従って白表示になる。但し、本実
施形態ではカラーフィルタ3が介在しているため実際に
は各画素毎にRGBに着色されることになる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a display device according to the present invention. (A) is a cross-sectional view of the display device in a state where no voltage is applied, (B) is a cross-sectional view of the display device in a state where a voltage is applied, and (C) is a schematic view of a light diffusion layer incorporated in the display device. FIG. As shown in FIG. 1A, the display device includes a transparent front substrate 1 disposed in front of the viewer facing a viewer, and a rear substrate 2 joined to the front substrate 1 from behind through a predetermined gap. And has a flat panel structure. A color filter 3, an antireflection film 4, a transparent electrode 5, and an alignment film 6 are sequentially formed on the inner surface of the front substrate 1. The color filter 3 is divided into RG
B is colored in three primary colors. The transparent electrode 5 is made of a transparent conductive film such as ITO. Since the color filter 3 has a relatively small refractive index and the transparent electrode 5 has a relatively large refractive index, if they are directly joined, unnecessary reflection occurs at the interface. In order to prevent this, in this embodiment, an antireflection film 4 having an intermediate refractive index is interposed between the color filter 3 and the transparent electrode 5. A light diffusion layer 10 and a polarizing plate 11 are mounted on the outer surface of the front substrate 1. The light diffusion layer 10 is used for diffusing an emitted light beam to widen a viewing angle of an image viewed from an observer. A reflective electrode 7 and an alignment film 8 are formed on the inner surface of the rear substrate 2. The reflection electrode 7 is made of, for example, a vacuum deposited film or a sputtered film of aluminum and also serves as a light reflection layer. This light reflection layer has a specular reflection surface. still,
In some cases, a light reflection layer may be provided separately from the electrode 7. A liquid crystal 9 is sealed in the gap between the front substrate 1 and the rear substrate 2 as an electro-optical material. The liquid crystal 9 is controlled to be vertically aligned by the upper and lower alignment films 6 and 8, and has a negative dielectric anisotropy. In this state, the incident light from the front side (observer side) becomes linearly polarized light by the polarizer 11, passes through the liquid crystal 9, is reflected by the reflection electrode 7, and is reflected by the liquid crystal 9.
The light beam passes through the polarizing plate 11 as it is without undergoing any modulation. Therefore, the display becomes white. However, in this embodiment, since the color filter 3 is interposed, each pixel is actually colored in RGB.

【0008】(B)に示すように、前側基板1の透明電
極5と後側基板2の反射電極7との間に電圧を印加する
と、液晶9は負の誘電異方性を有するため水平配向に移
行する。水平配向状態の液晶9は屈折率異方性を有し4
分の1波長板として機能する。この場合には図5を参照
して説明したように、黒表示が得られる。液晶9は透明
電極5と反射電極7との間に印加された電圧に応答して
入射光線を光学変調し、前方に向かう出射光線に変換し
て画像を映し出す。出射光線は光拡散層10によって拡
散され、観察者から見た画像の視野角を広げることがで
きる。尚、本実施形態は反射型の表示装置であるが、本
発明はこれに限られるものではなく透過型の表示装置に
も適用可能である。透過型の場合後側基板2の外面にバ
ックライトが装着される。バックライトから発した後方
からの入射光線は液晶9によって変調され出射光線に変
換される。出射光線は光拡散層10を介して前方の観察
者に向けられる。反射型の場合はバックライトの代わり
に光反射層を用いた構造であり、これによって反射され
た後方からの入射光線が同じく液晶9によって変調を受
け出射光線に変換され光拡散層10を通過することにな
る。又、本実施形態は液晶9の複屈折性を利用したEC
Bモードの表示装置であるが、本発明はこれに限られる
ものではない。例えば、液晶9としてネマティック液晶
に二色性色素を分散したGH(ゲストホスト)モードを
採用することもできる。或いは、TN(ツイストネマテ
ィック)モードやSTN(スーパーツイストネマティッ
ク)モードであってもよい。
As shown in FIG. 1B, when a voltage is applied between the transparent electrode 5 on the front substrate 1 and the reflective electrode 7 on the rear substrate 2, the liquid crystal 9 has a negative dielectric anisotropy, so that the liquid crystal 9 has a horizontal alignment. Move to The liquid crystal 9 in a horizontal alignment state has a refractive index anisotropy of 4.
It functions as a half-wave plate. In this case, a black display is obtained as described with reference to FIG. The liquid crystal 9 optically modulates an incident light beam in response to a voltage applied between the transparent electrode 5 and the reflective electrode 7, and converts the incident light beam into a forwardly emitted light beam to project an image. The emitted light is diffused by the light diffusion layer 10, and the viewing angle of the image viewed from the observer can be widened. Although the present embodiment is a reflection type display device, the present invention is not limited to this, and is applicable to a transmission type display device. In the case of the transmission type, a backlight is mounted on the outer surface of the rear substrate 2. A rearward incident light beam emitted from the backlight is modulated by the liquid crystal 9 and converted into an outgoing light beam. The emitted light beam is directed to a viewer in front through the light diffusion layer 10. In the case of the reflection type, a light reflection layer is used in place of the backlight, and the incident light reflected from the rear is similarly modulated by the liquid crystal 9, converted into an outgoing light, and passes through the light diffusion layer 10. Will be. In addition, the present embodiment employs an EC using the birefringence of the liquid crystal 9.
Although the display device is of the B mode, the present invention is not limited to this. For example, a GH (guest-host) mode in which a dichroic dye is dispersed in a nematic liquid crystal can be used as the liquid crystal 9. Alternatively, a TN (twisted nematic) mode or STN (super twisted nematic) mode may be used.

