JPH1073808A - 光拡散シート、これを用いた投写型スクリーンおよび液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 背面投写型テレビジョンに用いた場合にはモ
アレを発生させることがなく、前面投写型テレビジョン
に用いた場合には水平方向の視野角と垂直方向の視野角
とをそれぞれ独立して設定することが可能であり、ま
た、液晶表示装置に用いた場合には画像のコントラスト
低下を抑制しながら視野角を拡大することができる光拡
散シートを提供すること。 【解決手段】 透明フィルム１の表面に第１の光拡散層
２が設けられ、該第１の光拡散層２の表面に第２の光拡
散層３が設けられた、透明フィルム１に２層の光拡散層
が積層された光拡散シートであって、該第１の光拡散層
２が透明樹脂に光拡散材が含有されてなり、該第２の光
拡散層３が表面に周期的な凹凸構造が形成された透明樹
脂からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投写型スクリーン、
液晶表示装置などに用いられる光拡散シートに関する。
本発明の光拡散シートは、液晶パネルの画像をスクリー
ンに投影し、映像を観察する投写型テレビジョン用の背
面投写型スクリーンまたは前面投写型スクリーンに用い
ることが好ましい。また、本発明の光拡散シートは、液
晶パネルの画像を直接に観視する液晶表示装置に用いる
ことが好ましい。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＲＴ投写型のテレビジョンに代
わるテレビジョンとして、液晶パネルの画像を、背面投
写型スクリーンまたは前面投写型スクリーンに投写レン
ズで拡大して表示する投写型のテレビジョンが広く用い
られるようになっている。このような投写型テレビジョ
ン用の背面投写型スクリーンとしては、透明なプラスチ
ック板の表面にレンチキュラーレンズが形成されたレン
チキュラーレンズシートを備えたスクリーンが一般的に
使用されている（特開平５−６１１２０号公報などを参
照）。また、投写型テレビジョン用の前面投写型スクリ
ーンとしては、スクリーンの表面にプラスチック、ガラ
スなどのビーズが塗布されたものが一般的に用いられて
いる。

【０００３】一方、液晶表示装置がパーソナル・コンピ
ュータ、ワードプロセッサなどの情報機器の表示装置と
して近年広く利用されている。液晶表示装置に用いられ
ている液晶の方式としては、ツイステッド・ネマティッ
ク型（ＴＮ型）とスーパー・ツイステッド・ネマティッ
ク型（ＳＴＮ型）とが一般に挙げられる。しかし、いず
れの方式も視野角が狭いという問題がある。この問題を
解決するために、液晶パネルの観察者側にレンズアレイ
を設けて液晶パネルから出射された画像を広げるという
技術（特開昭５３−２５３９９号公報、特開昭５６−６
５１７５号公報などを参照）や、レンズアレイに替えて
光散乱板を設ける技術（特開昭６１−１４３７９１号公
報、特開昭６１−１４８４３０号公報などを参照）が知
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のレンチキュラー
レンズシートを備えた背面投写型スクリーンにおいて
は、モアレが発生するという課題がある。モアレはレン
チキュラーレンズの周期と液晶パネルの画素寸法との関
係によって生じ、液晶パネルの画素寸法が小さい場合に
発生することが多い。また、ビーズが塗布された前面投
写型スクリーンにおいては、投写された光は、塗布され
たビーズの表面でランダムな方向に拡散されてしまうこ
とから、水平方向および垂直方向のいずれか一方のみな
らず、両方向において所望の視野角を得ることは困難で
ある。

