JP2001004813A - 光学拡散板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像表示体の表示面の明るさの均一性の向上
や、画像表示体の画面観察視域の拡大に利用する光学拡
散板において、その拡散性や拡散方向性を容易且つ簡潔
に実現させることにあり、ホログラムのような特殊な撮
影方法を必要とせずに、簡単且つ安価に異方性の拡散板
を提供することを目的とする。 【解決手段】光を拡散させる光学拡散板Ｄにおいて、透
明な基材１中に微小な球形の気泡２を多数含有し、前記
気泡２の形状が回転楕円体のような短軸と長軸を有し、
それぞれの気泡２の方向が同じ若しくはほぼ同じに揃っ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示体や、プ
ラズマディスプレイやプロジェクターなどの画像表示体
及びその表示体の明るさ、コントラスト、そして視域の
拡大などの画質を向上させることを目的とする光機能性
シートの拡散板に関する特許である。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶ディスプレイやＣＲＴディス
プレイなどの画像の表示体の表示部に取り付けることに
より、画像の画質を向上させることが可能な光機能性シ
ートが存在している。

【０００３】これら光機能性シートは、例えば、液晶を
背面から照明するバックライトと液晶の間などに用いら
れ、照明光の均一性を向上させるための光拡散シートと
して存在していた。

【０００４】しかしながら、従来のほとんどの光学拡散
板は、表面をマット面にしたり、基材内にビーズを埋め
込んだりすることによって拡散性をもたらしていた。こ
れらの拡散板では、光の拡散性に方向性をもたらすこと
が難しく、光量の有効利用の点から望ましくなかった。

【０００５】また、拡散板に拡散性やその拡散方向性を
より良く実現するためには、フレネルレンズとレンチキ
ュラーレンズとの組み合わせや、ホログラムを用いた拡
散板など部品数が多くなったり、高価になったりする欠
点があった。

【０００６】すなわち、従来１枚の素子で拡散性をもた
らす拡散板では、ホログラムを利用するなど高価な手法
を用いる以外に拡散光の拡散方向の異方性生じさせる事
は難しかった。

【０００７】例えば図６に示すように、従来の拡散板Ｄ
では、入射光Ｌ1 の光軸に対して出射光Ｌ2 の光線は図
示するように円錐状に広がり、制御できるものは、この
円錐状の広がり角のみであった。

【０００８】しかしながら、ＬＣＤ（液晶ディスプレ
イ）やテレビモニターに代表されるような画像表示体で
は、一般に観察者に対して水平方向（左右方向）には広
い視域を必要とし、垂直方向（上下方向）には、それほ
ど広い視域は必要としていなかった。

【０００９】これには、様々な理由があるが、例えば観
察者の左右の両眼に同じ像が観察できなければ、違和感
のある像になることや、多人数で観察する場合に横方向
に広がることが多いためなどが上げられる。

【００１０】そのため、図７に示すように、横（Ｘ）方
向には拡散性が大きく、縦（Ｙ）方向には拡散性の小さ
い拡散板Ｄが望まれており、従来、１枚の素子でこのよ
うな機能を実現することは難しく、レンチキュラーレン
ズと単純な拡散板の組み合わせによって実現したり、ホ
ログラムのような特殊な光学素子が必要であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、画像表示体
の表示面の明るさの均一性の向上や、画像表示体の画面
観察視域の拡大に利用する光学拡散板において、その拡
散性や拡散方向性を容易且つ簡潔に実現させることにあ
り、ホログラムのような特殊な撮影方法を必要とせず
に、簡単且つ安価に異方性の拡散板を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、光を拡散させる光学拡散板において、透明な基
材中に微小な球形の気泡を多数含有し、前記気泡の形状
が回転楕円体のような短軸と長軸を有し、それぞれの気
泡の方向が同じ若しくはほぼ同じに揃っていることを特
徴とする光学拡散板である。

【００１３】次に本発明の請求項２に係る発明は、上記
請求項１に係る発明の光学拡散板において、前記多数の
気泡が様々な大きさを備え、その多数の気泡の空間周波
数分布が、低周波数からその低周波数に対して１．３倍
以上の高周波数までの周波数分布範囲に設定されている
ことを特徴とする光学拡散板である。

