(57)【要約】【課題】観視条件において色度変化の発生を抑えることができる光拡散シートを提供する。【解決手段】光拡散シート１０は、６５０ｎｍの波長の光における屈折率Ｎ１６５０を有する物質によって形成されている高屈折率領域１２と、６５０ｎｍの波長の光における屈折率Ｎ２６５０を有する物質によって形成されており光反射面Ｓ３を形成する低屈折率領域１４とを含む。低屈折率領域１４は、高屈折率領域１２内に設けられている。低屈折率領域１４の光反射面Ｓ３は、光拡散シート１０の光入射面Ｓ１における入射光の光軸方向となす角が角αであり、【数１】2010117686.tif 000006を満たす。【選択図】図１
2010117686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面と光出射面とを有し、該光入射面から入射する光を拡散させる光拡散シートであって、
６５０ｎｍの波長の光における屈折率Ｎ１６５０を有する物質によって形成されている第１領域と、
６５０ｎｍの波長の光における屈折率Ｎ２６５０を有する物質によって形成されており、上記光入射面からの光を反射させて上記光出射面から出射させる光反射面を形成する第２領域とを含み、
上記第２領域は上記第１領域内に設けられており、
上記光反射面は、上記光入射面における入射光の光軸方向となす角が角αである斜面であり、上記屈折率Ｎ１６５０、上記屈折率Ｎ２６５０ならびに上記角αは、
【数１】
2010117686.tif 000005
を満たすことを特徴とする光拡散シート。
【請求項２】
上記光軸方向の或る断面における上記第２領域の形状が、光出射側に底辺を有し光入射側に頂点を有し、該頂点を通過する上記光軸方向に平行な直線が上記第２領域内を通過する三角形となっており、該三角形の斜辺が上記直線となす角が上記角αであることを特徴とする請求項１に記載の光拡散シート。
【請求項３】
上記第２領域の断面形状である上記三角形は、頂角の二等分線が上記光軸方向に平行な二等辺三角形であることを特徴とする請求項２に記載の光拡散シート。
【請求項４】
上記第２領域の断面形状である上記三角形の底辺が、上記光出射面に存在することを特徴とする請求項２または３に記載の光拡散シート。
【請求項５】
上記第２領域が可視光を吸収する物質を含むことを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の光拡散シート。
【請求項６】
電圧を液晶に印加することによって液晶の配向方向を変化させて光の透過を制御する液晶表示パネルと、
上記液晶表示パネルに光を入射させるバックライトと、
上記液晶表示パネルの光出射側面に貼り合わされている請求項１から５までの何れか１項に記載の光拡散シートとを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
上記光拡散シートの光出射側面に貼り合わされている表面散乱シートをさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る光拡散シートは、例えば液晶表示パネルのような画像表示装置の表面に貼り合わせることにより、視野角を広げるための光拡散シートおよびこれを備えた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、自発光型の表示装置ではないので、一部の反射型を除いて、表示のための光を液晶表示パネルに供給する背面照明装置（いわゆるバックライトユニット）を必要とする。液晶表示パネルの背面（観察者側とは反対側）に設けられるバックライトユニットは、エッジライト型と直下型とに大別される。エッジライト型は、導光板の側面に配置された光源（冷陰極管（ＣＣＦＴ：Cold Cathode fluorescent Tube）やＬＥＤ）から出射された光を導光板内部で伝播させるとともに液晶表示パネル側に取り出す方式である。直下型は、液晶表示パネルの背面に複数の光源を配列し、導光板を介することなく、光源から出射された光が液晶表示パネルに入射するように構成されている。
【０００３】
