JP2019219532A - 光拡散制御積層体および反射型表示体 - Google Patents

Abstract

【課題】フロントライトからの出射光が大角度で光拡散フィルムに入射する場合であっても、良好な光拡散特性を有するフロントライトと光拡散フィルムとの組み合わせを提供すること。【解決手段】フロントライト部と、フロントライト部からの出射光が入射する第１光拡散部とを有し、第１光拡散部は、屈折率が相対的に低い領域中において、屈折率が相対的に高い板状物を交互に平行配置してなるルーバー構造を有し、第１光拡散部の法線と、第１光拡散部への入射光とがなす角度である第１入射角が４０°以上９０°未満であり、第１光拡散部からの出射光が拡散光として得られる入射角の範囲が第１入射角の範囲を含み、板状領域は、第１光拡散部の法線に対して傾斜しており、第１光拡散部の法線と、フロントライト部に最も近い板状領域とがなす角度である第１傾斜角が１５°以上５０°以下である光拡散制御積層体である。【選択図】図３

Description

本発明は、光拡散制御積層体および反射型表示体に関する。特に、フロントライトからの光が大角度で光拡散フィルムに入射した場合であっても、良好な光拡散特性を示す光拡散制御積層体および反射型表示体に関する。

文字、画像等の視覚的な情報を像として表示する表示装置としては、当該表示装置に組み込まれた内部光源（バックライト）を利用する透過型表示装置、特に透過型液晶表示装置が多く用いられている。

透過型液晶表示装置では、バックライトからの光が液晶層を透過する、または、液晶層で遮断されることにより表示されるべき像が形成され、表示光として観察者に視認される。しかしながら、屋外において当該像を表示する場合、太陽光等の外部光源からの光（外光）がバックライトに向かって入射するため、バックライトからの光を相対的に弱めてしまい、表示光の視認性が低下してしまうという問題があった。

一方、表示光の視認性を向上させるべく、バックライトからの光を強めると、視認性はある程度向上するものの、消費電力が増大してしまうという問題があった。

そこで、屋外において表示光の視認性を高めるために、反射型表示装置、あるいは半透過半反射型（液晶）表示装置が利用されている。反射型表示装置としては、反射型液晶表示装置、電子ペーパー、デジタルサイネージ等が知られている。

反射型液晶表示装置では、表示部に入射する外光を表示部内部に設けられた反射板で反射させ、反射光を得る。この反射光が、液晶層を透過する、または、液晶層で遮断されることにより表示されるべき像が形成され、表示光として観察者に視認される。

反射型表示装置における表示光の視認性は外光の光量に依存しているため、外光が少ない場合には、当該表示光の視認性は低下してしまう。外光が少ない場合の表示光の視認性の低下を防ぐべく、外光が入射する方向から表示部を照らすフロントライトを備える反射型表示装置が知られている。

ところで、光は直進性を有するため、上記の反射型表示装置では、液晶層のような表示部と、反射層のみでは、十分な視野角を得ることができない。そこで、表示領域が、均一で明るい視野角が得られるよう、光拡散層が必要となる。光拡散層は、微粒子により表面に凹凸が形成されたフィルム、表面は平滑であって内部に微粒子を有するフィルム、表面に凹凸形状が転写されたフィルムなど様々なものにより形成することが考えられる。しかしながら、これらのフィルムでは、入射光の表面散乱及び後方散乱により、得られる画像が白っぽくなる、あるいは、反射光が不十分になるという問題がある。

これに対し、光拡散層内部に屈折率分布を有する光拡散フィルムを用いる場合、入射光の表面散乱及び後方散乱を防止し、コントラストに優れた明るい画像を得ることができる。

このような内部に屈折率分布を有する光拡散フィルムとしては、高屈折率領域と低屈折率領域とが交互に複数存在し、それぞれの領域が厚さ方向に延在しているフィルムが好適に挙げられる。

前記内部に屈折率分布を有する光拡散フィルムとしては、たとえば特許文献１〜３に示すような、光拡散フィルムが知られている。たとえば、フィルム面方向に高屈折率の板状領域と低屈折率の板状領域とを交互に平行配置させた構造、いわゆるルーバー構造を有する光拡散フィルムが知られている。また、フィルムの膜厚方向に沿って、屈折率が相対的に低い領域中に、屈折率が相対的に高い複数の柱状物を林立させた構造、いわゆるカラム構造を有する光拡散フィルムが知られている。

特許文献１は、反射型または半透過反射型液晶表示装置に用いられる光拡散フィルムを開示している。この光拡散フィルムはルーバー構造を有している。特許文献１には、ルーバー構造を有する光拡散フィルムが液晶表示装置内に配置されており、外部から光拡散フィルムに入射した光を拡散し、液晶表示装置内部で反射した反射光が光拡散フィルムに入射する場合には反射光を透過させることが記載されている。

特許文献２は、フロントライトを有する反射型液晶表示装置を開示している。そして、これに用いられる光拡散層として、ルーバー構造を有するフィルムとカラム構造を有するフィルムとが積層された構成が挙げられている。特許文献２には、入射光が当該光拡散層をそのまま透過し、液晶表示装置内部で反射し、その反射光が当該光拡散層に再入射することにより、拡散させることが記載されている。

特許文献３は、外部照明を備える反射型または半透過反射型液晶表示装置に用いられる光拡散フィルムを開示している。この光拡散フィルムは、ルーバー構造またはカラム構造を有している。また、当該光拡散フィルムでは、ルーバー構造を構成する板状領域またはカラム構造を構成する柱状物の傾斜角度が面内方向において連続的に変化している。

特開２００４−１２６６０６号公報 特開２０１１−１８６００２号公報 特許第５８１８７１９号公報

しかしながら、特許文献１には、フロントライトを備える反射型液晶表示装置が開示されているものの、フロントライトからの出射光を光拡散フィルムにより拡散することは記載されていない。

