JP2008090324A - 液晶ディスプレイ用光拡散シート - Google Patents

Abstract

【課題】迷光により表面輝度が低下したりコントラストが低下することがなく、角度依存性が少なく、かつ外光の散乱反射の少ない液晶ディスプレイに用いる光拡散シート及び液晶ディスプレイを提供する。
【解決手段】液晶ディスプレイの観察者側に配置されるとともに、複数の単位レンズを一次元又は二次元方向に形成した光拡散シートであって、単位レンズはその断面形状が略台形であり、台形の下底を入光部、上底を出光部とするとともに、所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、隣接する単位レンズの間の断面形状三角形の部分は、Ｎ１より低い屈折率Ｎ２を有する材料で形成され、台形斜辺が前記出光部の法線となす角度をθとした場合、ｓｉｎ（９０°−θ）＞Ｎ２／Ｎ１ かつ Ｎ１＜１／ｓｉｎ２θ なる関係を有していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＣＤ（液晶表示装置、以下「液晶ディスプレイ」と記載することがある。）に用いる光拡散シートに関する。

液晶ディスプレイ装置等においては、観察者の視認性を高めるため液晶パネルの観察者側に光拡散シートを用いたものが知られている。この光拡散シートは、例えば、透光性フィルムの表面を凹凸処理したもの（特許文献１等）、樹脂フィルムの内部に光拡散性微粒子を含有させたもの、円柱状のレンズが一つの平面上に並列配置されたレンチキュラーレンズシート等がある。また、これらのシートを二、三枚組み合わせて用いることも行なわれている。これらは、フィルム、大気、微粒子等の各屈折率の差を利用してこれらの境界において映像光を多方向に屈折させ、映像光を広範囲に拡散して観察者側に出射することで視認性の向上を図ろうとするものである。

特開平１０−７３８０８号公報

しかし、光拡散性微粒子や凹凸が形成されたシート表面によって、映像光が乱反射して多くの迷光を生じさせることになり、ディスプレイの表面輝度、コントラストの低下等を招いていた。また、表面の凹凸処理により拡散性を有するものは、その拡散性および透明性に角度依存性があるため、ディスプレイを見る角度によって視認性が変化するという問題があった。一方、光拡散シートの光拡散性は、外光の散乱反射を増加させることにもつながり、コントラストが著しく低下して映像がボケやすいという問題点もあった。一枚の光拡散シート単独で使用した場合、水平または垂直いずれかの方向の視野角の拡大が不十分となるという問題もあった。

そこで本発明は、迷光により表面輝度が低下したりコントラストが低下することがなく、角度依存性が少なく、かつ外光の散乱反射の少ない液晶ディスプレイに用いる光拡散シート及び液晶ディスプレイを提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。

請求項１に記載の発明は、液晶ディスプレイの観察者側に配置されるとともに、複数の単位レンズを一次元又は二次元方向に形成した光拡散シートであって、単位レンズはその断面形状が略台形であり、台形の下底を入光部、上底を出光部とするとともに、所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、隣接する単位レンズの間の断面形状三角形の部分は、Ｎ１より低い屈折率Ｎ２を有する材料で形成され、台形斜辺が前記出光部の法線となす角度をθとした場合、
ｓｉｎ（９０°−θ）＞Ｎ２／Ｎ１
かつ
Ｎ１＜１／ｓｉｎ２θ
なる関係を有していることを特徴とする光拡散シートを提供することにより前記課題を解決する。

請求項２に記載の発明は、液晶ディスプレイの観察者側に配置されるとともに、複数の単位レンズを一次元又は二次元方向に形成した光拡散シートであって、単位レンズはその断面形状が略台形であり、台形の下底を入光部、上底を出光部とするとともに、所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、台形斜辺の前記観察者側にはＮ１より低い屈折率Ｎ２を有する透明低屈折率層が形成され、台形斜辺が出光部の法線となす角度をθとした場合、
ｓｉｎ（９０°−θ）＞Ｎ２/Ｎ１
かつ
Ｎ１＜１/ｓｉｎ２θ
なる関係を有していることを特徴とする光拡散シートを提供することにより前記課題を解決する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光拡散シートにおける透明低屈折率層の観察者側に、光を吸収可能に形成された光吸収部が備えられることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載された光拡散シートにおける単位レンズの間の断面形状三角形の部分には光吸収粒子が添加されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載された光拡散シートのさらに観察者側に拡散剤を含有するシートが設けられていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の光拡散シートのさらに観察者側に反射防止層、ハードコート層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層、タッチセンサ層のうち少なくとも一つが設けられていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、液晶ディスプレイの観察者側に配置されるとともに、複数の単位レンズを一次元又は二次元方向に形成した光拡散シートであって、単位レンズはその断面形状が略台形であり、台形の下底を入光部、上底を出光部とするとともに、隣接する前記単位レンズの間の断面形状三角形の部分には、単位レンズの屈折率より低い屈折率を有するとともに光吸収粒子が添加された材料、又は、単位レンズの屈折率より低い屈折率を有し着色された材料、により形成されていて、台形の上底の長さをＴ、高さをＨ、台形斜辺が前記出光部の法線となす角度をθ、とした場合、
０＜Ｈ＜Ｔ／(ｔａｎ(２θ＋１０°)−ｔａｎθ)
なる関係を有していることを特徴とする光拡散シートを提供することにより前記課題を解決する。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の光拡散シートにおける入光部の面にはエンボス加工が施されていることを特徴とする。

液晶ディスプレイの観察者側に配置されるとともに、複数の単位レンズを一次元又は二次元方向に形成した光拡散シート又はフィルムであって、単位レンズはその断面形状が略台形であり台形の下底を入光部、上底を出光部とするとともに、所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、隣接する単位レンズの間の断面形状三角形の部分にはＮ１より低い屈折率Ｎ２を有するとともに光吸収粒子が添加された材料により形成されていて、台形の上底の長さをＴ、高さをＨ、台形斜辺が出光部の法線となす角度をθとした場合、
ｓｉｎ（９０°−θ）＞Ｎ２／Ｎ１
Ｎ１＜１／ｓｉｎ２θ
０＜Ｈ＜Ｔ／（ｔａｎ（２θ＋１０°）−ｔａｎθ）
なる関係を有することを特徴とする光拡散シート又はフィルムによれば、出光面法線に平行な入射光は、斜辺の透明低屈折率層表面にて全反射され、出光面においては反射を起こすことなく観察者側に出光される。また、出光面法線に対して最大１０°の傾きをもって入射し、単位レンズ断面が形成する台形斜辺の透明低屈折率層表面にて反射された光は、隣接する単位レンズ断面が形成する台形斜辺の透明低屈折率層にいたることなくの出光面から観察者側に出光される。また、本発明では、断面形状三角形の部分全体を光吸収性の材料とはせず、透明材料に光吸収粒子を分散させる構成をとったので、斜辺部での全反射が効率よく行われる。したがって輝度とコントラストが高く、迷光の少ない光拡散シート又はフィルムを得ることができる。

また、単位レンズを板状又は膜状の透明基材上に形成した場合には、ロール状の型を使用して、配列された単位レンズを連続的に生産することができる。

また、観察者側に拡散剤を混入したシートを張り合わせた場合には、観察者側の面を平面とすることができるので、表面への加工が容易になる。また、拡散剤の光学的作用により、出光側のゲインを均一にならすことができる。