液晶表示パネルは、液晶表示パネルから斜めに出射する光が光学的な補償によって正面から見たときと同じように見えるように設計されている。しかし完全な補償は難しく、垂直配向（ＶＡ）の液晶表示パネルは、正面から見たときのコントラスト比特性は優れているものの、斜めから見ると正面から見たときと比べ変化感が大きい。すなわち液晶表示装置には、観察方向によって表示の見え方が異なるという問題、すなわち視野角特性が劣るという問題がある。この問題を解決するには液晶表示パネルに斜めに入射するバックライト光を遮光してしまえばよいが、そうすると斜め方向から映像を視認することができなくなってしまう。
【０００４】
表示装置の視野角特性を向上させる方法の１つとして、表示装置の観察者側に光を拡散させる層を設けることにより、斜め方向からの視認を可能にする方法が開発されている。これにより、正面から見たときの映像と斜めから見たときの映像が一緒になり、視野角の変化感のない視野角フリーの表示装置を実現している。例えば特許文献１には、所定の屈折率および所定の形状を有する複数の単位レンズを一次元または二次元方向に形成した光拡散シートを用いる方法が開示されている。この光拡散シートでは、単位レンズは入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えている。そのためこの拡散シートによれば、光出射面法線に平行な入射光を全反射し、光出射面においては反射を起こすことなく観察者側に光出射することができる。
【特許文献１】特開２００３−５０３０７号公報（２００３年２月２１日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１に記載されている光拡散シートは、リアプロジェクションスクリーンに用いられることを前提とした設計となっているため、液晶表示装置に用いられるバックライトユニットのような拡がりをもった光源に対しては有効なものとはなっていない。すなわち、全反射条件から外れてしまう角度で入射する入射光については考慮されていない。そのため斜め方向から映像を視認したときに、青みを帯びて見えてしまい、著しく表示品位が低下するという問題が生じてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、視角範囲内において出射光に青みが帯びることを抑える光拡散シートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光拡散シートは、上記課題を解決するために、光入射面と光出射面とを有し、該光入射面から入射する光を拡散させる光拡散シートであって、６５０ｎｍの波長の光における屈折率Ｎ１６５０を有する物質によって形成されている第１領域と、６５０ｎｍの波長の光における屈折率Ｎ２６５０を有する物質によって形成されており、上記光入射面からの光を反射させて上記光出射面から出射させる光反射面を形成する第２領域とを含み、上記第２領域は上記第１領域内に設けられており、上記光反射面は、上記光入射面における入射光の光軸方向となす角が角αである斜面であり、上記屈折率Ｎ１６５０、上記屈折率Ｎ２６５０ならびに上記角αは、
【０００８】
【数１】
2010117686.tif 000003
【０００９】
を満たす構成である。
【００１０】
上記構成では、６５０ｎｍの波長の光における屈折率がＮ１６５０である第１領域内に、６５０ｎｍの波長の光における屈折率がＮ２６５０である第２領域が設けられている。第２領域には、光拡散シートの光入射面から入射した光を反射させて光拡散シートの光出射面から出射させるための光反射面が形成されている。この光反射面と、光入射面における入射光の光軸方向とのなす角は角αである。ここで入射光の光軸方向とは、光拡散シートの入射面における入射光において、強度分布が最大となる角度の方向を示している。なお上記条件を満たす場合には、屈折率Ｎ２６５０は屈折率Ｎ１６５０よりも小さいものとなる。
【００１１】