また、特許文献２にも、フロントライトを備える反射型液晶表示装置が開示されているものの、特許文献２に記載されているフロントライトは、表示領域の正面に光源を備える構成を有している。したがって、光拡散フィルムに対しフロントライトからの光が大角度領域で入射することはない。

なお、大角度領域とは、光拡散フィルム表面の法線と入射光が為す角度が大きい領域をいう。

また、特許文献３に記載されている反射型または半透過反射型液晶表示装置に備えられた外部照明からの入射光は、光源から表示部に直接入射するため、表示部内において入射角度分布を有している。したがって、導光板を備える通常のフロントライトからの出射光とは異なる。

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、フロントライトからの出射光が大角度で光拡散フィルムに入射する場合であっても、良好な光拡散特性を有するフロントライトと光拡散フィルムとの組み合わせを提供することである。

本発明の態様は、
［１］フロントライト部と、フロントライト部からの出射光が入射する第１光拡散部と、を有し、
第１光拡散部は、屈折率が相対的に低い領域中において、第１光拡散部の主面に沿った任意の一方向に沿って、屈折率が相対的に高い板状物を交互に平行配置してなるルーバー構造を有し、
第１光拡散部の表面の法線と、前記第１光拡散部への入射光とがなす角度を第１入射角とした場合に、第１入射角の範囲が４０°以上９０°未満であり、
第１光拡散部からの出射光が拡散光として得られる入射角の範囲が、第１入射角の範囲を含み、
板状領域は、第１光拡散部の表面の法線に対して傾斜しており、第１光拡散部の表面の法線と、フロントライト部に最も近い板状領域とがなす角度を第１傾斜角とした場合に、第１傾斜角が１５°以上５０°以下であることを特徴とする光拡散制御積層体である。

なお、入射角及び傾斜角は、第１光拡散部および第２光拡散部を通じて、第１光拡散部１１の表面の法線を基準（０°）として、フロントライト部からの入射光と、第１光拡散部の表面の法線との為す角度を、プラスとし、傾斜が反対となる場合をマイナスとする。

［２］第１光拡散部において、第１光拡散部の表面の法線と、板状領域とがなす傾斜角が、第１光拡散部のフロントライト部側の面からその反対側の面に向けて、増加することを特徴とする［１］に記載の光拡散制御積層体である。

［３］光拡散制御積層体は、光を反射する反射部と、反射部で反射した反射光が入射する第２光拡散部と、を有し、
第２光拡散部は、屈折率が相対的に低い領域中に、第２光拡散部の厚み方向に、屈折率が相対的に高い複数の柱状物を林立させてなるカラム構造を有し、
第２光拡散部の表面の法線と、第２光拡散部のフロントライト部と反対側の面への反射光とがなす角度を第２入射角とした場合に、第２入射角の範囲が、第２光拡散部からの出射光が拡散光として得られる入射角の範囲と重複し、
柱状物は、第２光拡散部の表面の法線に対して傾斜している傾斜部を有し、第２光拡散部の表面の法線と、反射部に最も近い傾斜部とがなす傾斜角が−３０°以上０°未満であることを特徴とする［１］または［２］に記載の光拡散制御積層体である。

［４］第２光拡散部において、第２光拡散部の表面の法線と、傾斜部とがなす傾斜角が、第２光拡散部の反射部側の面からフロントライト部側の面に向けて、増加することを特徴とする［３］に記載の光拡散制御積層体である。

［５］第１光拡散部および第２光拡散部の合計厚みが１ｍｍ以下であることを特徴とする［３］または［４］に記載の光拡散制御積層体である。

［６］［１］または［２］に記載の光拡散制御積層体および反射部、または、［３］から［５］のいずれかに記載の光拡散制御積層体、並びに、表示部を有する反射型表示体である。

図１は、本実施形態に係る反射型表示体の断面模式図である。 図２は、反射型表示体の一例としての反射型液晶表示装置の断面模式図である。 図３は、本実施形態に係る光拡散制御積層体の構成および光拡散特性を説明するための図である。 図４Ａは、ルーバー構造の板状領域とフロントライト部との位置関係を説明するための平面図である。 図４Ｂは、図４ＡにおけるIVB-IVB線に沿った断面図である。 図５Ａは、ルーバー構造における入射光角度依存性および異方性を説明するための図である。 図５Ｂは、ルーバー構造の光拡散特性を説明するための第１光拡散部の断面模式図である。 図６Ａは、第１光拡散部が有するルーバー構造の一例を示す図である 図６Ｂは、第１光拡散部が有するルーバー構造の一例を示す図である。 図６Ｃは、第１光拡散部が有するルーバー構造の一例を示す図である。 図７Ａは、カラム構造の柱状物とフロントライト部との位置関係を説明するための平面図である。 図７Ｂは、図７ＡにおけるVIIB-VIIB線に沿った断面図である。 図８Ａは、カラム構造における入射光角度依存性および異方性を説明するための図である。 図８Ｂは、カラム構造の光拡散特性を説明するための第２光拡散部の断面模式図である。 図９Ａは、第２光拡散部が有するカラム構造の一例を示す図である。 図９Ｂは、第２光拡散部が有するカラム構造の一例を示す図である。 図９Ｃは、第２光拡散部が有するカラム構造の一例を示す図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき詳細に説明する。

（１．反射型表示体）
本実施形態に係る反射型表示体は、内部に入射する外光を反射させた反射光を表示光として観察者に視認させることができる表示体である。このような反射型表示体としては、反射型液晶表示装置、電子ペーパー、デジタルサイネージ等が例示される。