【００１４】次に本発明の請求項３に係る発明は、上記
請求項２に係る発明の光学拡散板において、前記多数の
気泡の空間周波数分布が、前記周波数範囲内に設定さ
れ、且つその範囲内において一定頻度に設定されている
ことを特徴とする光学拡散板である。

【００１５】次に本発明の請求項４に係る発明は、透明
な基材中に多数の気泡を有する基材を一方向に延伸する
ことによって、前記基材内の多数の気泡を一方向に引き
伸ばすことにより、光学拡散性に方向性を持たせること
を特徴とする光学拡散板の製造方法である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の光学拡散板を、その実施
の形態に従って以下に詳細に説明すれば、図１は、本発
明の光学拡散板Ｄであり、透明な基材１内に様々な大き
さの微小な気泡２を多数含有しているものである。

【００１７】多数の前記気泡２のほとんどは、その光学
拡散板Ｄの横（Ｘ）方向に長軸を持ち、その縦（Ｙ）方
向に短軸を持ち、その方向が揃っているものである。

【００１８】照明光（入射光）が光学拡散板Ｄに入射
し、光線が透明基材１内の気泡２に入射すると、そこで
屈折、反射、回折などのいずれか、若しくはその組み合
わせの現象を生じ偏向する。この偏向の強さは、気泡２
の大きさや並び方に依存し、偏向角は気泡２の短軸方向
に大きく、長軸方向に小さいものとなる。

【００１９】よって、透明基材１内に含有する前記多数
の気泡２のほとんどが、長軸と短軸をもち、その方向が
揃っているため、非常に単純な構成で異方性のある拡散
板Ｄを実現することが可能になる。

【００２０】本発明の光学拡散板Ｄは、図２に示すよう
に、本発明の光学拡散板Ｄを作成する以前の無延伸段階
における光学拡散板Ｄ0 においては、透明な基材１内に
様々な大きさと形態の微小な気泡２を多数含有している
ものであり、この光学拡散板Ｄ0 を横（Ｘ）方向に延伸
することにより、図３に示すように、基材１とともに気
泡２は横（Ｘ）方向に延伸して、横（Ｘ）方向に長軸を
持ち、縦（Ｙ）方向に短軸を持った本発明の光学拡散板
Ｄが得られるものである。

【００２１】このような本発明の光学拡散板Ｄを具体的
に実現するためには、実施例として例えば次のような方
法がある。

【００２２】透明なアクリル（ポリメチルメタアクリレ
ート）、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂又
はガラスを基材１として、これを加熱軟化（又は加熱溶
融）した状態にした後、これを攪拌することによって、
その基材１の内部に多数の気泡２を生じさせる。これを
板状もしくはフィルム状に成形して、無延伸段階の光学
拡散板Ｄ0 を成形する。この成形した状態で、無延伸段
階の光学拡散板Ｄ0 の基材１内部には、ほぼ球形の多数
の気泡２を含有することになる。（図２）

【００２３】そして、この球形の気泡２を含有する無延
伸段階の光学拡散板Ｄ0 の基材１を一定直線方向（例え
はＸ方向）に延伸する。

【００２４】すると、延伸した方向に基材１は伸びるこ
とになり、内部の気泡２も、図３に示すように短軸と長
軸をもち、その方向が揃った気泡２を含有することにな
る。このような基材１を冷却固化させると、本発明の光
学拡散板Ｄを作成することができる。

【００２５】なお、上記実施例では、機械的に透明基材
１内に気泡２を生じさせたが、透明基材１内に発泡材を
含有させ、化学的に気泡２を生じさせても良い。

【００２６】図１では、多数の各気泡２がそれぞれ独立
した状態の光学拡散板Ｄの例を示したが、図４に示すよ
うに気泡２が繋がった状態で存在していてもよい。ま
た、気泡２内の状態も、大気である必要はなく、窒素、
酸素、二酸化炭素、アルゴンガス、真空であってもよ
く、また、基材１と屈折率が異なれば、固体、液体、液
晶などの材質であってもよい。