６５０ｎｍの波長の光における第１領域の屈折率Ｎ１６５０、６５０ｎｍの波長の光における第２領域の屈折率Ｎ２６５０、および光反射面が光軸方向に平行な直線となす角αが上記式（１）で表される関係を満足する場合、光反射面に、第１領域側から臨界角以上の角度で入射した６５０ｎｍの波長の光は全反射されることになる。なお、後述するように、全反射と部分反射との臨界角度は、短波長になるにしたがって高角度側にシフトする。すなわち赤の光の波長である６５０ｎｍの波長の光が全反射を起こす角度では、それよりも短波長の光、例えば、緑の光である５５０ｎｍの波長の光および青の光である４５０ｎｍの波長の光も全反射を起こすことになる。
【００１２】
また屈折率Ｎ１６５０、屈折率Ｎ２６５０、および角αが上記式（１）で表される関係を満足する場合には、光反射面において全反射した６５０ｎｍの波長の光であって、光拡散シートから確実に出射し、光拡散シートから出射するときの屈折角が６０°より大きい光が存在することになる。これにより、出射面の法線に対する角度が６０°以下の視野範囲、すなわち視野角１２０°の範囲内では、光反射面において全反射した６５０ｎｍの波長の光が確実に出射される。６５０ｎｍよりも小さい波長の光についても同様であるため、この視野範囲では、赤、緑および青すべてについて全反射を起こした光が出射されている。これにより、出射光が青みを帯びた光となることを防ぐことができる。
【００１３】
また、本発明に係る光拡散シートにおいて、上記光軸方向の或る断面における上記第２領域の形状が、光出射側に底辺を有し光入射側に頂点を有し、該頂点を通過する上記光軸方向に平行な直線が上記第２領域内を通過する三角形となっており、該三角形の斜辺が上記直線となす角が上記角αであることが好ましい。
【００１４】
上記構成では、第２領域を挟んだ左右何れの方向においても色度変化の発生を抑えることができ、より高品位の表示を実現できる光拡散シートを提供することができる。
【００１５】
また、本発明に係る光拡散シートにおいて、上記第２領域の断面形状である上記三角形は、頂角の二等分線が上記光軸方向に平行な二等辺三角形であることが好ましい。
【００１６】
上記の構成では、第２領域の断面形状である三角形の頂点で交わる三角形の２つの斜辺がそれぞれ光軸方向に平行な直線となす角が互いに等しくなる。
【００１７】
上記構成によれば、三角形の一方の斜面で反射される光および他方の斜面で反射される光の経路が頂角の二等分線を対称軸として対称であるため、第２領域を挟んだ左右の色度変化の程度が等しくなる。これにより、より高品位の表示を実現できる光拡散シートを提供することができる。
【００１８】
また第１領域および第２領域の境界の形状が単純なものとなり、製造が容易となる。すなわち、量産時にも拡散性能を均一にすることが容易となる。
【００１９】
また、本発明に係る光拡散シートは、上記第２領域の断面形状である上記三角形の底辺が、上記光出射面に存在することが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、表面に所定の形状の凹部（三角形の断面形状を有する）を有する高屈折率材料層を第１領域として形成し、この凹部に低屈折率材料を充填することによって本発明に係る光拡散シートを形成することが可能となる。そのため、製造の容易な光拡散シートを提供することが可能となる。
【００２１】
また、本発明に係る光拡散シートは、上記第２領域が可視光を吸収する物質を含むことが好ましい。
【００２２】
上記構成によれば、第２領域が可視光を吸収する物質を含んでいるので、内部の迷光が吸収されることになる。これにより、光拡散シートに起因するコントラスト低下を引き起こすことがなく、また明るい環境下での視認性を改善することができる。
【００２３】
本発明に係る液晶表示装置は、上記課題を解決するために、電圧を液晶に印加することによって液晶の配向方向を変化させて光の透過を制御する液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルに光を入射させるバックライトと、上記液晶表示パネルの光出射側面に貼り合わされている上述の光拡散シートとを備えている構成である。
【００２４】
上記の構成によれば、視野角特性に悪影響を与えない入射光を主に液晶表示パネルに入射させ、液晶表示パネルを通過した光を上記本発明に係る光拡散シートで拡散させることが可能となるので、視野角改善効果を得ることができ、所定の視野角で色度変化を抑えることができる。