また、複数の単位レンズを一次元又は二次元方向に形成した光拡散シート又はフィルムであって、単位レンズはその断面形状が略台形であり台形の下底を入光部、上底を出光部とするとともに、所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、隣接する単位レンズの間の断面形状三角形の部分にはＮ１より低い屈折率Ｎ２を有するとともに光吸収粒子が添加された材料により形成されていて、台形の上底の長さをＴ、高さをＨ、台形斜辺が出光部の法線となす角度をθとした場合、
ｓｉｎ（９０°−θ）＞Ｎ２/Ｎ１
Ｎ１＜１/ｓｉｎ２θ
０＜Ｈ＜Ｔ/（ｔａｎ（２θ＋１０°）−ｔａｎθ）
なる関係を有し、入光部の面はエンボス加工が施されていることを特徴とする光拡散シート又はフィルムによれば、入光部の面はエンボス加工が施されているので、シート出光部側から入射した外光のうち、シート入光面まで達して反射される光は拡散されて、斜辺部へ大きな角度をもって入射するので、斜辺部にて全反射されることなく断面形状三角形の部分に入光し、光吸収粒子により吸収される。したがって光拡散シート又はフィルムのコントラストを向上させることができる。さらに、光拡散シート又はフィルム内にて出光面法線に平行な入射光は断面形状台形斜辺の表面にて全反射され、出光面においては反射を起こすことなく観察者側に出光される。また、シート内の迷光や観察者側から入射した光は光吸収粒子又は着色された材料により吸収される。したがって輝度とコントラストが高い光拡散シート又はフィルムを得ることができる。

また、エンボス加工が施された部分の斜面が入光面とのなす角のθと同方向の成分をφ、エンボス部を形成する材料の屈折率をＮ３とするとき、
ｓｉｎ（９０°―（ｓｉｎ^−１（Ｎ３ ＊ ｓｉｎ（２φ）/Ｎ１）＋θ））＜Ｎ２/Ｎ１
なる関係を満たすエンボス加工が施された部分の面積が、入光面全体の面積の２０％以上であるように構成した場合、上記不等式を満たす条件のもとでは、出光側から出光面に対して垂直に入射した外光は、エンボス面にて反射され、光吸収粒子に吸収される。したがってこのような条件を満たすエンボス面を入光面全体の２０％以上設けることにより、コントラストの高い光拡散シート又はフィルムを構成することができる。

また、入光面に施されたエンボス形状により、２０°以上拡散される光の成分が２０％以下であることとした場合には、光拡散シート又はフィルムに入光した映像光の多くが、レンズ間部分の光吸収粒子に吸収されることなく観察者側に達することができる。したがって、透過率の高い光拡散粒子を実現することができる。

また、さらに上記において、
ｓｉｎ（９０°―（ｓｉｎ^−１（Ｎ３/Ｎ１）＊ ｓｉｎ（φ−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎφ/Ｎ３）））＋θ）＜Ｎ２/Ｎ１
なる関係を満たす条件下においては入光面に垂直に入射した映像光が光吸収粒子に吸収される。したがって、このような条件を満たすエンボス加工が施された部分の面積が、入光面全体の面積の２０％以下にコントロールすることにより、透過率の高い光拡散シート又はフィルムを提供することができる。
また、単位レンズを板状又は膜状の透明基材上に形成した場合には、ロール状の型を使用して、配列された単位レンズを連続的に生産することができる。

また、観察者側に拡散剤を混入したシートを張り合わせた場合には、観察者側の面を平面とすることができるので、表面への加工が容易になる。また、拡散剤の光学的作用により、出光側のゲインを均一にならすことができる。

本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する実施の形態から明らかにされる。

以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。

（第一実施形態及び第二実施形態）
図１及び図２は、本発明の第一及び第二実施形態の光拡散シート又はフィルムＳ１及びＳ２の水平断面を示す図である。これらの図においては、図面右側に映像光源が配置され、図面の左側に観察者が位置している。

図１は、本発明の第一実施形態の光拡散シートＳ１を示している。この光拡散シートＳ１は、観察者側から映像光源方向に順に、拡散剤入りシート１０１、単位レンズ１０２、ベースシート１０３が張り合わされて配置されている。単位レンズ１０２は高屈折率Ｎ１を有する物質により形成されている。さらに、隣接する単位レンズ１０２、１０２にはさまれた断面形状三角形の部分（以下において「レンズ間部分１０７」という。）には、Ｎ１より小さな屈折率Ｎ２を備えた透明な物質（以下において「透明低屈折率物質１０６」という。）中に光吸収粒子１０５が添加された材料で埋められている。

本実施形態においては、高屈折率部（単位レンズ１０２）の屈折率Ｎ１と、透明低屈折率物質１０６の屈折率Ｎ２との比は、光拡散シートＳ１の光学特性を得るために所定の範囲に設定されている。また、レンズ間部分１０７と高屈折率部（単位レンズ１０２）とが接する斜辺が、出光面の法線（当該光拡散シートＳ１に対する垂直入射光に平行である。）となす角度は所定の角度θに形成されている。

高屈折率部（単位レンズ１０２）は通常、電離放射線硬化性を有するエポキシアクリレートなどの材料にて構成されている。また、透明低屈折率物質１０６として通常、電離放射線硬化性を有するウレタンアクリレートなどの材料が使用されている。光吸収粒子１０５は市販の着色樹脂微粒子が使用可能である。また、拡散剤入りシート１０１、及びベースシート１０３は、高屈折率部（単位レンズ１０２）と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。拡散剤入りシート１０１の観察者側には、反射防止層、ハードコート層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層、タッチセンサ層などの機能層が適宜設けられている。

次に光拡散シートＳ１の単位レンズ１０２内に入光した光の光路について、図１を参照しつつ簡単に説明する。なお、図１において、光Ｌ１１〜Ｌ１４の光路は模式的に示されたものである。いま、図１において、映像光源側から単位レンズ１０２の中央部付近に入射した垂直光Ｌ１１は、そのまま光拡散シートＳ１の内部を直進して通過し、観察者に至る。映像光源側から単位レンズ１０２の端部付近に入射した垂直光Ｌ１２は、高屈折率部（単位レンズ１０２）と透明低屈折率物質１０６との屈折率差により斜辺にて全反射され、所定の角度をもって観察者側に出光される。映像光源側から単位レンズ１０２の端部付近に角度をもって入射した光Ｌ１３は、斜辺にて全反射され、入射時とは反対方向にさらに大きな角度をもって観察者側に出光される。斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する迷光Ｌ１４ａは、高屈折率部（単位レンズ１０２）と低屈折率物質１０６との屈折率差によっても反射されることなくレンズ間部分１０７の内部に入光して、光吸収粒子１０５に吸収され、観察者側に至ることはない。また、観察者側からレンズ間部分１０７に入光した迷光Ｌ１４ｂは、光吸収粒子に吸収されるので、観察者側に反射光となって、出光されることがない。このようにして水平方向に広い視野角をもち、コントラスト、輝度の高い光拡散シートＳ１を得ることができる。

図２は、本発明の第二実施形態の光拡散シートＳ２を示している。この光拡散シートＳ２も、観察者側から映像光源方向に順に、拡散剤入りシート１０１、単位レンズ１０２、ベースシート１０３が張り合わされて配置されている。単位レンズ１０２は高屈折率Ｎ１を有する物質により形成されている。さらに、隣接する単位レンズ１０２、の斜辺には、Ｎ１より小さな屈折率Ｎ２を備え透明な物質により形成された層１０４（以下「透明低屈折率層１０４」という。）が形成されている。また隣接する単位レンズ１０２の間に挟まれた断面形状三角形の部分は、Ｎ２より高い屈折率を有する物質１０８中に光吸収粒子１０５が添加された材料で埋められている。以後の説明においてはこの断面形状三角形の部分を「レンズ間部分１０９」という。

高屈折率部（単位レンズ１０２）の屈折率Ｎ１と、透明低屈折率層１０４の屈折率Ｎ２との比は、光拡散シートＳ２の光学特性を得るために所定の範囲に設定されている。また、透明低屈折率層１０４と高屈折率部（単位レンズ１０２）とが接する斜辺が、出光面の法線（当該光拡散シートＳ２に対する垂直入射光に平行である。）となす角度は所定の角度θに形成されている。これらについては後に詳述する。