また、本実施形態に係る反射型表示体は、表示体に対して、観察者側（前面側）に設けられたフロントライト部を有している。反射型表示体がフロントライトを有することにより、外光が弱く、反射光を利用した表示光が暗く視認しにくい場合であっても、フロントライト部からの光を反射光として利用することにより、表示光を十分に視認することができる。

（１．１．反射型表示体の構成）
本実施形態に係る反射型表示体１は、図１に示すように、フロントライト部２０と、光拡散フィルム１０と、表示部３０と、反射部４０とを有している。各構成要素間には、所定の層が形成されていてもよい。図１において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、それぞれが直交しており、Ｘ軸およびＹ軸は、光拡散フィルム１０の主面内の軸とし、Ｚ軸は、光拡散フィルム１０の主面に直交する軸とする。また、Ｚ軸において、観察者側に向かう方向をＺ軸正方向とし、反射部側に向かう方向をＺ軸負方向とする。図２以降の図についても同様である。

光拡散フィルム１０は、後述するように、第１光拡散部１１と第２光拡散部１２とを有している。当該光拡散フィルム１０は、第１光拡散部１１からなる第１のフィルムと、第２光拡散部１２からなる第２のフィルムとが積層された構成を有していてもよいし、単一のフィルム中に、第１光拡散部１１と第２光拡散部１２とが形成されていてもよい。また、光拡散フィルム１０において、第１光拡散部１１と第２光拡散部１２との間に、偏光板等の部材が配置されていてもよい。光拡散フィルム１０の厚みは、画像ボケを抑制する観点から、１ｍｍ以下であることが好ましい。

本実施形態では、光拡散フィルム１０は、図１に示すように、第１光拡散部１１からなる第１のフィルムと、第２光拡散部１２からなる第２のフィルムとが積層された構成を有している。

反射部４０は、外光およびフロントライトから出射された光を、観察者に向けて（図１ではＺ軸正方向）反射する機能を有していれば特に限定されない。

本実施形態に係る反射型表示体１が、反射型液晶表示装置１００である場合、図２に示すような構成を有する。図２において、表示部３０は、液晶表示部３１である。液晶表示部３１は、一対の基板３３、３４との間に液晶分子を含む液晶層３２が封入されている構成を有している。液晶層内には、画素単位で液晶分子を制御するために、各画素に対応する電極が配置されている。この電極は、外部から入射した光を反射できるように、鏡面状の表面を備えている。すなわち、反射型液晶表示装置１００では、液晶層内に配置された電極４０が反射部を兼ねている。また、カラー表示を行う場合には、カラーフィルタを備えていてもよい。

また、反射型液晶表示装置１００において、フロントライト部２０と、フロントライト部２０よりも下に配置される部材、たとえば、光拡散フィルム、表示部、反射部等と、の間には所定の層６０が配置されていてもよい。このような層は、空気層であってもよいし、空気層が樹脂等で充填された層であってもよい。

（２．光拡散制御積層体）
本実施形態では、フロントライト部２０と光拡散フィルム１０とが、光拡散制御積層体５０を構成している。図３は、光拡散制御積層体５０の構成および光拡散特性を説明するための図である。図３においては、光拡散制御積層体５０は分解断面模式図として表し、フロントライト部および光拡散フィルム以外の構成要素は省略している。なお、図３においては、第１光拡散部１１、第２光拡散部１２、反射部４０の各主面の法線は一致しており、Ｚ軸と平行である。

（２．１．フロントライト部）
フロントライト部２０は、光源部２１と導光部２２とを有する。本実施形態に係る反射型表示体１では、光源部２１は、反射部４０に対向するように設けられておらず、図１に示すように、通常、表示領域の周縁部に設けられている。本実施形態では、フロントライト部からの光は、主としてＸ軸正方向に出射される。したがって、フロントライト部からの出射光は、そのままでは、反射部に向かう光量（Ｚ軸負方向の光量）は少なく、表示光に寄与する光量は少ない。そこで、導光部２２により、光源部２１から出射された光を反射部４０に導く。図３に示すように、光源部２１から出射された光は、導光部２２内部に入り、導光部２２内部で反射しながら進行方向を変えられ、反射部４０に導かれる。

導光部２２は、光源部２１からの光を反射部４０側に導く構成であれば、特に制限されない。たとえば、内部にプリズムを構成する凹凸が設けられていてもよいし、光を反射する粒子を含む反射材が塗布されていてもよい。

ただし、通常の導光部２２の構成では、導光部２２からの出射光が、反射部４０の法線に対する入射角が小さい状態で反射部に向かうことは困難である。光源部２１から導光部２２内に入射した光は、導光部２２により進行方向を反射部側に変えられるものの、導光部２２から出射した光の方向は、反射部４０の法線から所定の角度範囲を有しており、しかもその角度が大角度である。すなわち、導光部２２から出射した光の大部分は、反射部の法線に対して、通常、４０°以上傾いている。具体的には、反射部の法線に対する角度が４０°以上９０°未満である導光部２２からの出射光の光量は、導光部２２からの出射光全体の光量１００％に対して、７０％以上となっている。

導光部２２から出射した光は、直接、または、空気層あるいは偏光フィルムや位相差フィルムなどの光学フィルム等の所定の層を通過して、導光部２２よりも反射部４０側に位置する光拡散フィルム１０に入射する。

（２．２．光拡散フィルム）
本実施形態では、図３に示すように、光拡散フィルム１０において、フロントライト部２０側には第１光拡散部１１が配置され、反射部４０側には第２光拡散部１２が配置されている。

本実施形態に係る光拡散フィルムは、導光部２２からの出射光のような大角度領域で入射する光の大部分を反射部に導き、最終的に視野角が広い表示光とする。

したがって、表示領域全体が均一な明るさとなり、かつ観察者に視認可能となる領域を大きくする（視野角を広くする）には、反射部で反射した反射光が光拡散フィルムを通過する際に光拡散フィルムの法線付近で拡散する領域（拡散領域）を有し、かつ拡散光が得られる角度範囲が広い必要がある。