【００２５】
また、本発明に係る液晶表示装置は、上記光拡散シートの光出射側面に貼り合わされている表面散乱シートをさらに備えていることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、輝度が均一となり、さらに、色度変化が現れる角度がより高角度側にシフトするため、表示品位がより良好な液晶表示装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明に係る光拡散シートは、６５０ｎｍの波長の光における屈折率がＮ１６５０である第１領域と、６５０ｎｍの波長の光における屈折率がＮ２６５０である第２領域とを含み、第２領域は第１領域内に設けられており、第２領域に形成されている光反射面が光軸方向となす角が角αであり、角αおよび各屈折率が上記式（１）を満たす構成である。これにより、ディスプレイの観視条件において出射光が青みを帯びることを抑える効果を奏する光拡散シートを実現することができる。
【００２８】
また、本発明の液晶表示装置は、以上のように、本発明の光拡散シートを備えている。そのため、ディスプレイの観視条件において出射光が青みを帯びることを抑える効果を奏する液晶表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の一実施形態について、図１〜図１３に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３０】
〔液晶表示装置〕
図１は、本実施の形態における液晶表示装置１００の概略構成を模式的に示す斜視断面図である。液晶表示装置１００は、表示面から出射される光を観察者が直接観察する直視型の液晶表示装置である。
【００３１】
液晶表示装置１００は、本発明の実施形態に係る光拡散シート１０、液晶表示パネル２０、バックライトユニット３０および光学シート４０を備えている。
【００３２】
光拡散シート１０は、互いに平行な光入射面Ｓ１および光出射面Ｓ２を有し、光出射面Ｓ２を観察者側に向けて、光入射面Ｓ１を液晶表示パネル２０の観察者側の表面に向けて配置された１つの光拡散層を有している。なお、ここでは光拡散シート１０が１つの光拡散層のみで構成されている例を示しているが、光拡散層の液晶表示パネル２０側（光入射側）にベースフィルム（不図示）を設けてもよい。また、光拡散層の観察者側（光出射側）にアンチグレア層、アンチリフレクション層、ローリフレクション層または反射防止層（いずれも不図示）を設けてもよい。もちろん必要に応じて、これらの任意の２つ以上を組み合わせてもよい。
【００３３】
光拡散シート１０と液晶表示パネル２０とは接着層（不図示）を介して貼り合わせられる。液晶表示パネル２０の光入射側および観察者側の最表面には一般に偏光板が設けられているので、光拡散シート１０は、液晶表示パネル２０の観察者側の偏光板に貼り合わせられることになる。ここでは、液晶表示パネル２０に光拡散シート１０を貼り付けたもの（バックライトユニット３０を有しないもの）を液晶表示装置と呼ぶこともある。
【００３４】
なお、後述するように、液晶表示装置１００は、光拡散シート１０の光出射面Ｓ２に張り合わされている表面散乱シートをさらに備えていてもよい。
【００３５】
〔光拡散シートの構造〕
光拡散シート１０は、６５０ｎｍの波長の光における屈折率がＮ１６５０である第１物質と、６５０ｎｍの波長の光における屈折率がＮ１６５０よりも小さいＮ２６５０である第２物質とを含んで構成されている。第２物質は、光出射面Ｓ２に垂直な断面における形状が光出射面Ｓ２側に底辺を有し光入射面Ｓ１側に頂点を有し、頂角の二等分線が入射光の光軸方向に平行な二等辺三角形となる複数の低屈折率領域（第２領域）１４…を形成している。屈折率Ｎ１６５０が屈折率Ｎ２６５０よりも大きいため、高屈折率領域（第１領域）１２と低屈折率領域１４との境界、すなわち二等辺三角形の斜辺が光反射面Ｓ３に相当する。なお、この低屈折率領域１４の断面形状である二等辺三角形は、実際には頂角または底角の角が若干欠けていてもよく、このような形状も本発明の範囲に含まれる。