【０００５】一方、上記のように、液晶表示装置の視野
角を拡大するために液晶パネルの観察者側にレンズアレ
イを設けたものでは、レンズアレイのレンズ径が大きい
場合に、レンズアレイの周期と液晶パネルの画素寸法と
の関係によって、モアレが発生するという課題が生じ
る。このモアレを解消するためには、レンズアレイのレ
ンズ径を、液晶パネルの画素寸法よりも小さくする必要
がある。しかし、このようなレンズアレイは小型であ
り、レンズアレイを製造するために用いられる金型を作
製することが極めて困難である。また、レンズアレイに
替えて光散乱板を用いる場合には、光散乱板を作製する
ことは容易であるが、必要な視野角の範囲外にまで光が
散乱されるために、画像のコントラストが低下するとい
う課題が生じる。

【０００６】本発明はこのような課題に基づきなされた
もので、背面投写型テレビジョンに用いた場合にはモア
レを発生させることがなく、前面投写型テレビジョンに
用いた場合には水平方向の視野角と垂直方向の視野角と
をそれぞれ独立して設定することが可能であり、また、
液晶表示装置に用いた場合には画像のコントラスト低下
を抑制しながら視野角を拡大することができる光拡散シ
ートを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明の光拡散シートは、透明フィルムの表面に第１の光
拡散層が設けられ、該第１の光拡散層の表面に第２の光
拡散層が設けられた、透明フィルムに２層の光拡散層が
積層された光拡散シートであって、該第１の光拡散層が
透明樹脂に光拡散材が含有されてなり、該第２の光拡散
層が表面に周期的な凹凸構造が形成された透明樹脂から
なる。本発明の光拡散シートの概略断面図を図１に示
す。図１に示すように、本発明の光拡散シートは、透明
フィルム１の表面に第１の光拡散層２および第２の光拡
散層３が積層されている。

【０００８】本発明の光拡散シートは、光拡散材が含有
された光拡散層と周期的な凹凸構造を有する光拡散層と
の２層の光拡散層を有する。これにより、光拡散材と表
面の周期的な凹凸構造との両者が光拡散シートの光拡散
作用を果たす。このため、例えば、表面の周期的な凹凸
構造により水平方向にのみ、光拡散材により水平方向お
よび垂直方向に光を拡散させることができる。したがっ
て、光拡散材の含有量等と表面の周期的な凹凸構造の凹
凸深さ等とをそれぞれ適宜設定することにより、水平方
向および垂直方向の光拡散性をそれぞれ独立して制御す
ることができ、所望の光拡散性を得ることができる。ま
た、光拡散材が含有された光拡散層と凹凸構造を有する
光拡散層とが２層に分かれているために、光拡散材が表
面に析出することによって周期的な凹凸構造に不規則な
微小な凹凸が発生することがない。したがって、表面に
析出した光拡散材の影響により、不要な拡散光が発生す
るという現象がなくなり、また、周期的な凹凸構造によ
る拡散作用が低下することがない。

【０００９】

【発明の実施の形態】上記本発明の光拡散シートにおい
て、第１の光拡散層の厚さをｔで、第１の光拡散層に含
有される光拡散材と第１の光拡散層の透明樹脂との屈折
率の差を△ｎで、第１の光拡散層における光拡散材の重
量濃度をｃで、第１の光拡散層における光拡散材の平均
粒径をｄでそれぞれ表すとき、次式、 １０μｍ≦ｔ≦５００μｍ ０．０１≦△ｎ≦０．１２ ３重量％≦ｃ ４μｍ≦ｄ≦３０μｍ を満足することが好ましい。

【００１０】第１の光拡散層の厚さが上記の範囲にある
ことにより、十分な光拡散性能を得ることができ、第１
の光拡散層をスピンコーティング法などの通常のコーテ
ィング法により設けることができる。光拡散材と透明樹
脂との屈折率の差が０．０１以上であることにより、光
拡散材の含有量をあまり多くしないでも高い光拡散性能
を得ることができる。光拡散材の含有量が多いと、第１
の光拡散層を構成する透明樹脂の粘度が高くなり、コー
ティングが困難となるが、上記の通り、光拡散材と透明
樹脂との屈折率の差が０．０１以上であればコーティン
グが容易である。しかも上記屈折率の差が０．１２以下
であることにより、光拡散材の含有量が少なすぎること
によって透けることにより、ホットスポットが発生する
ことを防ぐことができる。また、十分な光拡散性能を得
るために、光拡散材の濃度は３重量％以上であることが
好ましい。さらに、光拡散材の平均粒径が４μｍ以上で
あることにより、色温度特性を高くすることができ、し
かも光拡散材の平均粒径が３０μｍ以下であることによ
り、十分な光拡散特性が確保され、スピンコーティング
法などの通常のコーティング法によるコーティング処理
が容易である。