【0009】(C)に示すように、本発明に係る光拡散
層10は出射光線を前方に向かって導光可能に形成され
た柱状領域102と、平面的に見て離散配置された柱状
領域102の隙間を埋める媒質103とからなり、柱状
領域102と媒質103は互いに異なる屈折率を有す
る。柱状領域102と媒質103は堆積型の回折格子を
構成し、基体101の上に形成されている。好ましく
は、柱状領域102はその径寸法が光拡散層10の厚み
寸法の1/10以下に設定されている。このように設定
することで、柱状領域102は実質的に光ファイバとし
て機能し、導光した光を開口から拡散的に出射すること
ができる。柱状領域102を平面的に見て規則的に配列
することにより堆積型の回折格子が得られ、後方からの
光を回折して前方に出射できる。但し、柱状領域102
を所定の間隔で正確に配列すると堆積回折格子の波長依
存性が強くなり色分散が生じる場合がある。そこで、柱
状領域102は平面的に見てある程度ランダムに分布さ
せるようにしてもよい。場合によっては、柱状領域10
2はその径寸法が前方から後方に向かって減少する円錐
状に形成してもよい。光拡散層10の厚み方向における
柱状領域102の径寸法変化は、同じく拡散光の波長依
存性を弱める効果がある。以上のように、本発明に係る
光拡散層10は、例えば屈折率の低い透明樹脂からなる
媒質103中に、屈折率の高い透明樹脂からなる柱状領
域102を形成し、光ファイバ構造を基板の法線と平行
な方向に作り込んでいる。尚、媒質103に屈折率の高
い透明樹脂を用い、柱状領域102に屈折率の低い透明
樹脂を用いてもよい。この光拡散層10の後側から光が
入射すると二種類の屈折率の異なる透明樹脂の界面で反
射しながら前方に導光される。光拡散層10を光が進行
する過程で多重反射が生じ光が様々な方向に変化し、所
望の光拡散特性が得られる。更に、柱状領域102の周
期構造に起因する回折を受け様々な方向に拡散出射され
る。この光拡散層10の内部での多重反射は、図6に示
した従来の微粒子分散型光拡散層と異なり、光の進行方
向に直交する界面が少ない。従って、反射型表示装置の
場合前側から入射した外光は光拡散層10によって不要
な反射を受けることなく大部分が液晶9に進入すること
ができる。従って、光拡散層による不要反射に起因する
黒表示の起因がなくなり、コントラストを改善できる。
As shown in FIG. 1C, a light diffusion layer 10 according to the present invention includes a columnar region 102 formed so as to guide outgoing rays forward and a columnar region discretely arranged in a plan view. The columnar region 102 and the medium 103 have different refractive indices. The columnar region 102 and the medium 103 constitute a stacked diffraction grating and are formed on the base 101. Preferably, the diameter of the columnar region 102 is set to 1/10 or less of the thickness of the light diffusion layer 10. With this setting, the columnar region 102 substantially functions as an optical fiber, and can diffuse the guided light from the opening. By regularly arranging the columnar regions 102 in a plan view, a stacked diffraction grating is obtained, and light from behind can be diffracted and emitted forward. However, the columnar region 102
If are precisely arranged at predetermined intervals, the wavelength dependence of the deposited diffraction grating becomes strong and chromatic dispersion may occur. Therefore, the columnar regions 102 may be randomly distributed to some extent in plan view. In some cases, the columnar region 10
2 may be formed in a conical shape whose diameter decreases from the front to the rear. The change in the diameter of the columnar region 102 in the thickness direction of the light diffusion layer 10 also has the effect of weakening the wavelength dependence of the diffused light. As described above, the light diffusion layer 10 according to the present invention forms the columnar region 102 made of a transparent resin having a high refractive index in a medium 103 made of a transparent resin having a low refractive index, for example. The direction is parallel to the normal. Note that a transparent resin having a high refractive index may be used for the medium 103, and a transparent resin having a low refractive index may be used for the columnar region 102. When light enters from the rear side of the light diffusion layer 10, the light is guided forward while being reflected at the interface between two kinds of transparent resins having different refractive indexes. Multiple reflection occurs in the course of the light traveling through the light diffusion layer 10, and the light changes in various directions, and a desired light diffusion characteristic is obtained. Further, the light is subjected to diffraction caused by the periodic structure of the columnar region 102 and diffused and emitted in various directions. The multiple reflection inside the light diffusion layer 10 is different from the conventional fine particle dispersion type light diffusion layer shown in FIG. 6 in that there are few interfaces perpendicular to the light traveling direction. Therefore, in the case of the reflective display device, most of the external light incident from the front side can enter the liquid crystal 9 without receiving unnecessary reflection by the light diffusion layer 10. Accordingly, black display due to unnecessary reflection by the light diffusion layer is not caused, and the contrast can be improved.