高屈折率部（単位レンズ１０２）は通常、電離放射線硬化性を有するエポキシアクリレートなどの材料にて構成されている。また、透明低屈折率層１０４は、シリカ等透明樹脂の屈折率より低い屈折率を有する材料にて形成されている。光吸収粒子１０５は市販の着色樹脂微粒子が使用可能である。また、拡散剤入りシート１０１、及びベースシート１０３は、高屈折率部（単位レンズ１０２）と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。拡散剤入りシート１０１の観察者側には、反射防止層、ハードコート層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層、タッチセンサ層などの機能層が適宜設けられている。

次に光拡散シートＳ２の単位レンズ１０２内に入光した光の光路について、図２を参照しつつ簡単に説明する。なお、図２においても、光Ｌ１１〜Ｌ１４の光路は模式的に示されたものである。図２において、映像光源側から単位レンズ１０２の中央部付近に入射した垂直光Ｌ１１は、そのまま光拡散シートＳ２の内部を直進して通過し、観察者に至る。

映像光源側から単位レンズ１０２の端部付近に入射した垂直光Ｌ１２は、高屈折率部（単位レンズ１０２）と低屈折率部（透明低屈折率層１０４）との屈折率差により斜辺にて全反射され、所定の角度をもって観察者側に出光される。映像光源側から単位レンズ１０２の端部付近に角度をもって入射した光Ｌ１３は、斜辺にて全反射され、入射時とは反対方向にさらに大きな角度をもって観察者側に出光される。斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する迷光Ｌ１４ａは、高屈折率部（単位レンズ１０２）と低屈折率部（透明低屈折率層１０４）との屈折率差によっても反射されることなく透明低屈折率層１０４の内部に入光する。迷光Ｌ１４ａはレンズ間部分１０９の光吸収粒子１０５に吸収され、観察者側に至ることはない。また、観察者側からレンズ間部分１０９に入光した迷光Ｌ１４ｂも、光吸収粒子１０５に吸収され、観察者側に反射光となって、出光されることがない。このようにして水平方向に広い視野角をもち、コントラスト、輝度の高い光拡散シートＳ２を得ることができる。

次に、図３及び図４を参照しつつ光拡散シートの単位レンズ部に入射した光拡散シート内の光が斜辺にて全反射され、かつ出光面においては、全反射されずに観察者側に透過する条件について説明する。

図３は、光拡散シート内において第二実施形態の光拡散シートＳ２の斜辺に垂直光Ｌ１５が入射した場合の光路を示す図である。図３においては、映像光源は図面上方に、観察者は図面下方に位置しているものとする。また拡散剤入りシート１０１、及びベースシート１０３は説明の簡略化のため省略している（以下図４及び図５において同じ。）。

図３において、斜辺に入射した垂直光Ｌ１５が、斜辺のＡ点において全反射され始める条件（臨界条件）は、スネルの法則により、
ｓｉｎ（９０°−θ）＝Ｎ２／Ｎ１
であるから、垂直光Ｌ１５が常に全反射されるためには、
（式１） ｓｉｎ（９０°−θ）＞Ｎ２／Ｎ１
なる条件を満たす必要がある。

また、斜辺のＡ点にて反射された光Ｌ１５が、出光面のＢ点において全反射され始める条件（臨界条件）は、大気の屈折率を１とした場合、スネルの法則により、ｓｉｎ２θ＝１／Ｎ１
であるから、光Ｌ１５がＢ点から観察者側に確実に出光されるためには、
（式２） ｓｉｎ２θ＜１／Ｎ１
なる条件を満たす必要がある。

なお参考のために図４を参照しつつ、光拡散シートＳ２の斜辺に１０°の傾きを持った光Ｌ１６が入射した場合の光路について以下に簡単に説明する。

図４において、斜辺に入射した１０°の傾きを持つ光Ｌ１６が、斜辺のＡ点において全反射され始める条件（臨界条件）は、スネルの法則により、
ｓｉｎ（８０°−θ）＝Ｎ２／Ｎ１
であるから、１０°の傾きを持った光Ｌ１６が常に全反射されるためには、
（式３） ｓｉｎ（８０°−θ）＞Ｎ２／Ｎ１
なる条件を満たす必要がある。

また、斜辺のＡ点にて反射された光Ｌ１６が、出光面のＢ点において全反射され始める条件（臨界条件）は、大気の屈折率を１とした場合、スネルの法則により、ｓｉｎ（２θ＋１０°）＝１／Ｎ１
であるから、光Ｌ１６がＢ点から観察者側に確実に出光されるためには、
ｓｉｎ（２θ＋１０°）＜１／Ｎ１
すなわち
（式４） Ｎ１＜１／ｓｉｎ（２θ＋１０°）
なる条件を満たす必要がある。

次に、図５を参照しつつ光拡散シートＳ２の斜辺にて反射された光が、隣接する斜辺に到達しない条件について説明する。この条件を見出すためには、出光面法線に対して最も大きな角度（現実的には１０°）を持つ入射光Ｌ１７が、低屈折率部（透明低屈折率層１０４）がなす三角形の頂点付近の斜辺上の点Ｃにて全反射された場合に、その反射光が隣接する斜辺に到達しないように、三角形の高さＨと単位レンズの上底の長さＴとの関係を定めればよい。

図５において、三角形の底辺の長さを２Ｓとすれば、
ｔａｎθ＝Ｓ／Ｈ
ｔａｎ（２θ+１０°）＝（Ｓ＋Ｔ）／Ｈ
したがって、
Ｈ＝Ｔ／（ｔａｎ（２θ+１０°）−ｔａｎθ）
Ｈが上記値より小であれば、反射光が隣接する斜辺に到達しない。したがってその条件は、
（式５） Ｈ＜Ｔ／（ｔａｎ（２θ+１０°）−ｔａｎθ）
で表される。

次にθが５°〜１５°であるとして、その範囲においてさらに具体的にＮ１とＮ２の値を考察する。５°＜θ＜１５°の範囲においては、
ｓｉｎ（９０°−θ）＜０．９９６
であり、式１により、Ｎ２／Ｎ１の値はこれより小さいから
（式６） Ｎ２／Ｎ１＜０．９９６
一方、５°＜θ＜１５°の範囲では、
１／ｓｉｎ２θ＜５．７６
であるから、式２より、
（式７） Ｎ１＜５．７６
さらに、入手しうる現実の材料を考慮した場合、Ｎ２の最小値は１．３０なので、
Ｎ２／Ｎ１＞１．３０／５．７６＝０．２３
したがって上式と式６から
（式８） ０．２３＜Ｎ２／Ｎ１＜０．９９６
上記式７及び式８が５°＜θ＜１５°の範囲での、Ｎ１及びＮ２の値がとりうる条件である。

また、式５においては、θ＝１５°の時にＨに対する条件が決定され、
Ｈ＜Ｔ／０．５７
となる。

図６は、レンズ間部分１０７又は１０９の形状の諸態様を示す図である。このレンズ間部分１０７又は１０９は、隣接する二つの単位レンズ１０２、１０２の斜辺により形成される略三角形の形状を基礎としている。図６（ａ）は、斜辺が直線にて形成されている場合を表している。この場合には、斜辺と出光面法線とがなす角度θ１は斜辺上のどの点においても一定である。図６（ｂ）は、斜辺が滑らかな曲線で形成されている場合を表している。また図６（ｃ）は、斜辺が２本の直線にて構成されている場合を示している。これらの場合、斜辺と出光面法線とがなす角度θ２、又はθ３若しくはθ４は、斜辺上の位置により異なる。本発明において図６（ｂ）や図６（ｃ）の場合のように斜辺と出光面法線のなす角度が一定でないときは、斜辺の長さの９０％以上において、以上に説明してきた式１〜８の各条件を満たせば本発明の効果を得ることができる。