【００１１】また、第２の光拡散層の表面に設けられた
周期的な凹凸構造のピッチをｐで表すとき、次式、 １μｍ≦ｐ≦６００μｍ を満足することが好ましい。周期的な凹凸構造のピッチ
が１μｍ以上であることにより、光の回折現象による着
色の問題が生じない。また、周期的な凹凸構造のピッチ
が６００μｍ以下であることにより、光拡散シートを投
写型スクリーンまたは液晶表示装置に用いた場合に、該
周期的な凹凸構造の周期と液晶パネルの画素寸法との関
係によって、モアレが発生することが少ない。

【００１２】なお、本発明の光拡散シートにおいては、
第１の光拡散層の厚さ、屈折率の差、光拡散材の重量濃
度および光拡散材の平均粒径がそれぞれ上記の式を満足
し、かつ、第２の光拡散層の表面に設けられた周期的な
凹凸構造のピッチが上記の式を満足することがより好ま
しい。

【００１３】本発明の光拡散シートにおける透明フィル
ムには、偏光フィルムを用いることができる。偏光フィ
ルムの表面に光拡散材が含有された光拡散層と周期的な
凹凸構造を有する光拡散層との２層の光拡散層が形成さ
れた光拡散シートを投写型スクリーンに用いると、画像
のコントラストを低下させる原因となる照明の光などの
一部が偏光フィルムで吸収されることから、投写型スク
リーン上の画像のコントラストを向上させることができ
る。また、偏光フィルムの表面に２層の光拡散層が形成
された光拡散シートを液晶表示装置に用いると、部品点
数の削減が可能となる。

【００１４】ここで、上記のフィルム、第１の光拡散層
の透明樹脂または第２の光拡散層の透明樹脂は、透過率
が若干低い半透明のものであっても良い。また、第１の
光拡散層および第２の光拡散層を構成する透明樹脂に
は、紫外線硬化型樹脂を用いることができる。上記第２
の光拡散層の表面に形成される周期的凹凸構造の形状
は、断面形状が正弦波状、円弧状、楕円弧状、台形波
状、三角波状などの１次元格子パターン、または、これ
らの断面形状をもつ２次元の格子パターンとすることが
できる。

【００１５】上記の光拡散シートにおける周期的な凹凸
構造が透明板とは反対側にあるように、上述した光拡散
シートと、プラスチック、ガラスなどからなる透明板と
を積層することにより、背面投写型スクリーンを構成す
ることができる。ここで、光拡散シートと透明板とを積
層するためには、粘着剤、接着剤等で貼り合わせれば良
い。

【００１６】また、上記光拡散シートにおける周期的な
凹凸構造が光反射層とは反対側にあるように、上述した
光拡散シートと、アルミニウム膜などによる光反射層
と、プラスチックなどからなる支持シートとを積層する
ことにより、前面投写型スクリーンを構成することがで
きる。

【００１７】光源、第１の偏光板、液晶パネル、第２の
偏光板および上述した光拡散シートをこの順で配置し、
上記光拡散シートにおける周期的な凹凸構造を液晶パネ
ルとは反対側にあるように光拡散シートを配置すること
によって液晶表示装置を構成することができる。光拡散
材の粒径は一般に液晶パネルの画素寸法に比べて極めて
小さいので、周期的な凹凸構造の周期が液晶パネルの画
素寸法より小さくなるようにすればモアレの発生を効果
的に防止することができる。