【0010】図2は、図1に示した光拡散層の製造方法
を示す工程図である。まず(A)の成膜工程を行う。具
体的には、硬化速度が速い紫外線硬化型の第一透明樹脂
の前駆体と、硬化速度が遅く第一透明樹脂とは異なる屈
折率を有する第二透明樹脂の前駆体との混合物を基体1
01に塗工する。この様な混合物としては、例えばデュ
ポン(DuPont)社製のOMNIDEX型番HRF
150又はHRF600を用いることができる。次に
(B)に示すように第一照射工程を行う。具体的には、
塗工された混合物の塗膜104にマスク105を介して
紫外線106を選択的に照射し、第一透明樹脂の前駆体
のみを硬化させ、離散的に配された柱状領域を形成す
る。マスク105は例えば円形開口が離散的且つランダ
ムに配されたパタンを有している。円形開口を通過した
紫外線106により、硬化速度が速い第一透明樹脂の前
駆体のみが硬化し、個々の円形開口に対応して柱状領域
が得られる。
FIG. 2 is a process chart showing a method for manufacturing the light diffusion layer shown in FIG. First, the film forming step (A) is performed. Specifically, a mixture of a precursor of an ultraviolet-curable first transparent resin having a high curing speed and a precursor of a second transparent resin having a low curing speed and a refractive index different from that of the first transparent resin is used as a substrate 1
01 is applied. Such a mixture is, for example, OMNIDEX model number HRF manufactured by DuPont.
150 or HRF600 can be used. Next, a first irradiation step is performed as shown in FIG. In particular,
The coating film 104 of the applied mixture is selectively irradiated with ultraviolet rays 106 via a mask 105 to cure only the precursor of the first transparent resin, thereby forming discretely arranged columnar regions. The mask 105 has, for example, a pattern in which circular openings are arranged discretely and randomly. Only the precursor of the first transparent resin having a high curing speed is cured by the ultraviolet rays 106 passing through the circular openings, and columnar regions are obtained corresponding to the individual circular openings.