しかしながら、導光部２２からの出射光が光拡散フィルムに大角度で入射する場合、上記のような光拡散特性を単一の光拡散領域で実現するのは非常に困難である。そこで、光拡散フィルムを、光の拡散特性が異なる第１光拡散部と第２光拡散部とで構成している。

（２．３．第１光拡散部）
第１光拡散部は、大角度で入射する光を有効利用するために、第１光拡散部に入射する光の大部分を、拡散光として第２光拡散部に導光する役割を有している。

図３に示すように、導光部２２からの出射光、すなわち、第１光拡散部１１への入射光Ｌ１は、第１光拡散部１１に第１入射角θ１ｉｎで入射し、第１光拡散部１１内部を通って拡散光として第１出射角θ１ｏｕｔで出射される。

本実施形態では、第１入射角θ１ｉｎは４０°以上９０°未満であり、８０°以下であることが好ましい。

（２．３．１．第１光拡散部の内部構造）
本実施形態では、第１光拡散部１１はルーバー構造を有している。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、ルーバー構造は、屈折率が相対的に高い板状領域（高屈折率部１３）および屈折率が相対的に低い板状領域（低屈折率部１４）が、第１光拡散部の主面方向に沿って交互に平行配置してなる構造である。

なお、図４Ａにおいては、フロントライト部と、ルーバー構造の板状領域との位置関係を示すために、フロントライト部も図示している。

また、フロントライト部が矩形状である場合、第１光拡散部１１において、前記ルーバー構造の板状領域の一辺が、フロントライト部の光源部配置側の一辺と平行になるように配置されていることが好ましい。言い換えるならば、第１光拡散部１１は、ルーバー構造の板状領域が、フロントライト部に向かう方向側（Ｘ軸負方向側）に傾斜し、かつ、フロントライトの幅方向に平行になるように（Ｙ軸方向に）延在していることが好ましい。

図５Ａおよび５Ｂに示すように、第１光拡散部１１に第１入射角θ１ｉｎの範囲（４０°以上９０°未満）で入射する光Ｌ１は、第１光拡散部において拡散され、第１入射角θ１ｉｎの範囲以外の角度で入射する光Ｌ１’は、第１光拡散部により拡散されずに、そのまま透過する。すなわち、入射光の透過および拡散に関して、入射角依存性が存在する。

第１光拡散部により拡散され反射部側の面から出射する光は、第１光拡散部の面と平行な面において特定の方向に広がる。具体的には、図５Ａに示すように、板状領域が第１光拡散部の面内に沿って延びる方向と垂直な方向に、拡散光が広がり、棒状の拡散領域ＡＤが得られる。換言すれば、第１光拡散部の面内方向において、異方性を有する拡散領域ＡＤが得られる。

一方、第１光拡散部を透過して出射する光は拡散されないので、出射光は第１光拡散部の面に平行な面のどの方向においても広がりを持たない。具体的には、図５Ａに示すように、点状の透過領域Ｔが得られる。

図５Ｂに示すように、第１光拡散部１１の表面の法線と板状領域とがなす角を、第１傾斜角φ１とすると、本実施形態では、第１傾斜角φ１は通常１５°以上５０°以下であり、１８°以上４５°以下であることが好ましく、２３°以上４０°以下であることがより好ましい。

板状領域を規定する他のパラメータとしては、第１光拡散部に入射する光の大部分を、第２光拡散部に導光することができれば、特に制限されないが、たとえば、以下のようにすることが好ましい。

屈折率が異なる板状領域間の屈折率の差、すなわち、屈折率が相対的に高い板状領域（高屈折率部）の屈折率と、屈折率が相対的に低い板状領域（低屈折率部）の屈折率との差を０．０１以上の値とすることが好ましい。高屈折率部の屈折率と、低屈折率部の屈折率との差は大きい程好ましいが、ルーバー構造を形成可能な材料を選定する観点から、０．３程度が上限であると考えられる。

また、高屈折率部の屈折率は１．５〜１．７の範囲内の値であることが好ましい。一方、低屈折率部の屈折率は１．４〜１．５の範囲内の値であることが好ましい。

高屈折率部の幅Ｓ１および低屈折率部の幅Ｓ２は、それぞれ０．１〜１５μｍの範囲内の値であることが好ましく、０．５〜１０μｍであることがより好ましく、１〜５μｍであることが特に好ましい。また、ルーバー構造の厚さ（高屈折率部および低屈折率部のフィルム表面の法線方向の長さ）は、それぞれ５〜４９５μｍの範囲内の値であることが好ましく、３０〜３００μｍであることがより好ましく、５０〜１５０μｍであることが特に好ましい。

また、第１光拡散部を形成するルーバー構造は、フロントライト部からの入射光をより光拡散させる観点から、板状領域の傾斜角を変化させていることが好ましい。さらには、当該変化後の傾斜角が、反射部に向かって（Ｚ軸負方向に）増加するように傾斜角を変化させていることがより好ましい。傾斜角が変化するルーバー構造としては、ルーバー構造の厚さ方向の中位に屈曲部を有する構造、あるいはルーバー構造が重複している重複構造を有する構造が例示される。

屈曲部を有するルーバー構造とは、図６Ａに示すように、高屈折率部１３および低屈折率部１４が厚さ方向に断続することなく連続し、屈曲部の上側と下側で傾斜角が変化しているものをいう。

また、重複構造を有するルーバー構造とは、図６Ｂに示すように、第１光拡散部１１の厚さ方向の途中で、傾斜角の異なるルーバー構造を形成し、厚さ方向上側のルーバー構造の下端と、厚さ方向下側のルーバー構造の上端とが、互いに入り組んだ重複構造を形成するものをいう。