図７及び図８は、第二実施形態の光拡散シートＳ２の構成の一例を示す図である。図７に示される光拡散シートは水平断面形状が垂直方向に一定な単位レンズ１０２を備えている。隣接する単位レンズ１０２、１０２の間には、透明低屈折率層１０４を介して、レンズ間部分１０９に光吸収粒子１０５が添加された樹脂材料１０８が充填されている。出光面側には拡散剤入りシート１０１が、入光面側にはベースシート１０３が配置されている。図面では理解のためにこれら三者が離れて表されているが、実際にはこれらは貼り合わされている。

一方、図８に示されている光拡散シートにおいては、半載円錐状の単位レンズが垂直平面上に二次元状に配列されている。各単位レンズの半載円錐の頂部平面は同一面上に形成されており、この平面に拡散剤入りシート１０１が貼り合わされている。隣接する単位レンズ１０２、１０２との間の空隙は透明低屈折率層１０４を介してレンズ間部分１０９に光吸収粒子１０５が添加された樹脂材料１０８が充填されている。図７及び図８のいずれに示されている光拡散シートの構成によっても本発明による効果を得ることができる。

図８では上下左右の２方向へレンズによって拡散させることができる。さらに、一次元の光拡散シート又はフィルムを２枚直交させて配置しても図８と同様な効果のある二次元の光拡散シート又はフィルムとすることができる。

図９は、第二実施形態の光拡散シートＳ２において、単位レンズ１０２の出光面（断面形状台形の上底に相当する部分）が観者側に凸に形成されている例を示す図である。このような構成をとることにより製造工程において、先に単位レンズ１０２の部分を形成して、その後レンズ間部分１０７に光吸収粒子１０５を添加した材料１０８を充填する工程をとる場合、充填後にブレードにて出光面に残った光吸収粒子１０５を完全に取り去ることができる。

次に図１０及び図１１を参照しつつ第一及び第二実施形態の光拡散シートの製造方法について説明する。図１０は第一実施形態の光拡散シートＳ１、図１１は第二実施形態の光拡散シートＳ２の製造方法をそれぞれ示すものである。

この製造方法に使用される製造装置は、型ロール１１０と、ミラーロール１２０と、ベースフィルム供給ロール１１６と、補助ロール群１１９、１２２、１２４と、電離放射線硬化型樹脂を供給するフィーダー１１２、１１５、１２１と、電離放射線照射機１１４、１１８、１２３とを備えている。さらに第二実施形態にかかる製造装置は透明低屈折率層を形成する物質の蒸着装置１２５を備えている。

図１０の第一実施形態にかかる光拡散シートＳ１の製造装置において、所定の速度で回転する型ロール１１０の表面にはレンズ間部分１０７を構成する断面形状三角形の部分に対応する雌型が彫られている。黒色粒子（光吸収粒子）が添加され、所定温度に加温された低屈折率樹脂が樹脂フィーダー１１２から型ロール１１０上に供給され、三角形の凹部に充填される。余剰の樹脂をドクターブレード１１３にて掻き落とした後、電離放射線照射機１１４にて電離放射線をロール表面に照射して、黒色粒子入り低屈折率樹脂を硬化させる。次いでフィーダー１１５から透明樹脂をロール幅のほぼ全長にわたって供給し型ロール１１０の表面に透明樹脂層を形成する。さらにその上面にベースフィルム１１７を、供給ロール１１６から巻き出して形成したのち、再び電離放射線照射機１１８にて電離放射線を照射して、透明樹脂を硬化させる。そして補助ロール１１９により折り返してミラーロール１２０へと供給する。この折り返しの工程により、型ロール１１０の表面凹部に形成されていた断面形状三角形の黒色粒子入り低屈折率部は、ロール表面から剥離される。この時点では、Ｅ点拡大図で示されるように、ベースフィルム上に透明樹脂層が形成され、さらに透明樹脂層の上面に黒色粒子入り低屈折率樹脂が断面三角形に形成されている。

ミラーロール１２０側では、あらかじめロール表面に単位レンズを構成する高屈折率樹脂がフィーダー１２１から供給されて、硬化前のやわらかい状態で高屈折率樹脂層が形成されている。この高屈折率樹脂層と型ロール１１０から供給されてきた中間製品とがミラーロール１２０と補助ロール１２２とにより圧着される。柔らかな高屈折率樹脂は圧着されることにより透明低屈折率層が形成される断面形状台形の谷間に隙間なく入り込む。さらにミラーロール１２０の表面に電離放射線照射機１２３にて電離放射線を照射して、高屈折率樹脂を硬化させる。そして補助ロール１２４により反対方向に折り返して、硬化した高屈折率樹脂をミラーロール１２０から剥離する。この時点では、Ｆ点拡大図に示されるように、断面形状三角形の透明低屈折率層の上面に断面形状が台形の高屈折率樹脂層にて形成された単位レンズ群が形成されている。その後このシートは巻き取り機へと送られロール状に巻き取られる。

図１１の第二実施形態にかかる光拡散シートＳ２の製造装置においては、樹脂フィーダー１１２から供給されるのは黒色粒子が混入された透明高屈折率樹脂（単位レンズ部と同程度の屈折率）である。またこの製造工程においてはＥ点通過後のライン状に蒸着装置１２５が設けられている。蒸着装置１２５においては、黒色粒子入り透明高屈折率樹脂の上方から、透明低屈折率物質を蒸着して、透明低屈折率層１０４を形成する（Ｆ点拡大図参照）。その他の構成は図１０に示されている光拡散シートＳ１の製造装置と同様である。

なお、上記工程は、型ロール１１０にて断面形状三角形のレンズ間部分１０７又は１０９を形成するものであるが、型ロール１１０により断面形状台形の高屈折率部（単位レンズ１０２）を先に形成して、ミラーロール１２０側のフィーダー１２１からレンズ間部分１０７又は１０９を形成する黒色粒子入り高屈折率樹脂、又は黒色粒子入り透明低屈折率樹脂を供給するように構成してもよい。

単位レンズを構成する高屈折率部（単位にレンズ１０２、台形部分）の材料としてエポキシアクリレート、レンズ間部分１０７の透明低屈折率樹脂としてウレタンアクリレート、光吸収粒子として、大日精化工業（株）製「ラブコロール」（登録商標）を使用した。
「ラブコロール」の平均粒径は８μｍで、添加量を５０質量％とした。

高屈折率部（単位レンズ１０２）の屈折率は１．５７、レンズ間部分１０７の屈折率は１．４８であった。このように構成したシートの入光側にフレネルレンズシートを、観察者側には拡散板を配置した。拡散板は、アクリル製三層構造で、中間層に拡散剤を混入したものを使用した。高屈折率部のレンズピッチは５０μｍとした。また、高屈折率部（単位レンズ１０２）の台形部分の上底長さと、低屈折率部の三角形底辺の長さを等しくなるようにし、いわゆるブラックストライプ率が５０％となるようにした。さらに頂角θを１０°に設定した。

このように構成した光拡散シートは、透過率が８０％、反射率が５％、ゲインが４であった。また、垂直視野角(半値角：ある方向から観視したときの輝度が正面から観視したときの半分になる角度)は１２゜、水平視野角(半値角)は２５゜であった。

（第三実施形態及び第四実施形態）
図１２及び図１３は、本発明の第三及び第四実施形態の光拡散シートＳ３及びＳ４の水平断面を示す図である。これらの図においては、図面右側に映像光源が配置され、図面の左側に観察者が位置している。