【0011】(C)は、紫外線照射後に形成された柱状
領域102を表している。個々の柱状領域102はその
径寸法が前方から後方に向かって減少している。このよ
うな柱状領域102の逆円錐形状は紫外線の厚み方向に
沿った吸収過程により自動的に形成できる。続いて第二
照射工程を行い、塗膜に紫外線107を再び照射して未
硬化で残された第二透明樹脂の前駆体を硬化させ、離散
的に配された各柱状領域102の間を埋める媒質103
に加工する。以上のように、二回の紫外線照射を行うこ
とにより、基体101の上に堆積型の回折格子構造を有
する光拡散層10を形成することができる。
FIG. 1C shows a columnar region 102 formed after irradiation with ultraviolet rays. The diameter of each columnar region 102 decreases from the front to the rear. Such an inverted conical shape of the columnar region 102 can be automatically formed by an absorption process along the thickness direction of ultraviolet rays. Subsequently, a second irradiation step is performed to irradiate the coating film with the ultraviolet rays 107 again to cure the uncured second transparent resin precursor, thereby filling the space between the discretely arranged columnar regions 102. Medium 103
Process into As described above, the light diffusion layer 10 having a deposition-type diffraction grating structure can be formed on the substrate 101 by performing the ultraviolet irradiation twice.

【0012】図3は光拡散層の製造方法の変形例を示す
工程図である。まず(A)に示すように、硬化速度が速
い紫外線硬化型の第一透明樹脂の前駆体と、硬化速度が
遅く第一透明樹脂とは異なる屈折率を有する第二透明樹
脂の前駆体との混合物を基体101の上に塗工して塗膜
104を形成する。次に(B)に示すように、塗膜10
4にマスク105を介して紫外線106を選択的に照射
し、第一透明樹脂の前駆体のみを硬化させ、離散的に配
された柱状領域を形成する。この際、平行化された紫外
線106を斜めから照射して、表示装置の法線から傾い
た柱状領域102を形成する。この傾いた柱状領域10
2を(C)に示す。この後、塗膜に再び紫外線107を
照射して未硬化で残された第二透明樹脂の前駆体を硬化
させ、離散的に配された各柱状領域102の間を埋める
媒質103に加工する。このように各柱状領域102を
傾斜させることで、所望の方向にある程度指向性を持た
せた光拡散層を製造することができる。
FIG. 3 is a process chart showing a modification of the method for manufacturing the light diffusion layer. First, as shown in (A), a precursor of an ultraviolet-curable first transparent resin having a fast curing speed and a precursor of a second transparent resin having a slow curing speed and a different refractive index from the first transparent resin are used. The mixture is applied on the substrate 101 to form a coating film 104. Next, as shown in FIG.
4 is selectively irradiated with ultraviolet rays 106 via a mask 105 to cure only the precursor of the first transparent resin to form discrete columnar regions. At this time, the collimated ultraviolet rays 106 are irradiated obliquely to form the columnar region 102 inclined from the normal line of the display device. This inclined columnar region 10
2 is shown in (C). Thereafter, the coating film is again irradiated with ultraviolet rays 107 to cure the uncured precursor of the second transparent resin, which is then processed into a medium 103 that fills the space between the discretely arranged columnar regions 102. By inclining each columnar region 102 in this way, a light diffusion layer having a certain degree of directivity in a desired direction can be manufactured.