屈曲部あるいは重複構造を有するルーバー構造からなる第１光拡散部を用いる場合、当該ルーバー構造の上側（フロントライト部側）の傾斜角は、このような構造を有さない上述のルーバー構造と同様であることが好ましい。すなわち、上側の傾斜角は、φ１の範囲を満足することが好ましい。

一方、このような構造を有するルーバー構造の下側の傾斜角は、上側の傾斜角（φ１）よりも１°以上大きくなることが好ましく、３°以上大きくなることがより好ましく、５°以上大きくなることが特に好ましい。これにより、光拡散をより広げることができる。

また、このような構造を有するルーバー構造の下側の傾斜角は、上側の傾斜角からの増加幅が２０°以下であることが好ましく、１０°以下であることがより好ましく、８°以下であることが特に好ましい。これにより、上側のルーバー構造と下側のルーバー構造で拡散光が重なりを有するため、より光量の大きな拡散光を第２光拡散部へ導くことが可能となる。

さらに、屈曲部を有するルーバー構造と、重複構造を有するルーバー構造とを組み合わせてもよい。このような構造としては、図６Ｃに示すルーバー構造が例示される。図６Ｃにおいては、厚さ方向上側のルーバー構造の下端と、厚さ方向下側のルーバー構造の上端とが互いに入り組んでおり、かつ厚さ方向下側のルーバー構造が屈曲部を有している。

（２．３．２．第１光拡散部の光拡散特性）
本実施形態では、第１傾斜角φ１を上記の範囲とすることにより、第１光拡散部への入射光の第１入射角θ１ｉｎが上記の範囲内であれば、第１光拡散部からの出射光が拡散光として得られる。しかも当該拡散光の出射角（第１出射角：θ１ｏｕｔ）を、たとえば２５°以上９０°未満とすることが容易となり、さらに好ましくは３０°以上８０°以下とすることが容易となる。

また、第１光拡散部をルーバー構造で構成し、その第１傾斜角φ１を上記の範囲とすることにより、フロントライト部から出射される光を拡散光として反射部に導光することができる。

（２．４．第２光拡散部）
第２光拡散部は、第２光拡散部のフロントライト部と反対側の面に導光された反射光をフロントライト部側の面から等方性拡散光として出射する役割を有している。しかも、この等方性拡散光は、光拡散フィルムの法線付近に拡散領域を有し、かつ当該拡散領域の幅が広い。

図３に示すように、反射部で正反射した反射光Ｌｒは、第２光拡散部１２の反射部側の面に第２入射角θ２ｉｎで入射する。入射した光は、第２光拡散部１２により拡散され、第２光拡散部１２のフロントライト部側の面から第２出射角θ２ｏｕｔで出射される。

（２．４．１．第２光拡散部の内部構造）
本実施形態では、第２光拡散部１２はカラム構造を有している。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、カラム構造は、屈折率が相対的に低い領域１７中に、屈折率が相対的に高い複数の柱状物１６を第２光拡散部の厚み方向に林立させてなる構造である。

なお、図７Ａにおいては、フロントライト部と、カラム構造の柱状物との位置関係を示すために、フロントライト部も図示している。

また、フロントライト部が矩形状である場合、第２光拡散部１２において、前記カラム構造の柱状物が、フロントライト部の光源部配置側の一辺に平行に林立し、かつ当該一辺に垂直な方向に傾斜して配置されていることが好ましい。言い換えるならば、第２光拡散部１２は、カラム構造の柱状物が、フロントライト部から離れる方向側（Ｘ軸正方向側）に傾斜し、かつ、フロントライトの幅方向に平行になるように（Ｙ軸方向に）配置されていることが好ましい。

第２光拡散部１２がカラム構造を有することにより、図８Ａおよび８Ｂに示すように、反射光Ｌｒは、第２光拡散部において拡散され、第２入射角の範囲以外の角度で入射する反射光Ｌｒ’は、第２光拡散部においてあまり拡散されずに透過する。すなわち、入射光の透過および拡散に関して、入射角依存性が存在する。

第２光拡散部のフロントライト部側の面から出射する光は、第２光拡散部の面と平行な面において等方的に広がる。具体的には、図８Ａに示すように、第２光拡散部の面と平行な面において、円形状の等方性拡散領域ＩＤが得られる。

ただし、カラム構造の入射角依存性は、ルーバー構造の入射角依存性よりも弱いので、等方性を有する拡散領域ＩＤが得られない入射角範囲で入射する光であっても、第２光拡散部により若干拡散される。このような場合には、図４Ａに示すような点状の透過領域Ｔではなく、出射光が特定の方向に拡散された三日月状の透過領域Ｔが得られる。

なお、図８Ａでは、上方側が反射部側であり、下方側がフロントライト部側である。

図８Ｂに示すように、柱状物の傾斜方向は、第１光拡散部１１のルーバー構造を構成する板状領域の傾斜方向と逆方向であることが好ましい。本実施形態では、第２光拡散部１２の表面の法線と柱状物とがなす角を第２傾斜角φ２とすると、第２傾斜角φ２は−３０°以上０°未満であることが好ましく、−２０°以上−１°以下とすることがより好ましく、−１０°以上−３°以下とすることが特に好ましい。これにより、第１光拡散部１１からの出射光は、第２光拡散部１２で拡散させずに、反射部からの反射光を等方性拡散させることが容易となる。

柱状物を規定する他のパラメータは、第２傾斜角φ２を満たすことにより反射光を拡散できれば、特に制限されないが、たとえば、以下のようにすることが好ましい。

屈折率が相対的に高い柱状物１６の屈折率と、屈折率が相対的に低い領域（媒体物１７）の屈折率との差を０．０１以上の値とすることが好ましい。柱状物の屈折率と、媒体物の屈折率との差は大きい程好ましいが、カラム構造を形成可能な材料を選定する観点から、０．３程度が上限であると考えられる。