図１２は、本発明の第三実施形態の光拡散シートＳ３を示している。この光拡散シートＳ３は、観察者側から映像光源方向に順に、拡散剤入りシート２０１、単位レンズ２０２、ベースシート２０３が張り合わされて配置され、さらにベースシート２０３の映像光源側の面にはエンボス加工が施され、エンボス部Ｅが形成されている。単位レンズ２０２は高屈折率Ｎ１を有する物質により形成されている。さらに、隣接する単位レンズ２０２、２０２にはさまれた断面形状三角形の部分（以下において「レンズ間部分２０７」という。）には、Ｎ１より小さな屈折率Ｎ２を備えた透明な物質（以下において「透明低屈折率物質２０６」という。）中に光吸収粒子２０５が添加された材料で埋められている。またエンボス部Ｅは屈折率Ｎ３を有する物質にて形成されている。

本実施形態においては、高屈折率部（単位レンズ２０２）の屈折率Ｎ１と、透明低屈折率物質２０６の屈折率Ｎ２と、エンボス部Ｅの形状及び屈折率Ｎ３は、光拡散シートＳ３の光学特性を得るために所定の関係を有するように設定されている。また、レンズ間部分２０７と高屈折率部（単位レンズ２０２）とが接する斜辺が、出光面の法線（当該光拡散シートＳ３に対する垂直入射光に平行である。）となす角度は所定の角度θに形成されている。

高屈折率部（単位レンズ２０２）は通常、電離放射線硬化性を有するエポキシアクリレートなどの材料にて構成されている。また、透明低屈折率物質２０６として通常、電離放射線硬化性を有するウレタンアクリレートなどの材料が使用されている。光吸収粒子２０５は市販の着色樹脂微粒子が使用可能である。また、拡散剤入りシート２０１、及びベースシート２０３は、高屈折率部（単位レンズ２０２）と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。拡散剤入りシート２０１の観察者側には、反射防止層、ハードコート層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層、タッチセンサ層などの機能層が適宜設けられている。

次に光拡散シートＳ３の単位レンズ２０２内に入光した光の光路について、図１２を参照しつつ簡単に説明する。なお、図１２において、光Ｌ２１〜Ｌ２４の光路は模式的に示されたものである。いま、図１２において、映像光源側から単位レンズ２０２の中央部付近に入射した垂直映像光Ｌ２１は、そのまま光拡散シートＳ３の内部を直進して通過し、観察者に至る。映像光源側から単位レンズ２０２の端部付近に入射した垂直映像光Ｌ２２は、高屈折率部（単位レンズ２０２）と透明低屈折率物質２０６との屈折率差により斜辺にて全反射され、所定の角度をもって観察者側に出光される。映像光源側から単位レンズ２０２の端部付近に角度をもって入射した映像光Ｌ２３は、斜辺にて全反射され、入射時とは反対方向にさらに大きな角度をもって観察者側に出光される。斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する迷光Ｌ２４ａは、高屈折率部（単位レンズ２０２）と低屈折率物質２０６との屈折率差によっても反射されることなくレンズ間部分２０７の内部に入光して、光吸収粒子２０５に吸収され、観察者側に至ることはない。また、観察者側（出光面側）からレンズ間部分２０７に入光した迷光Ｌ２４ｂは、光吸収粒子に吸収されるので、観察者側に反射光となって、出光されることがない。さらに観察者側から垂直に単位レンズ２０２の出光面開口方向に入射した光Ｌ２４ｃは拡散剤入りシート２０１、単位レンズ２０２、及びベースシート２０３を透過後、エンボス部Ｅの映像光源側内面にて反射され、比較的大きな角度を持って、レンズ間部分２０７に達する。したがってこの光はレンズ間部分２０７表面では反射されることなく、レンズ間部分２０７に入光し、光吸収粒子２０５により吸収される。このようにして水平方向に広い視野角をもち、コントラスト、輝度の高い光拡散シートＳ３を得ることができる。

図１３は、本発明の第四実施形態の光拡散シートＳ４を示している。この光拡散シートＳ４も、観察者側から映像光源方向に順に、拡散剤入りシート２０１、単位レンズ２０２、ベースシート２０３が張り合わされて配置され、さらにベースシート２０３の映像光源側の面にはエンボス加工が施され、エンボス部Ｅが形成されている。単位レンズ２０２は高屈折率Ｎ１を有する物質により形成されている。さらに、隣接する単位レンズ２０２、２０２、の斜辺には、Ｎ１より小さな屈折率Ｎ２を備え透明な物質により形成された層２０４（以下「透明低屈折率層２０４」という。）が形成されている。また隣接する単位レンズ２０２の間に挟まれた断面形状三角形の部分は、Ｎ２より高い屈折率を有する物質２０８中に光吸収粒子２０５が添加された材料で埋められている。以後の説明においてはこの断面形状三角形の部分を「レンズ間部分２０９」という。エンボス部Ｅは屈折率Ｎ３を有する物質にて形成されている。

高屈折率部（単位レンズ２０２）の屈折率Ｎ１と、透明低屈折率層２０４の屈折率Ｎ２と、エンボス部Ｅの形状及び屈折率Ｎ３は、光拡散シートＳ４の光学特性を得るために所定の関係を有するように設定されている。また、透明低屈折率層２０４と高屈折率部（単位レンズ２０２）とが接する斜辺が、出光面の法線（当該光拡散シートＳ４に対する垂直入射光に平行である。）となす角度は所定の角度θに形成されている。これらについては後に詳述する。

高屈折率部（単位レンズ２０２）は通常、電離放射線硬化性を有するエポキシアクリレートなどの材料にて構成されている。また、透明低屈折率層２０４は、シリカ等透明樹脂の屈折率より低い屈折率を有する材料にて形成されている。光吸収粒子２０５は市販の着色樹脂微粒子が使用可能である。また、拡散剤入りシート２０１、及びベースシート２０３は、高屈折率部（単位レンズ２０２）と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。拡散剤入りシート２０１の観察者側には、反射防止層、ハードコート層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層、タッチセンサ層などの機能層が適宜設けられている。

次に光拡散シートＳ４の単位レンズ２０２内に入光した光の光路について、図１３を参照しつつ簡単に説明する。なお、図１３においても、光Ｌ２１〜Ｌ２４の光路は模式的に示されたものである。図１３において、映像光源側から単位レンズ２０２の中央部付近に入射した垂直映像光Ｌ２１は、そのまま光拡散シートＳ４の内部を直進して通過し、観察者に至る。

映像光源側から単位レンズ２０２の端部付近に入射した垂直映像光Ｌ２２は、
高屈折率部（単位レンズ２０２）と透明低屈折率層２０４との屈折率差により斜辺にて全反射され、所定の角度をもって観察者側に出光される。映像光源側から単位レンズ２０２の端部付近に角度をもって入射した映像光Ｌ２３は、斜辺にて全反射され、入射時とは反対方向にさらに大きな角度をもって観察者側に出光される。斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する迷光Ｌ２４ａは、高屈折率部（単位レンズ２０２）と低屈折率部（透明低屈折率層２０４）との屈折率差によっても反射されることなく透明低屈折率層２０４の内部に入光する。迷光Ｌ２４ａはレンズ間部分２０９の光吸収粒子２０５に吸収され、観察者側に至ることはない。また、観察者側からレンズ間部分２０９に入光した迷光Ｌ２４ｂも、光吸収粒子２０５に吸収され、観察者側に反射光となって、出光されることがない。さらに観察者側から垂直に単位レンズの出光面開口方向入射した光Ｌ２４ｃは拡散剤入りシート２０１、単位レンズ２０２、及びベースシート２０３を透過後エンボス部Ｅの映像光源側内面にて反射され、比較的大きな角度を持って、レンズ間部分２０７に達する。したがってこの光はレンズ間部分２０７表面では反射されることなく、レンズ間部分２０７に入光し、光吸収粒子２０５により吸収される。このようにして水平方向に広い視野角をもち、コントラスト、輝度の高い光拡散シートＳ４を得ることができる。