【００１８】また、光源、第１の偏光板、液晶パネルお
よび透明フィルムに偏光フィルムを用いた光拡散シート
をこの順で配置し、上記光拡散シートにおける周期的な
凹凸構造を光源とは反対側にあるように光拡散シートを
配置することによって、液晶表示装置を構成することが
できる。このように偏光フィルムの表面に光拡散層を形
成することにより、部品点数が削減され、液晶パネルへ
の貼り付けが容易になり、液晶表示装置の製造工程を簡
略化することができる。

【００１９】

【実施例】図面に沿って、本発明の実施例について説明
する。

【００２０】実施例１ 本発明の光拡散シートの第１の実施例について、図１に
沿って説明する。透明フィルム１には厚さが１９０μｍ
のトリアセチルセルロースフィルム（ＴＡＣフィルム）
を用いた。透明な樹脂としてアクリル系紫外線硬化樹脂
を用い、この樹脂に直径が１２μｍのスチレン系ビーズ
からなる光拡散材を、重量濃度が２０重量％になるよう
に添加して混合液を作製した。この混合液を透明フィル
ム１の表面にロールコータを用いて厚さが１００μｍに
なるように塗布し、紫外線を照射することで、第１の光
拡散層２を形成した。次いで、第１の光拡散層２の表面
に上記のアクリル系紫外線硬化樹脂をロールコータを用
いて厚さが５０μｍになるように塗布して紫外線硬化樹
脂層を形成した。最後に、格子ピッチが２０μｍ、格子
深さが１０μｍであり、断面形状が円弧状である周期的
な凹凸構造が１方向に形成された表面を有するＮｉスタ
ンパを用意し、このＮｉスタンパを紫外線硬化樹脂層に
押しつけたまま紫外線を照射して表面に凹凸構造を有す
る第２の光拡散層３を形成した。

【００２１】この光拡散シートでは、第１の光拡散層中
の光拡散材が第２の光拡散層表面の周期的な凹凸構造の
表面形状を乱すということがなかったため、第２の光拡
散層における周期的な凹凸構造による光拡散性能が設計
上の値より低下したり、不要な拡散光が発生することが
なかった。また、得られた光拡散シートでは、上記の周
期的な凹凸構造の方向とは垂直な方向（図１における左
右方向に相当する。）において、上記の周期的な凹凸構
造の方向と平行な方向に比べて光拡散性が高く、２つの
方向の光拡散性能を独立して設定できることが確認され
た。

【００２２】実施例２ 光拡散シートを背面投写型スクリーンに用いた例につい
て、図２に沿って説明する。ここでは、実施例１のよう
にして作製した光拡散シートを、厚さが２ｍｍのアクリ
ル樹脂からなる透明板４に粘着剤を用いて貼り付けて背
面投写型スクリーンを作製した。図２に示す背面投写型
テレビジョンは、光源５、光源５の出射光を観察側に反
射する反射器６、出射光をほぼ平行な光に変えるレンズ
群７、液晶パネル８、２枚の偏光板９および液晶パネル
８から出射された画像を拡大投写する投写レンズ群１０
で構成される。ここで、光拡散シートの方向は、第２の
光拡散層３の表面の周期的な凹凸構造の凹凸と平行な方
向および垂直な方向がそれぞれ液晶パネル８における画
素の垂直方向および水平方向と平行になるように配置し
た。

【００２３】この背面投写型スクリーンについて、光源
とは反対の側（図２に示すＡの方向）から視野角を測定
し、例えば、水平方向において４０゜、垂直方向におい
て１０゜というように、水平方向および垂直方向で視野
角を異ならせることができることを確認した。また、モ
アレの観察を行ったが、モアレは観察されなかった。