【００３６】
本実施の形態では、低屈折率領域１４の形態は、図１に示すように、光拡散シート１０の光出射面Ｓ２の法線方向からみたとき、複数の低屈折率領域１４…のそれぞれは水平方向に延伸する矩形であり、複数の低屈折率領域１４…は互いに平行に配列されている。この場合、光拡散シート１０は、低屈折率領域１４の延伸方向に垂直な方向であって光出射面Ｓ２に平行な方向における視野角特性を向上させることができる。
【００３７】
液晶表示装置では、用途に応じて必要な視野角が異なるものである。すなわち、広い視野角が必要な方向（視野角必要方向）に対して垂直となる方向に延伸する矩形の低屈折率領域１４が、視野角必要方向に沿って複数配列された光拡散シート１０が効果的である。一般的には水平方向の視野角が重視されており、その場合には鉛直方向に延びる矩形の低屈折率領域１４が水平方向に沿って複数配列された光拡散シート１０が効果的である。
【００３８】
なお、図２に示すように、液晶表示装置１００が２枚の光拡散シート１０Ａ・１０Ｂを備えていてもよい。ここでは、光拡散シート１０Ｂは、上記した光拡散シート１０と同様の構成であり、光拡散シート１０Ａは、水平方向に延伸する矩形の低屈折率領域１４が鉛直方向に沿って複数配列されている。このように、光拡散シート１０Ａをさらに設けることによって、水平方向および鉛直方向の両方における視野角特性を向上させることができる。
【００３９】
なお、光拡散シート１０が、低屈折率領域１４の配列方向がそれぞれ異なる複数の光拡散層が積層された構成となっていてもよい。また、複数の光拡散シート１０を重ねて設けるとともに、各光拡散シート１０に含まれる光拡散層が、低屈折率領域１４の配列方向が互いに異なっている構成となっていてもよい。
【００４０】
〔色度変化〕
ここで液晶表示パネルを斜め方向から視認したとき、特に液晶表示パネルの法線方向となす角が大きくなったときに生じ得る色度変化、特に相対的に青色強度が強くなる色度変化について図６および図７を参照して説明する。
【００４１】
図６は、光が光拡散シートに入射したときの光の経路を表す図面である。光拡散層の光入射面から入射する光の光入射面での透過率をＴ１、第１主面から入射した光の低屈折率領域との界面での反射率をＲ、低屈折率領域との界面において反射した光の光出射面での透過率をＴ２とすると、全体としての透過率Ｔは以下のようになる。
Ｔ＝Ｔ１×Ｒ×Ｔ２
ここで、Ｔ１およびＴ２は、樹脂の屈折率および光の波長によって多少の違いはあるものの大きな値の変化はない。しかしＲは部分反射であるか全反射であるかによって値の大きさが大きく異なる。また部分反射であるか全反射であるかを決定づける屈折率には波長依存性（波長分散とも称する）があり、光を透過または反射させる樹脂によって依存具合が異なる。
【００４２】
一例として高屈折率樹脂としてポリカーボネート、および低屈折率樹脂としてＰＭＭＡを用いて透過率の計算を行い、その結果を図７に示している。
【００４３】
図７は、光の入射角度を変化させ、そのときの射出角度とその透過率との関係をプロットしたグラフである。赤、緑および青の光の代表的な波長として、それぞれ６５０ｎｍ、５５０ｎｍおよび４５０ｎｍを使用している。図７に示されるように、青の光の波長がもっとも高射出角度まで高い透過率を有している。図中、急激に透過率が変化している不連続点は、高屈折率樹脂と低屈折率樹脂との界面における全反射と部分反射との境界に対応している。すなわち、図中、この不連続点となる角度より小さい射出角度の光は、上記界面において全反射を起こしており、この不連続点となる角度より大きい射出角度の光は、上記界面において部分反射を起こしている。このことは、部分反射を起こし始める臨界角度は、波長が長くなるにしたがって小さくなることを示している。
【００４４】
この場合において、射出角度がおよそ５０°からおよそ５５°の範囲では青の光（４５０ｎｍの波長の光）の透過率が高く、緑（５５０ｎｍ）および赤（６５０ｎｍ）の光の透過率が低くなっている。これは、図１３に模式的に示すように、この射出角度の範囲では、青の光のみが上記界面において全反射を起こしており、緑および赤の光は部分反射を起こしていることに起因する。これが青みを帯びて見える原因、すなわち色度変化を起こす原因である。