なお、図１２及び図１３においては、光拡散シ−トＳ３、Ｓ４の入光面側にベースシート２０３が配置されている構成を示したが、これを取り除いても同様な光学的効果を得ることができる。

また、図１２において、光拡散シ−トＳ３、のレンズ間部分２０７には低屈折率透明物質に光吸収粒子が添加された例を示したが、これに代えてレンズ間部分２０７に着色した低屈折率物質を充填する構成をとっても同様の効果を得ることができる。

同様に、図１３において、光拡散シ−トＳ４、のレンズ間部分２０９には高屈折率透明物質に光吸収粒子が添加された例を示したが、これに代えてレンズ間部分２０９に着色した高屈折率物質を充填する構成をとっても同様の効果を得ることができる。

なお、第一実施形態及び第二実施形態において、図３〜図５についてした説明は、第三実施形態及び第四実施形態にも適用される。

次に図１４を参照しつつ、出光面側から光拡散シートに垂直に入射しエンボス部Ｅにて反射された光Ｌ２８が、レンズ間部分２０７により吸収される条件について説明する。図１４においては、図面左側が観察者側、図面右側が映像光源側として表されている。なお、説明のためにエンボス部Ｅが誇張して描かれており、拡散剤入りシート２０1及びベースシート２０３は省略されている。

出光面側から光拡散シートＳ３内に入射した垂直光Ｌ２８は、エンボス部Ｅの映像光源側内面のＡ点にて反射され、エンボス部Ｅと単位レンズ２０２との界面を点Ｂで横切り、点Ｃでレンズ間部分２０７に達している。ここにエンボス部断面が単位レンズ２０２との界面となす角度をφ、反射された光Ｌ２８が光拡散シート内にて出光面法線となす角度をαとする。Ａ点において反射された光Ｌ２８がエンボス部内Ｂ点において出光面法線となす角度は２φであるから、スネルの法則により、
（式９） Ｎ１ｓｉｎα＝Ｎ３ｓｉｎ２φ
が成り立つ。また、Ｃ点において、光Ｌ２８がレンズ間部分２０７の斜面の法線となす角度βは
（９０°−α−θ）であるから、Ｃ点において、臨界条件下におけるスネルの法則は、
Ｎ２ｓｉｎ９０°＝Ｎ１ｓｉｎβ
にて表される。すなわち
（式１０） Ｎ２＝Ｎ１ｓｉｎ(９０°−α−θ)
式９及び１０から
（式１１） ｓｉｎ(９０°−(ｓｉｎ^−１(Ｎ３ ＊ ｓｉｎ(２φ)／Ｎ１＋θ)))＝Ｎ２／Ｎ１
したがって、光Ｌ２８がレンズ間部分２０７に入射し得る条件は、
（式１２） ｓｉｎ(９０°−(ｓｉｎ^−１(Ｎ３ ＊ ｓｉｎ(２φ)／Ｎ１＋θ)))＜Ｎ２／Ｎ１
にて表される。

式１２の条件を満たすエンボス部Ｅの面積が多いほど、出光面側から入射した外光がレンズ間部分２０７の光吸収粒子２０５により吸収される割合が多くなる。この結果、光拡散シートのコントラストを高くすることができる。本願発明者の知見によれば、このような条件を満たすエンボス部Ｅの面積を、入光面全体の面積の２０％以上とすれば、良好なコントラストを備えた光拡散シートを得ることができることが判明している。

次に図１５を参照しつつ、映像光源側から光拡散シートに対して垂直な角度をもってエンボス部Ｅに入射した光Ｌ２９（映像光）が、レンズ間部分２０７により吸収される条件について説明する。図１５においても、図面左側が観察者側、図面右側が映像光源側として表されている。なお、ここではエンボス部Ｅはランダムなマット形状に誇張されて描かれており、拡散剤入りシート２０１及びベースシート２０３は省略されている。なお、参考までに、映像光源側から垂直な角度をもってエンボス部Ｅに入射し、レンズ間部分２０７により完全に反射される光Ｌ２９Ｒも点線にて示されている。

映像光源側からエンボス部Ｅに入射した垂直光Ｌ２９は、エンボス部Ｅの映像光源側のＰ点にて屈折され、エンボス部Ｅと単位レンズ２０２との界面を点Ｑで横切る。さらに点Ｑにおいて屈折されて単位レンズ２０２に入射し、点Ｒでレンズ間部分２０７に達している。ここに垂直光Ｌ２９が侵入する位置におけるエンボス部断面の接線が単位レンズ２０２との界面となす角度をφ、エンボス部Ｅ内において、光Ｌ２９がエンボス斜面の法線となす角度をγ、単位レンズ２０２との界面の法線となす角度をδ、単位レンズ２０２内で光Ｌ２９がレンズ間部分２０７の斜面の法線となす角度をμとする。また、Ｐ、Ｑ、Ｒの各点を通過する３つの法線の交点をそれぞれＳ、Ｕとし、エンボス部断面斜面とレンズ間部分との界面との交点をＴとする。

いま四角形ＰＳＱＴにおいて、
∠ＰＳＱ＝３６０°−９０°＊ ２−φ＝１８０°−φ
したがって
（式１３） δ＝１８０°−γ−∠ＰＳＱ＝φ−γ
Ｐ点においてスネルの法則が成り立つので
（式１４） ｓｉｎφ＝Ｎ３ｓｉｎγ
Ｑ点においてもスネルの法則が成り立つので
（式１５） Ｎ３ｓｉｎδ＝Ｎ１ｓｉｎλ
一方、三角形ＲＵＱにおいて、
∠ＲＵＱ＝９０°＋θ
だから、
（式１６） μ＝９０°−λ−θ
さらにＲ点において、臨界条件におけるスネルの法則により、
（式１７） Ｎ２＝Ｎ１ｓｉｎμ
したがって式１３〜１７から、
ｓｉｎ(９０°−(ｓｉｎ^−１(Ｎ３／Ｎ１) ＊ ｓｉｎ(φ−ｓｉｎ^−１(ｓｉｎφ／Ｎ３)))＋θ)＝Ｎ２／Ｎ１
よって、光Ｌ２９がレンズ間部分２０７の光吸収粒子に吸収される条件は、
（式１８） ｓｉｎ(９０°−(ｓｉｎ^−１(Ｎ３／Ｎ１) ＊ ｓｉｎ(φ−ｓｉｎ^−１(ｓｉｎφ／Ｎ３)))＋θ)＜Ｎ２／Ｎ１
にて表される。

式１８の条件を満たすエンボス部Ｅの面積が少ないほど、映像光はレンズ間部分２０７の光吸収粒子２０５に吸収されることなく観察者側に達する割合が多くなる。この結果、透過率の高い光拡散シートを得ることができる。本願発明者の知見によれば、式１８の条件を満たすエンボス部Ｅの面積が入光面全体の面積の２０％以下であれば良好な透過率が得られることが判明している。

なお、第一実施形態及び第二実施形態に関して図６についてした説明は、第三実施形態及び第四実施形態にも適用される。

なお、本願発明者の知見によれば、エンボス部のピッチは、出光面側単位レンズのピッチの１／１．５以下であること、さらに好ましくは１／４．５以下であることが望ましい。エンボス部のピッチをこのように設定することにより、上記した光学的特性を十分に発揮させることができ、さらにモアレの発生を回避することもできる。

図１６及び図１７は、第四実施形態にかかる光拡散シートＳ４の構成の一例を示す図である。図１６に示される光拡散シートは水平断面形状が垂直方向に一定な単位レンズ２０２を備えている。隣接する単位レンズ２０２、２０２の間には、透明低屈折率層２０４を介して、レンズ間部分２０９に光吸収粒子２０５が添加された樹脂材料２０８が充填されている。出光面側には拡散剤入りシート２０１が、入光面側にはベースシート２０３が配置され、ベースシート２０３の映像光源側にはエンボス部Ｅが形成されている。図面では理解のためにこれら三者が離れて表されているが、実際にはこれらは貼り合わされている。