【００２４】実施例３ 本発明の光拡散シートの第３の実施例について、図３に
沿って説明する。基材となる透明フィルム１１には、Ｔ
ＡＣフィルム、一軸延伸後にヨウ素が含浸されたポリビ
ニルアルコールフィルム（ＰＶＡフィルム）およびＴＡ
Ｃフィルムが順次積層された構成を有し、厚さが１８８
μｍの偏光フィルムを用いた。実施例１と同様に、アク
リル系紫外線硬化樹脂に直径が１２μｍのスチレン系ビ
ーズからなる光拡散材を重量濃度が２０重量％になるよ
うに添加した混合液を作製した。この混合液を偏光フィ
ルム１１の表面にロールコータを用いて厚さが１００μ
ｍになるように塗布し、紫外線を照射することで、第１
の光拡散層１２を形成した。次いで、上記のアクリル系
紫外線硬化樹脂を第１の光拡散層１２の表面にロールコ
ータを用いて厚さが５０μｍになるように塗布して紫外
線硬化樹脂層を形成した。最後に、格子ピッチが１００
μｍ、格子深さが５０μｍであり、断面形状が円弧状で
ある周期的な凹凸構造が１方向に形成された表面を有す
るＮｉスタンパを用意し、このＮｉスタンパを紫外線硬
化樹脂層に押しつけたまま紫外線を照射して表面に凹凸
構造を有する第２の光拡散層１３を形成した。この光拡
散シートにおいても、不要な拡散光が発生することがな
く、また、水平方向および垂直方向の２つの方向の光拡
散性能を独立して設定できることが確認された。

【００２５】実施例４ 本発明の光拡散シートの第４の実施例について、図４に
沿って説明する。実施例３と同様にして作製した光拡散
シートの裏面にアルミニウム膜からなる反射層１４を形
成する。厚さが１ｍｍである塩化ビニールからなる支持
シート１５に反射層１４が支持シート側になるように粘
着剤を用いて光拡散シートを貼り付けて前面投写型スク
リーンを作製した。この前面投写型スクリーンと、光源
１６、反射器１７、レンズ群１８、液晶パネル１９、２
枚の偏光板２０および投写レンズ群２１とを組み合わせ
て前面投写型テレビジョンを構成した。ここで、光拡散
シートの方向は、第２の光拡散層１３の表面の周期的な
凹凸構造の凹凸と平行な方向および垂直な方向がそれぞ
れ液晶パネル１９における画素の垂直方向および水平方
向と平行になるように配置した。

【００２６】この前面投写型スクリーンについて、光源
とは反対の側（図４に示すＢの方向）から視野角を測定
し、例えば、水平方向において４０゜、垂直方向におい
て１０゜というように、水平方向および垂直方向で視野
角を異ならせることができることを確認した。また、モ
アレの観察を行ったが、モアレは観察されなかった。

【００２７】実施例５ 本発明の液晶表示装置の実施例について、図５に沿って
説明する。この液晶表示装置は、バックライト２２、液
晶パネル２３および２枚の偏光板２４で構成されてお
り、観察側（バックライト２２の反対面）の偏光板２４
の表面に、実施例１のようにして作製した光拡散シート
を粘着剤で貼り付けた。ここで、光拡散シートの方向
は、第２の光拡散層３の表面の凹凸構造の凹凸と平行な
方向および垂直な方向がそれぞれ液晶パネル２３の垂直
方向および水平方向と平行になるように配置した。

【００２８】このように構成することにより、該光拡散
シートを用いない場合には、例えば、水平方向に３０
゜、垂直方向に１２゜であつた液晶表示装置の視野角
を、上記の光拡散シートを貼り付けることで、水平方向
には４６゜、垂直方向には１７゜に拡大することができ
ることを確認した。