また、柱状物の断面における最大径を０．１〜１５μｍとすることが好ましく、０．５〜１０μｍとすることがより好ましく、１〜５μｍとすることが特に好ましい。なお、柱状物の断面形状については、特に限定されるものではないが、たとえば、円、楕円、多角形、異形等とすることが好ましい。

また、柱状物のフィルム法線方向の長さ（厚さ）を５〜４９５μｍの範囲内の値とすることが好ましく、５０〜３５０μｍの範囲内の値であることがより好ましく、１００〜２５０μｍの範囲内の値であることが特に好ましい。なお、カラム構造は、第２光拡散部の膜厚方向において両主面に達する部分にまで形成されていなくてもよい。

また、柱状物間における距離、すなわち、隣接する柱状物におけるスペースＰを０．１〜１５μｍとすることが好ましく、０．５〜１０μｍとすることがより好ましく、１〜５μｍとすることが特に好ましい。

また、第２光拡散部を形成するカラム構造は、反射部からの反射光をより広い範囲で拡散させる観点から、柱状物の傾斜角を変化させていることが好ましい。さらには、当該変化後の傾斜角が、フロントライト部に向かって（Ｚ軸正方向に）増加するように傾斜角を変化させていることがより好ましい。傾斜角が変化するカラム構造としては、カラム構造の柱状物の厚さ方向の中位に屈曲部を有する構造、あるいは柱状物が重複している重複構造を有する構造が例示される。

屈曲部を有するカラム構造とは、図９Ａに示すように、柱状物１６が厚さ方向に断続することなく連続し、屈曲部の上側と下側で傾斜角が変化しているものをいう。

また、重複構造を有するカラム構造とは、図９Ｂに示すように、第２光拡散部１２の厚さ方向の途中で、傾斜角の異なるカラム構造を形成し、厚さ方向上側の柱状物の下端と、厚さ方向下側の柱状物の上端とが、互いに入り組んだ重複構造を形成するものをいう。

屈曲部あるいは重複構造を有するカラム構造からなる第２光拡散部を用いる場合、当該カラム構造の下側（反射部側）の傾斜角は、このような構造を有さない上述のカラム構造と同様であることが好ましい。すなわち、下側の傾斜角は、φ２の範囲を満足することが好ましい。

一方、このような構造を有するカラム構造の上側（フロントライト部側）の傾斜角は、下側の傾斜角（φ２）よりも、１°以上大きいことが好ましく、２°以上大きいことがより好ましく、３°以上大きいことがさらに好ましい。また、上側の傾斜角は、下側の傾斜角からの増加幅が３０°以下であることが好ましく、２０°以下であることがより好ましく、１０°以下であることが特に好ましい。

さらに、屈曲部を有するカラム構造と、重複構造を有するカラム構造とを組み合わせてもよい。このような構造としては、図９Ｃに示すカラム構造が例示される。図９Ｃにおいては、厚さ方向上側のカラム構造の下端と、厚さ方向下側のカラム構造の上端とが互いに入り組んでおり、かつ厚さ方向下側のカラム構造が屈曲部を有している。

（２．４．２．第２光拡散部の光拡散特性）
本実施形態では、第２傾斜角φ２を上記の範囲とすることにより、第２光拡散部における反射光の第２入射角θ２ｉｎの範囲を、第２光拡散部において等方性拡散光が得られる入射角の範囲と重複させることができる。その結果、当該拡散光の出射角（第２出射角：θ２ｏｕｔ）を、たとえば−９０°以上４５°以下とすることが容易となる。したがって、第２光拡散部の法線付近に広い視野角を実現できる。

（３．光拡散フィルムの製造方法）
上記で説明した光拡散フィルムは公知の方法により製造される。以下に、光拡散フィルムの製造方法を簡潔に説明する。まず、光拡散フィルム用組成物を準備する。この光拡散フィルム用組成物は、屈折率が異なる少なくとも２つの重合性化合物と、光重合開始剤と、を含む。形成するルーバー構造およびカラム構造の構造によっては、光拡散フィルム用組成物に紫外線吸収剤を含有させてもよい。

続いて、この光拡散フィルム用組成物を所定のシートに所定の方法で塗布して、塗布層を形成する。形成した塗布層にエネルギー線を照射して、ルーバー構造およびカラム構造を形成する。エネルギー線の照射方法および照射条件を制御することにより、ルーバー構造を構成する板状領域およびカラム構造を構成する柱状物を形成することができる。さらには、屈曲部を有する板状領域および柱状物も形成することができる。このような工程を経て、上記で説明した光拡散フィルムを製造することができる。

なお、光拡散フィルムの製造方法に関する詳細な説明については、本実施形態では説明しないが、たとえば、特開２０１２−１４１５９３号公報、国際公開２０１３／１０８５３９号、国際公開２０１４／１５６４２１号に開示されている内容を援用することができる。

また、本実施形態に係る光拡散制御積層体は、上記で製造される光拡散フィルムと、フロントライト部とを透明な粘着剤等を介して接着することにより得られる。光拡散フィルムとフロントライト部との間には、上述した所定の層が形成されていてもよい。

さらに、本実施形態に係る反射型表示体は、上記の光拡散制御積層体と、表示部と、反射部とを透明な粘着剤等を介して接着することにより得られる。

（４．本実施形態における効果）
本実施形態では、光拡散フィルムを、ルーバー構造を有する第１光拡散部と、カラム構造を有する第２光拡散部とから構成し、フロントライト部からの光が第１光拡散部で拡散するようにしている。フロントライト部からの光が大角度で入射する第１光拡散部は、出射光の出射角が、フロントライトからの光の入射角よりも小さい領域を含む拡散光となる。すなわち、反射部に十分導光できるように板状領域の傾斜角が制御されている。第１光拡散部がこのような構成を有していることにより、フロントライトからの光の大部分を、第２光拡散部に導光することができる。