一方、図１７に示されている光拡散シートにおいては、半載円錐状の単位レンズが垂直平面上に二次元状に配列されている。各単位レンズの半載円錐の頂部平面は同一面上に形成されており、この平面に拡散剤入りシート２０１が貼り合わされている。隣接する単位レンズ２０２、２０２との間の空隙は透明低屈折率層２０４を介してレンズ間部分２０９に光吸収粒子２０５が添加された樹脂材料２０８が充填されている。図１６及び図１７のいずれに示されている光拡散シートの構成によっても本発明による効果を得ることができる。

図１８は、第四実施形態の光拡散シートＳ４において、単位レンズ２０２の出光面（断面形状台形の上底に相当する部分）が観者側に凸に形成されている例を示す図である。このような構成をとることにより製造工程において、先に単位レンズ２０２の部分を形成して、その後レンズ間部分２０９に光吸収粒子２０５を添加した材料２０８を充填する工程をとる場合、充填後にブレードにて出光面に残った光吸収粒子２０５を完全に取り去ることができる。

図１９は、エンボス部Ｅの断面形状の例を示すものである。これらの図からも明らかなようにエンボス部Ｅの断面形状は、三角形（図１９（ａ）のＥ１参照）でもよく、楕円形の一部（図１９（ｂ）のＥ２参照）であってもよく、また多角形の一部（図１９（ｃ）のＥ３参照）であってもよい。さらに図１９（ｄ）に示されるように、各エンボス部Ｅ４の断面形状は台形で、それぞれのエンボス部が離れて形成されていてもよい。

次に図２０及び図２１を参照しつつ第三及び第四実施形態の光拡散シートの製造方法について説明する。図２０は第三実施形態の光拡散シートＳ３、図２１は第四実施形態の光拡散シートＳ４の製造方法をそれぞれ示すものである。

この製造方法に使用される製造装置は、型ロール２１０と、エンボスロール２２０と、ベースフィルム供給ロール２１６と、補助ロール群２１９、２２２、２２４と、電離放射線硬化型樹脂を供給するフィーダー２１２、２１５、２２１と、電離放射線照射機２１４、２１８、２２３とを備えている。さらに第三実施形態にかかる製造装置は透明低屈折率層を形成する物質の蒸着装置２２５を備えている。

図２０の第三実施形態にかかる光拡散シートＳ３の製造装置において、所定の速度で回転する型ロール２１０の表面にはレンズ間部分２０７を構成する断面形状三角形の部分に対応する雌型が彫られている。黒色粒子（光吸収粒子）が添加され、所定温度に加温された低屈折率樹脂が樹脂フィーダー２１２から型ロール２１０上に供給され、三角形の凹部に充填される。余剰の樹脂をドクターブレード２１３にて掻き落とした後、電離放射線照射機２１４にて電離放射線をロール表面に照射して、黒色粒子入り低屈折率樹脂を硬化させる。次いでフィーダー２１５から透明樹脂をロール幅のほぼ全長にわたって供給し型ロール２１０の表面に透明樹脂層を形成する。さらにその上面にベースフィルム２１７を、供給ロール２１６から巻き出して形成したのち、再び電離放射線照射機２１８にて電離放射線を照射して、透明樹脂を硬化させる。そして補助ロール２１９により折り返してエンボスロール２２０へと供給する。この折り返しの工程により、型ロール２１０の表面凹部に形成されていた断面形状三角形の黒色粒子入り低屈折率部は、ロール表面から剥離される。この時点では、Ｅ点拡大図で示されるように、ベースフィルム上に透明樹脂層が形成され、さらに透明樹脂層の上面に黒色粒子入り低屈折率樹脂が断面三角形に形成されている。

エンボスロール２２０側では、あらかじめエンボスのメス型が形成されたロール表面に単位レンズを構成する高屈折率樹脂がフィーダー２２１から供給されて、硬化前のやわらかい状態で高屈折率樹脂層が形成されている。この高屈折率樹脂層と型ロール２１０から供給されてきた中間製品とがエンボスロール２２０と補助ロール２２２とにより圧着される。柔らかな高屈折率樹脂は圧着されることにより透明低屈折率層が形成する断面形状台形の谷間に隙間なく入り込む。さらにエンボスロール２２０の表面に電離放射線照射機２２３にて電離放射線を照射して、高屈折率樹脂を硬化させる。そして補助ロール２２４により反対方向に折り返して、硬化した高屈折率樹脂をエンボスロール２２０から剥離する。この時点では、Ｆ点拡大図に示されるように、断面形状三角形の透明低屈折率層の上面に断面形状が台形の高屈折率樹脂層にて形成された単位レンズ群が形成されている。また単位レンズの上面にはエンボス部が形成されている。その後このシートは巻き取り機へと送られロール状に巻き取られる。

図２１の第四実施形態にかかる光拡散シートＳ４の製造装置においては、樹脂フィーダー２１２から供給されるのは黒色粒子が混入された透明高屈折率樹脂（単位レンズ部と同程度の屈折率）である。またこの製造工程においてはＥ点通過後のライン状に蒸着装置２２５が設けられている。蒸着装置２２５においては、黒色粒子入り透明高屈折率樹脂の上方から、透明低屈折率物質を蒸着して、透明低屈折率層２０４を形成する（Ｆ点拡大図参照）。その他の構成は図２０に示されている光拡散シートＳ３の製造装置と同様である。

単位レンズを構成する高屈折率部（単位レンズ２０２、台形部分）の材料としてエポキシアクリレート、レンズ間部分２０７の透明低屈折率樹脂としてウレタンアクリレート、光吸収粒子として、大日精化工業（株）製「ラブコロール」（登録商標）を使用した。「ラブコロール」の平均粒径は８μｍで、添加量を４１質量％とした。

高屈折率部（単位レンズ２０２）の屈折率は１．５５、レンズ間部分２０７の屈折率は１．４８であった。このように構成したシートの入光側にフレネルレンズシートを、観察者側には拡散板を配置した。拡散板は、アクリル製三層構造で、中間層に拡散剤を混入したものを使用した。高屈折率部（単位レンズ２０２）のレンズピッチは５０μｍとした。また、高屈折率部（単位レンズ２０２）の台形部分の上底長さと、低屈折率部の三角形底辺の長さを等しくなるようにし、いわゆるブラックストライプ率が５０％となるようにした。さらに頂角θを１０°に、エンボス部Ｅのピッチ６μｍ、断面形状を頂角１６０°の二等辺三角形に設定した（図１９（ａ）参照）。

このように構成した光拡散シートは、透過率が８５％、反射率が５％、ゲインが４であった。また、垂直視野角(半値角：ある方向から観視したときの輝度が正面から観視したときの半分になる角度)は１２゜、水平視野角(半値角)は３０゜であった。

また、エンボス部Ｅによって映像光は約５°の拡散角となり、シート内部では、約３°の角度となった。スクリーンに垂直に入射した外光のうち、エンボス部映像光源側内面での反射光は、約２０度の角度を持って反射され、ブラックストライプ部に到達して吸収された。

単位レンズ２０２を構成する高屈折率部（台形部分）の材料としてエポキシアクリレート、レンズ間部分２０７の透明低屈折率樹脂としてウレタンアクリレート、光吸収粒子として、大日精化工業（株）製「ラブコロール」（登録商標）を使用した。「ラブコロール」の平均粒径は５μｍで、添加量を４１質量％とした。