【0013】図4は、図3に示した製造方法の応用例を
示す模式図である。この応用例では、平行化された紫外
線を同時に二方向から照射して二方向に傾いた柱状領域
102a,102bを媒質103中に形成している。例
えば、一方の柱状領域102aは観察者30とほぼ平行
な方位に傾いており、他方の柱状領域102bは照明光
源50とほぼ平行な方向に傾いている。これにより、照
明光源50から発する照明光の利用効率を大幅に改善す
ることができる。
FIG. 4 is a schematic view showing an application example of the manufacturing method shown in FIG. In this application example, collimated ultraviolet rays are simultaneously irradiated from two directions to form columnar regions 102 a and 102 b inclined in two directions in a medium 103. For example, one columnar region 102a is inclined in a direction substantially parallel to the observer 30, and the other columnar region 102b is inclined in a direction substantially parallel to the illumination light source 50. Thereby, the utilization efficiency of the illumination light emitted from the illumination light source 50 can be significantly improved.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
透明な媒質の中に屈折率の異なる柱状領域を形成した光
拡散層を表示装置の前側に取り付けることで、表示コン
トラストを落とすことなく視野角を広げることが可能に
なる。又、従来の微粒子を拡散した光拡散層に比べ、入
射光の不要反射が小さくなり、表示装置の黒表示の浮き
を抑制することが可能である。
As described above, according to the present invention,
By attaching a light diffusion layer in which a columnar region having a different refractive index is formed in a transparent medium to the front side of the display device, it is possible to increase the viewing angle without lowering the display contrast. In addition, unnecessary reflection of incident light is reduced as compared with a conventional light diffusion layer in which fine particles are diffused, and it is possible to suppress floating of black display of a display device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる表示装置の構成を示す模式図で
ある。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a display device according to the present invention.

【図2】図1に示した表示装置に組み込まれる光拡散層
の製造方法を示す工程図である。
FIG. 2 is a process chart showing a method of manufacturing a light diffusion layer incorporated in the display device shown in FIG.

【図3】同じく光拡散層の製造方法を示す工程図であ
る。
FIG. 3 is a process chart showing a method for manufacturing the light diffusion layer.

【図4】図3に示した光拡散層の製造方法の応用例を示
す模式図である。
FIG. 4 is a schematic view showing an application example of the method for manufacturing the light diffusion layer shown in FIG.

【図5】従来の表示装置の一例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a conventional display device.