第２光拡散部では、カラム構造を構成する柱状物の傾斜方向がルーバー構造を構成する板状領域の傾斜方向に対して逆方向となっている。すなわち、板状領域の傾斜角はプラスであるが、柱状物の傾斜角はマイナスである。その結果、フロントライト部から出射された光が反射光となり、第２光拡散部のフロントライト部側の面から出射される光を等方性拡散光とすることができる。

柱状物の傾斜方向と板状領域の傾斜方向とを逆方向とすることにより、第１光拡散部から出射された光は、第２光拡散部の拡散領域外に入射するので、第１光拡散部から出射された光が第２光拡散部から出射する際には、図８Ａに示すように、若干の光拡散を伴いながら透過する。第２光拡散部から出射した光は、反射部で正反射して反射光となり、再び、第２光拡散部に入射する。

反射光は、第２光拡散部の拡散領域内に入射するので、反射光が第２光拡散部から出射する際には、図８Ａに示すように、等方性拡散光が得られる。

なお、この等方性拡散光は、再び、第１光拡散部に入射するものの、第１光拡散部の拡散領域外に入射するので、図４Ａに示すように、等方性拡散光のまま透過し、観察者に向かう。

したがって、第１光拡散部および第２光拡散部を有する光拡散フィルムにより、フロントライトからの光の大部分を、反射型表示体の正面付近（光拡散フィルムの法線付近）あるいはその下方側（光源部とは反対方向）に拡散出射する反射光として利用することができる。その結果、表示光を明るくすることができ、しかも視認可能な角度（視野角）を広くすることができる。

また、フロントライト部からの光を反射部側に導光するために用いる第１光拡散部を、所定の傾斜方向および傾斜角を有するルーバー構造とすることにより、フロントライト部からの光を利用せず、外光を利用する場合には、外光を拡散させずに透過させるので、第２光拡散部により、外光を等方性拡散光とすることができる。なお、第１光拡散部をカラム構造とした場合には、第２光拡散部からの出射光（等方性拡散光）が、若干光拡散され、図８Ａに示すような三日月状の拡散光となってしまい、好ましくない。

したがって、上述の構成の光拡散制御積層体を含む反射型表示体は、フロントライトを使用しない昼間の明るい時間帯においても、大角度領域からの太陽光や室内光を有効に利用できる。そのため、当該反射型表示体を天地面に垂直に近い状態にしても十分な反射光を得て、鮮明な画像を視認することができる。

ところで、スマートフォン、屋外用テレビ等の表示部として、反射型表示体を用いる場合、視野角が狭くても、観察者が表示光を見やすい角度に表示部を調整することができるので、視野角が狭いことは致命的ではない。

一方、デジタルサイネージ用途に反射型表示体を用いる場合、表示体が固定されており、観察者自身が見やすい角度に調整することは困難である。さらに、サイネージ用途では、多数の人間に表示内容を視認してもらう必要があり、視野角が広いことは必須である。

したがって、本実施形態に係る反射型表示体は、反射型液晶表示装置、電子ペーパー等だけでなく、サイネージ用途の表示部としても好適である。本実施形態に係る反射型表示体を用いることにより、外光利用時、フロントライト点灯時のどちらの場合であっても、表示光の視認性は良好である。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の態様で改変しても良い。

以下、実施例を用いて、発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実験例１）
[正面方向への反射光の明るさ評価]
後述する各例で作製した光拡散フィルムに対し、第１光拡散部のル―バー構造の傾斜方向から、蛍光灯光源からの光を入射角５０°で入射させ、試料の正面方向（光拡散フィルムの法線方向）の写真を撮影すると共に試料の正面方向の輝度を輝度計（コニカミノルタ社製、商品名「ＬＳ―１１０」）にて測定した。入射光の入射角は、蛍光灯光源の位置と試料との距離関係から算出した。なお、第１光拡散部のルーバー構造を有しない比較例１の光拡散フィルムは、カラム構造の配置が実施例１と同様になるように配置して測定した。また、比較例２の光拡散フィルムは、ルーバー構造およびカラム構造を有しないため、任意方向から入射角５０°で同様に光を入射させ同様に測定した。結果は表１に示す。

[画像ボケの評価]
後述する各例で得られた反射型表示体の試料を光学顕微鏡にセットし、暗所にて種々の方向から光を入射させた際の画像のボケを観察し、試料ごとに比較した。どのような方向から光を入射させても画像のボケが観察されなかった場合を○とし、少なくとも１方向からの光の入射でボケが観察された場合を×とした。結果は表１に示す。

[実施例１]
４ポイントの印字を施した厚み１００μｍのＯＨＰ用シートを、その印字面側が対向するように、透明粘着剤を介して、ＪＤＳＵ社製ミラー（BV2, 1.1mm厚）のアルミ蒸着面に貼り付けて、印字層を作製した。すなわち、当該印字層は、ＯＨＰ用シートと粘着剤層とから構成され、その合計厚み、つまり鏡面から第２光拡散部に接する表面までの距離を２００μｍとした。

印字層の上に、厚み２００μｍであり、図９Ｃに示すカラム構造を有する光拡散フィルム（第２光拡散部）を厚みが２５μｍの透明粘着剤を介して積層した。さらに、カラム構造を有する光拡散フィルムの上に、厚み１３０μｍであり、柱状物の傾斜方向と逆方向に板状領域を傾斜させた図４Ｂに示すルーバー構造を有する光拡散フィルム（第１光拡散部）を厚みが２５μｍの透明粘着剤を介して積層し、実施例１に係る反射型表示体の試料を得た。