【００２９】

【発明の効果】本発明の光拡散シートは水平方向と垂直
方向の光拡散性能をそれぞれ独立して設定することがで
きる。この光拡散シートは、液晶パネルとの間にモアレ
を発生させることのない背面投写型スクリーンや、水平
方向と垂直方向の視野角をそれぞれ独立して設定可能な
前面投写型スクリーンに用いることができる。また、こ
の光拡散シートを液晶表示装置に用いると、モアレの発
生や画像のコントラスト低下という問題を生じることな
く、視野角を拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光拡散シートの一例の構成図である。

【図２】光拡散シートを用いた投写型スクリーンの一例
を示す構成図である。

【図３】本発明の光拡散シートの他の一例の構成図であ
る。

【図４】光拡散シートを用いた投写型スクリーンの他の
一例を示す構成図である。

【図５】光拡散シートを用いた液晶表示装置の一例を示
す構成図である。

【符号の説明】

１ 透明フィルム ２，１２ 第１の光拡散層 ３，１３ 第２の光拡散層 ４ 透明板 ５，１６ 光源 ６，１７ 反射器 ７，１８ レンズ群 ８，１９ 液晶パネル ９，２０ 偏光板 １０，２１ 投写レンズ群 １１ 偏光フィルム １４ 反射層 ２２ バックライト ２３ 液晶パネル ２４ 偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 克彦 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明フィルムの表面に第１の光拡散層が
   設けられ、該第１の光拡散層の表面に第２の光拡散層が
   設けられた、透明フィルムに２層の光拡散層が積層され
   た光拡散シートであって、該第１の光拡散層が透明樹脂
   に光拡散材が含有されてなり、該第２の光拡散層が表面
   に周期的な凹凸構造が形成された透明樹脂からなる光拡
   散シート。
2. 【請求項２】 第１の光拡散層の厚さをｔで、第１の光
   拡散層に含有される光拡散材と第１の光拡散層の透明樹
   脂との屈折率の差を△ｎで、第１の光拡散層における光
   拡散材の重量濃度をｃで、第１の光拡散層における光拡
   散材の平均粒径をｄでそれぞれ表すとき、次式、 １０μｍ≦ｔ≦５００μｍ ０．０１≦△ｎ≦０．１２ ３重量％≦ｃ ４μｍ≦ｄ≦３０μｍ を満足する請求項１記載の光拡散シート。
3. 【請求項３】 第２の光拡散層の表面に設けられた周期
   的な凹凸構造のピッチをｐで表すとき、次式、 １μｍ≦ｐ≦６００μｍ を満足する請求項１記載の光拡散シート。
4. 【請求項４】 透明フィルムが偏光フィルムである請求
   項１記載の光拡散シート。
5. 【請求項５】 請求項１記載の光拡散シートと透明板と
   が、光拡散シートにおける周期的な凹凸構造が透明板と
   は反対側にあるように積層されてなる背面投写型スクリ
   ーン。
6. 【請求項６】 請求項４記載の光拡散シートと透明板と
   が、光拡散シートにおける周期的な凹凸構造が透明板と
   は反対側にあるように積層されてなる背面投写型スクリ
   ーン。
7. 【請求項７】 請求項１記載の光拡散シート、光反射層
   および支持シートが、光拡散シートにおける周期的な凹
   凸構造が光反射層とは反対側にあるように積層されてな
   る前面投写型スクリーン。
8. 【請求項８】 光源、第１の偏光板、液晶パネル、第２
   の偏光板および請求項１記載の光拡散シートがこの順で
   配置されており、光拡散シートにおける周期的な凹凸構
   造が液晶パネルとは反対側にあるように光拡散シートが
   配置された液晶表示装置。
9. 【請求項９】 光源、第１の偏光板、液晶パネルおよび
   請求項４記載の光拡散シートがこの順で配置されてお
   り、光拡散シートにおける周期的な凹凸構造が液晶パネ
   ルとは反対側にあるように光拡散シートが配置された液
   晶表示装置。