【図6】図5に示した表示装置に組み込まれる従来の光
拡散層を示す模式図である。
6 is a schematic view showing a conventional light diffusion layer incorporated in the display device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・前側基板、2・・・後側基板、5・・・透明電
極、6・・・配向膜、7・・・反射電極(光反射層)、
8・・・配向膜、9・・・液晶(電気光学物質)、10
・・・光拡散層、11・・・偏光板、101・・・基
体、102・・・柱状領域、103・・・媒質。
Reference Signs List 1 front substrate, 2 rear substrate, 5 transparent electrode, 6 alignment film, 7 reflective electrode (light reflective layer),
8 alignment film, 9 liquid crystal (electro-optical material), 10
... Light diffusion layer, 11 polarizing plate, 101 substrate, 102 columnar region, 103 medium.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 観察者に対面して前方に配された透明な
前側基板と、所定の間隙を介して該前側基板に後方から
接合した後側基板と、該前側基板及び後側基板の少なく
とも一方に形成された電極と、該間隙に配され該電極に
印加された電圧に応答して後方からの入射光線を光学変
調し前方に向かう出射光線に変換して画像を映し出す電
気光学物質と、該前側基板に配され該出射光線を拡散し
て観察者から見た該画像の視野角を広げる光拡散層とを
備えた表示装置において、 前記光拡散層は、該出射光線を前方に向かって導光可能
に形成された柱状領域と、平面的に見て離散配置された
該柱状領域の隙間を埋める媒質とからなり、該柱状領域
と該媒質は互いに異なる屈折率を有することを特徴とす
る表示装置。
1. A transparent front substrate disposed in front of an observer facing a viewer, a rear substrate joined to the front substrate from behind through a predetermined gap, and at least one of the front substrate and the rear substrate. An electrode formed on one side, and an electro-optical material that projects an image by optically modulating an incident light beam from the rear in response to a voltage applied to the electrode disposed in the gap and converting the light beam to a forward emitted light beam, A light diffusion layer disposed on the front substrate to diffuse the emitted light beam and widen the viewing angle of the image viewed by an observer, wherein the light diffusion layer forwards the emitted light beam It comprises a columnar region formed so as to be able to guide light, and a medium that fills the gap between the columnar regions that are discretely arranged in a plan view, wherein the columnar region and the medium have different refractive indexes from each other. Display device.
【請求項2】 前記柱状領域はその径寸法が光拡散層の
厚み寸法の1/10以下に設定されていることを特徴と
する請求項1記載の表示装置。
2. The display device according to claim 1, wherein the diameter of the columnar region is set to 1/10 or less of the thickness of the light diffusion layer.
【請求項3】 前記柱状領域は平面的に見てランダムに
分布していることを特徴とする請求項1記載の表示装
置。
3. The display device according to claim 1, wherein the columnar regions are randomly distributed in a plan view.
【請求項4】 前記柱状領域はその径寸法が前方から後
方に向かって減少していることを特徴とする請求項1記
載の表示装置。
4. The display device according to claim 1, wherein the diameter of the columnar region decreases from the front to the rear.
【請求項5】 前記後側基板には前方から供給された入
射光線を反射する光反射層が形成されており、前記電気
光学物質は該光反射層で反射した入射光線を出射光線に
変換することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
5. The light-reflecting layer for reflecting an incident light beam supplied from the front on the rear substrate, and the electro-optic material converts the incident light beam reflected by the light-reflecting layer into an outgoing light beam. The display device according to claim 1, wherein:
【請求項6】 観察者に対面して前方に配された透明な
前側基板と、所定の間隙を介して該前側基板に後方から
接合した後側基板と、該前側基板及び後側基板の少なく
とも一方に形成された電極と、該間隙に配され該電極に
印加された電圧に応答して後方からの入射光線を光学変
調し前方に向かう出射光線に変換して画像を映し出す電
気光学物質とからなる表示装置に用い、 該前側基板に配して該出射光線を拡散し観察者から見た
該画像の視野角を広げる光拡散層の製造方法であって、 硬化速度が速い紫外線硬化型の第一透明樹脂の前駆体
と、硬化速度が遅く第一透明樹脂とは異なる屈折率を有
する第二透明樹脂の前駆体との混合物を塗工する成膜工
程と、 塗工された該混合物に紫外線を選択的に照射して第一透
明樹脂の前駆体のみを硬化させ、離散的に配された柱状
領域を形成する第一照射工程と、 塗工された混合物に紫外線を再び照射して未硬化で残さ
れていた第二透明樹脂の前駆体を硬化させ、離散的に配
された各柱状領域の間を埋める媒質に加工する第二照射
工程とを行うことを特徴とする光拡散層の製造方法。
6. A transparent front substrate disposed in front of the viewer facing the observer, a rear substrate joined to the front substrate from behind via a predetermined gap, and at least one of the front substrate and the rear substrate. An electrode formed on one side, and an electro-optic material that optically modulates incident light from behind and converts it to forward-emitting light in response to a voltage applied to the electrode disposed in the gap to project an image, thereby displaying an image. A method for producing a light diffusion layer, which is disposed on the front substrate and diffuses the emitted light beam to widen the viewing angle of the image viewed by an observer, wherein the curing speed is high. A film forming step of applying a mixture of a precursor of one transparent resin and a precursor of a second transparent resin having a different curing index from the first transparent resin and having a slow curing speed, and applying ultraviolet light to the applied mixture. Is selectively irradiated to cure only the first transparent resin precursor. And a first irradiation step of forming discretely arranged columnar regions, and again irradiating the applied mixture with ultraviolet rays to cure the precursor of the second transparent resin remaining uncured, And a second irradiation step of processing into a medium that fills the space between the columnar regions arranged in a specific manner.
【請求項7】 前記第一照射工程は、平行化された紫外
線を斜めから照射して該表示装置の法線から傾いた柱状
領域を形成することを特徴とする請求項6記載の光拡散
層の製造方法。
7. The light diffusion layer according to claim 6, wherein in the first irradiation step, a collimated ultraviolet ray is obliquely irradiated to form a columnar region inclined from a normal line of the display device. Manufacturing method.
【請求項8】 前記第一照射工程は、平行化された紫外
線を同時に二方向から照射して二方向に傾いた柱状領域
を形成することを特徴とする請求項7記載の光拡散層の
製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein in the first irradiation step, the collimated ultraviolet rays are simultaneously irradiated from two directions to form columnar regions inclined in two directions. Method.
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