【００２７】各気泡２の大きさは、１μｍから１００μ
ｍ程度が望ましく、基材１内に均一に分布しているのが
望ましい。

【００２８】気泡２の大きさの分布は、光学拡散板Ｄの
明るさの滑らかさや、色の変化などに影響を及ぼす。気
泡２による回折が生じた場合、その回折角は、光の波長
と気泡２の空間的な分布に依存する。その関係は、波長
をλ、回折角をθ、空間周波数をｆとすると、 ｆ＝ｓｉｎ（θ）／λ の関係があり、この式より、波長λと空間周波数ｆと
は、反比例の関係にあることが分かる。

【００２９】人間が感じることができる可視光の波長λ
範囲を、約４００ｎｍ〜８００ｎｍとすると、短波長側
４００ｎｍと長波長側８００ｎｍとの間には、波長差が
４００ｎｍであって、短波長４００ｎｍに対して２倍程
度大きい波長分布域が形成され、また、この可視光域で
の空間周波数ｆも低周波数に対して２倍程度の周波数差
の大きい空間周波数分布域が形成されて、回折による色
の変化を抑制できるか若しくは無くすことが可能とな
る。（図５の空間周波数分布グラフ参照）

【００３０】一般には、光源の入射角の広がりなどの影
響から、ここまで広い２倍程度の範囲の空間周波数分布
は必要としないが、例えば短波長及び低周波数に対して
１．３倍程度あれば、回折による色の変化を抑制できる
効果、若しくは回折による色の変化を無くす効果が得ら
れ、１．５倍程度以上あれば、照明光の環境次第では十
分な効果が得られる。

【００３１】また、波長の偏りを無くし、より白色に近
づけるためには、設定空間周波数範囲ではフラットな周
波数分布をもつことが望ましい。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、透明な基材内に長軸と短軸を
有する気泡を、その方向をそろえて有することにより、
気泡の短軸方向には大きな拡散性を有し、気泡の長軸方
向には小さな拡散性を有することができ、画像表示体の
明るさを有効に発揮させることが可能になる。

【００３３】また、気泡の大きさに、ばらつきを持たせ
ることにより、画面の明るさの均一性を向上させること
ができ、また画面内の色の変化を減少させることができ
る。

【００３４】この大きさのばらつきによる効果をもたら
すためには、１．３倍程度以上あることが必要で、例え
ば１．５倍以上あることが望ましく、２倍以上あれば色
の変化をほぼ完全に無くすことができる。また、大きさ
のばらつきの分布（空間周波数分布）はより均一である
ほうが効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学拡散板の実施の形態を説明する正
面図。

【図２】本発明の光学拡散板の製造方法において基板延
伸前の光学拡散板を説明する正面図。

【図３】本発明の光学拡散板の製造方法において基板延
伸後の光学拡散板を説明する正面図。

【図４】本発明の光学拡散板の他の実施の形態を説明す
る正面図。

【図５】本発明の光学拡散板に関する気泡の空間周波数
分布の一例を示すグラフ。

【図６】従来の光学拡散板を説明する正面図。

【図７】従来の光学拡散板を説明する正面図。

【符号の説明】

１…基板 ２…気泡 Ｄ…延伸加工後の光学拡散板 Ｄ0 …延伸加工前の光学
拡散板 Ｌ1 …入射光 Ｌ2 …出射光

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光を拡散させる光学拡散板において、透明
   な基材中に微小な球形の気泡を多数含有し、前記気泡の
   形状が回転楕円体のような短軸と長軸を有し、それぞれ
   の気泡の方向が同じ若しくはほぼ同じに揃っていること
   を特徴とする光学拡散板。
2. 【請求項２】請求項１記載の光学拡散板において、前記
   多数の気泡が様々な大きさを備え、その多数の気泡の空
   間周波数分布が、低周波数からその低周波数に対して
   １．３倍以上の高周波数までの周波数分布範囲に設定さ
   れていることを特徴とする光学拡散板。
3. 【請求項３】請求項２記載の光学拡散板において、前記
   多数の気泡の空間周波数分布が、前記周波数範囲内に設
   定され、且つその範囲内において一定頻度に設定されて
   いることを特徴とする光学拡散板。
4. 【請求項４】透明な基材中に多数の気泡を有する基材を
   一方向に延伸することによって、前記基材内の多数の気
   泡を一方向に引き伸ばすことにより、光学拡散性に方向
   性を持たせることを特徴とする光学拡散板の製造方法。