ここで、前記カラム構造を有する光拡散フィルム、及び、前記ルーバー構造を有する光拡散フィルムについて、光学顕微鏡により断面形状を観察した。結果、前記カラム構造を有する光拡散フィルムは、図９Ｃの断面形状を有し、両表面近傍にまで柱状物が存在していた。そして、ミラー（反射部）に最も近い部分の傾斜角は、−６．４°であり、光源（フロントライト）に最も近い部分の傾斜角は０°であった。

一方、前記ルーバー構造を有する光拡散フィルムは、図４Ｂの断面形状を有し、両表面近傍にまで板状領域が形成されており、その傾斜角度は、２５°であった。

また、カラム構造における柱状物の最大径、及び、スペースはいずれも１．５μｍであった。ルーバー構造における板状領域の幅およびスペースはいずれも１．５μｍであった。得られた反射型表示体に対し、上記の評価を行った。結果を表１に示す。

[実施例２]
実施例１のルーバー構造を有する光拡散フィルム（第１光拡散部）を、断面形状が図４Ｂであり、厚みが１３０μｍであり、傾斜角度が４５°となるルーバー構造を有する光拡散フィルムに変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例２に係る反射型表示体の試料を作製した。得られた反射型表示体に対し、上記の評価を行った。結果を表１に示す。

[実施例３]
実施例１のルーバー構造を有する光拡散フィルム（第１光拡散部）を、厚みが１５０μｍであり、図６Ａに示すルーバー構造を有する光拡散フィルムに変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例３に係る反射型表示体の試料を作製した。なお、当該ルーバー構造を有する光拡散フィルムの光源（フロントライト）側の傾斜角は、２５°であり、ミラー（反射部）側の傾斜角は３２°であった。得られた反射型表示体に対し、上記の評価を行った。結果を表１に示す。

［比較例１］
実施例１のルーバー構造を有する光拡散フィルム（第１光拡散部）を形成しない以外は、実施例１と同様にして、比較例１に係る反射型表示体の試料を作製した。得られた反射型表示体に対し、上記の評価を行った。結果を表１に示す。

［比較例２］
アクリル系粘着剤１００質量部と平均粒径４．５μｍのスチレン粒子４質量部とを酢酸エチルで希釈して、よく撹拌混合した後、剥離シート上に塗布・乾燥し、厚さ２００μｍの光拡散粘着剤層を有する光拡散フィルムを作製した。

当該光拡散フィルムの剥離シートを除去し、第１光拡散部と第２光拡散部を有する光拡散フィルムに換えて用いる以外は、実施例１と同様にして反射型表示体を作製し、上記の評価を行った。結果を表１に示す。

表１より、光拡散フィルムが、第１光拡散部を有していない場合、および、微粒子拡散系の光拡散フィルムを用いる場合には、表示像が暗いことが確認できた。また、第１光拡散部や第２光拡散部を有する光拡散フィルムは、微粒子拡散系の光拡散フィルムより画像のボケ防止に優れることも確認できた。

１… 反射型表示体
１０… 光拡散フィルム
１１… 第１光拡散部
１２… 第２光拡散部
２０… フロントライト部
３０… 表示部
４０… 反射部
５０… 光拡散制御積層体

Claims (6)

1. フロントライト部と、前記フロントライト部からの出射光が入射する第１光拡散部と、を有し、
   前記第１光拡散部は、屈折率が相対的に低い領域中において、前記第１光拡散部の主面に沿った任意の一方向に沿って、屈折率が相対的に高い板状物を交互に平行配置してなるルーバー構造を有し、
   前記第１光拡散部の表面の法線と、前記第１光拡散部への入射光とがなす角度を第１入射角とした場合に、第１入射角の範囲が４０°以上９０°未満であり、
   前記第１光拡散部からの出射光が拡散光として得られる入射角の範囲が、前記第１入射角の範囲を含み、
   前記板状領域は、前記第１光拡散部の表面の法線に対して傾斜しており、前記第１光拡散部の表面の法線と、前記フロントライト部に最も近い前記板状領域とがなす角度を第１傾斜角とした場合に、前記第１傾斜角が１５°以上５０°以下であることを特徴とする光拡散制御積層体。
2. 前記第１光拡散部において、前記第１光拡散部の表面の法線と、前記板状領域とがなす傾斜角が、前記第１光拡散部の前記フロントライト部側の面からその反対側の面に向けて、増加することを特徴とする請求項１に記載の光拡散制御積層体。
3. 前記光拡散制御積層体は、光を反射する反射部と、前記反射部で反射した反射光が入射する第２光拡散部と、を有し、
   前記第２光拡散部は、屈折率が相対的に低い領域中に、前記第２光拡散部の厚み方向に、屈折率が相対的に高い複数の柱状物を林立させてなるカラム構造を有し、
   前記第２光拡散部の表面の法線と、前記第２光拡散部の前記フロントライト部と反対側の面への反射光とがなす角度を第２入射角とした場合に、前記第２入射角の範囲が、前記第２光拡散部からの出射光が拡散光として得られる入射角の範囲と重複し、
   前記柱状物は、前記第２光拡散部の表面の法線に対して傾斜している傾斜部を有し、前記第２光拡散部の表面の法線と、前記反射部に最も近い傾斜部とがなす傾斜角が−３０°以上０°未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の光拡散制御積層体。
4. 前記第２光拡散部において、前記第２光拡散部の表面の法線と、前記傾斜部とがなす傾斜角が、前記第２光拡散部の前記反射部側の面から前記フロントライト部側の面に向けて、増加することを特徴とする請求項３に記載の光拡散制御積層体。
5. 前記第１光拡散部および前記第２光拡散部の合計厚みが１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３または４に記載の光拡散制御積層体。
6. 請求項１または２に記載の光拡散制御積層体および反射部、または、請求項３から５のいずれかに記載の光拡散制御積層体、並びに、表示部を有する反射型表示体。

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