高屈折率部（単位レンズ２０２）の屈折率は１．５５、レンズ間部分２０７の屈折率は１．４８であった。このように構成したシートの入光側にフレネルレンズシートを、観察者側には拡散板を配置した。拡散板は、アクリル製単層構造で、拡散剤を混入したものを使用した。高屈折率部のレンズピッチは６０μｍとした。また、高屈折率部（単位レンズ２０２）の台形部分の上底長さと、低屈折率部の三角形底辺の長さをブラックストライプ率が４５％となるように調製した。さらにレンズ間部分２０７の斜辺が出光面法線となす角度を観察者側で１０°、映像光源側で８°に設定した。また、エンボス部Ｅは、底角１０°の等脚台形断面形状とし（図１９（ｄ）参照）、ピッチ７μｍ、頂部は1μｍ長さの平坦部とした。

このように構成した光拡散シートは、透過率が８３％、反射率が５．２％、ゲインが４．５であった。また、垂直視野角(半値角)は１２゜、水平視野角(半値角)は２５゜であった。
[比較例１]

実施例２の光拡散シートで、エンボス部Ｅを省略して評価した。このように構成した光拡散シートは、透過率が８４％、反射率が７．５％、ゲインが２．７であった。また、垂直視野角(半値角)は１５゜、水平視野角(半値角)は３０゜であった。

以上の結果から、エンボス部Ｅがない場合には、拡散剤入りシート２０１の拡散量を多くとるように構成しないと、水平拡散の特性が維持できないことが判明した。

図２２は、本発明にかかる二次元視野拡大部材を備えた表示装置の構成を示している。図２２において、紙面手前左下方向が観察者側であり、紙面奥側右上方向を映像光源側とする。本発明の表示装置は、観察者側から順に、反射防止、ハードコート、偏光フィルター、帯電防止、防眩処理、防汚処理、タッチセンサのうち少なくとも一つの機能を備えた機能性シート３０１と、単位レンズが垂直方向に配列された光拡散シート３０２と、単位レンズが水平方向に配列された光拡散シート３０３と、フレネルレンズ３０４と、液晶ディスプレイパネル３０５とを備えている。なお、光拡散シート３０２と、光拡散シート３０３の配置を入れ替えてもよい。図２２においてはこれらが互いに離れて表されているが、これは図面の理解のためであり、実際にはこれらは互いに接するか、または接着されている。

また本発明において、「二次元視野角拡大部材」とは、２枚の光拡散シート３
０２、３０３の組み合わせを構成の中核とするが、図２２にあるように、これらの出光側に機能性シート３０１や、入光側にフレネルレンズ３０４などが配置されている場合には、これら機能性シート３０１やフレネルレンズ３０４をも含む概念である。

第一実施形態の光拡散シートの断面を示す図である。 第二実施形態の光拡散シートの断面を示す図である。 光拡散シートに垂直光が入射した場合の光路を示す図である。 光拡散シートに１０°の傾きを持った光が入射した場合の光路を示す図である。 光拡散シートに１０°の傾きを持った光が、低屈折率部がなす三角形の頂点付近に入射した場合の光路を示す図である。 低屈折率部の形状の諸態様を示す図である。 光拡散シートの構成の一例を示す図である。 光拡散シートの構成の、他の一例を示す図である。 第二実施形態の光拡散シートの、一変形例の断面を示す図である。 第一実施形態の光拡散シートの、製造方法の一例を示す図である。 第二実施形態の光拡散シートの、製造方法の一例を示す図である。 第三実施形態の光拡散シートの断面を示す図である。 第四実施形態の光拡散シートの断面を示す図である。 出光面側から垂直に入射した光がエンボス部で反射され、さらにレンズ間部分に達して吸収される条件を示す図である。 入光面側から垂直に入射した映像光が、レンズ間部分において吸収される条件を示す図である。 光拡散シートの構成の一例を示す図である。 光拡散シートの構成の、他の一例を示す図である。 第四実施形態の光拡散シートの、一変形例の断面を示す図である。 エンボス部の断面形状の例を示す図である。 第三実施形態の光拡散シートの、製造方法の一例を示す図である。 第四実施形態の光拡散シートの、製造方法の一例を示す図である。 二次元視野角拡大部材の構成の一例を示す図である。

符号の説明

Ｓ１ 光拡散シート
Ｓ２ 光拡散シート
１０１ 拡散剤入りシート
１０２ 単位レンズ
１０３ ベースシート(透明基材)
１０４ 透明低屈折率層
１０５ 光吸収粒子
１０６ 低屈折率物質
１０７ レンズ間部分
１０８ 高屈折率樹脂
１０９ レンズ間部分
Ｓ３ 光拡散シート
Ｓ４ 光拡散シート
２０１ 拡散剤入りシート
２０２ 単位レンズ
２０３ ベースシート(透明基材)
２０４ 透明低屈折率層
２０５ 光吸収粒子
２０６ 低屈折率物質
２０７ レンズ間部分
２０８ 高屈折率樹脂
２０９ レンズ間部分
３０２ 光拡散シート
３０３ 光拡散シート
３０５ 液晶ディスプレイパネル

Claims (8)

1. 液晶ディスプレイの観察者側に配置されるとともに、複数の単位レンズを一次元又は二次元方向に形成した光拡散シートであって、
   前記単位レンズはその断面形状が略台形であり、前記台形の下底を入光部、上底を出光部とするとともに、所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、
   隣接する前記単位レンズの間の断面形状三角形の部分は、Ｎ１より低い屈折率Ｎ２を有する材料で形成され、
   前記台形斜辺が前記出光部の法線となす角度をθとした場合、
   ｓｉｎ（９０°−θ）＞Ｎ２／Ｎ１
   かつ
   Ｎ１＜１／ｓｉｎ２θ
   なる関係を有していることを特徴とする光拡散シート。
2. 液晶ディスプレイの観察者側に配置されるとともに、複数の単位レンズを一次元又は二次元方向に形成した光拡散シートであって、
   前記単位レンズはその断面形状が略台形であり、前記台形の下底を入光部、上底を出光部とするとともに、所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、
   前記台形斜辺の前記観察者側にはＮ１より低い屈折率Ｎ２を有する透明低屈折率層が形成され、
   前記台形斜辺が前記出光部の法線となす角度をθとした場合、
   ｓｉｎ（９０°−θ）＞Ｎ２/Ｎ１
   かつ
   Ｎ１＜１/ｓｉｎ２θ
   なる関係を有していることを特徴とする光拡散シート。
3. 前記透明低屈折率層の前記観察者側に、光を吸収可能に形成された光吸収部が備えられることを特徴とする請求項２に記載の光拡散シート。
4. 前記単位レンズの間の断面形状三角形の部分には光吸収粒子が添加されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された光拡散シート。
5. さらに前記観察者側に拡散剤を含有するシートが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載された光拡散シート。
6. さらに前記観察者側に反射防止層、ハードコート層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層、タッチセンサ層のうち少なくとも一つが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光拡散シート。
7. 液晶ディスプレイの観察者側に配置されるとともに、複数の単位レンズを一次元又は二次元方向に形成した光拡散シートであって、
   前記単位レンズはその断面形状が略台形であり、前記台形の下底を入光部、上底を出光部とするとともに、隣接する前記単位レンズの間の断面形状三角形の部分には、前記単位レンズの屈折率より低い屈折率を有するとともに光吸収粒子が添加された材料、又は、前記単位レンズの屈折率より低い屈折率を有し着色された材料、により形成されていて、
   前記台形の上底の長さをＴ、高さをＨ、前記台形斜辺が前記出光部の法線となす角度をθ、とした場合、
   ０＜Ｈ＜Ｔ／(ｔａｎ(２θ＋１０°)−ｔａｎθ)
   なる関係を有していることを特徴とする光拡散シート。
8. 前記入光部の面にはエンボス加工が施されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光拡散シート。

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