【００４５】
上述のように屈折率には波長依存性（波長分散とも称する）があり、光を透過または反射させる樹脂によって依存具合が異なる。したがって、本発明に係る上記式（１）のように、高屈折率樹脂における屈折率（Ｎ１）と低屈折率樹脂における屈折率（Ｎ２）との比率（Ｎ２／Ｎ１）がパラメータとして含まれている場合には、屈折率の波長依存性は、これらの樹脂を含んでいる層の特性に大きく影響を及ぼす。
【００４６】
理想的にはＮ２／Ｎ１の比率が波長に依存せず一定であることが好ましい。しかし現実にはそのような条件を満たす樹脂を選定することは困難である。そこで本発明では低屈折率領域の斜面に入射する光の角度に着目している。全反射を起こす角度と部分反射を起こす角度との境界である臨界角度は短波長になるにしたがって、高角度側にシフトする。そのため、赤の光の臨界角度を考慮することにより、テレビ等のディスプレイの観視条件において色度変化の少ない表示を実現できる。
【００４７】
〔光拡散シートの設計条件〕
次に図３を参照して、光拡散シートの機能、およびこの機能を発揮するために必要な構成について説明する。
【００４８】
図３は、図１に示す光拡散シート１０の一部を拡大して示す図であり、併せて光拡散シート１０に入射した光の光路を示す図である。以下の説明においては、簡単のために、液晶表示パネル２０の主面と、光拡散シート１０の主面とは平行であるものとし、これらの界面およびこれらを貼り合わせるための接着層（不図示）との界面における光の屈折は無視できる程度であるものとする。なお、以下の説明は、上記屈折を考慮しても、一般に成立する。
【００４９】
色度変化の発生を抑えるための上記検討に基づき、本発明に係る光拡散シートは、以下の２つの条件を満たすように設計されている。第１の条件としては、低屈折率領域１４の断面形状である三角形の斜辺を形成する高屈折率領域１２と低屈折率領域１４との界面である光反射面Ｓ３に入射した６５０ｎｍの波長の光が光反射面Ｓ３において全反射する条件である。また、第２の条件としては、視野角１２０°の範囲内で赤の光（波長６５０ｎｍの光）が確実に出射される条件である。これらの条件を満たすように光拡散シートを設計することにより、視野角１２０°の範囲内で液晶表示装置の表示が青みを帯びることを防ぐことができる。「家庭におけるテレビの観視条件」映像情報メディア学会誌、２００６年、６０巻、４号、５９７−６０３によれば、一般家庭におけるテレビの観視位置は、水平方向視野角１２０°の範囲内であることが示されている。そのため、少なくとも視野角１２０°の範囲では色度変化の発生が抑えられている必要がある。
【００５０】
以下では、光拡散シート１０を設計する上での上記２つの条件の具体的な条件について図３を参照して説明する。
【００５１】
まず第１の条件について説明する。図３において、三角形の斜辺を形成する高屈折率領域と低屈折率領域との界面である光反射面Ｓ３に入射した６５０ｎｍの波長の光Ｌ１が光反射面Ｓ３において全反射する条件で設計されている。光Ｌ１の斜辺への入射角（斜辺の法線に対する光Ｌ１の角度）を角εとすると、光反射面Ｓ３において全反射され始める条件は、スネルの法則により、
ｓｉｎε＝Ｎ２６５０／Ｎ１６５０
であるから、入射光Ｌ１が常に全反射されるためには、
ｓｉｎε＞Ｎ２６５０／Ｎ１６５０  ・・・（２）
なる条件を満たす必要がある。
ここで、光反射面Ｓ３におけるＬ１の反射光が光軸方向（図中の矢印Ｄ）となす角を角σとすると、角εは、
ε＝９０°−σ＋α
である。したがって上記式（２）は、
ｓｉｎ（９０°−σ＋α）＞Ｎ２６５０／Ｎ１６５０  ・・・（３）
と表すことができる。ここで、ｓｉｎ{（π／２）−θ}＝ｃｏｓθであるから、上記式（３）を書き直すと以下のようになる。
ｃｏｓ（σ−α）＞Ｎ２６５０／Ｎ１６５０  ・・・（４）
すなわち、上記式（４）の条件が、入射光Ｌ１が光反射面Ｓ３において常に全反射されるための条件となる。
【００５２】
次に第２の条件について説明する。第２の条件は、光反射面Ｓ３において全反射した光Ｌ１が光拡散シート１０の光出射面Ｓ２から、視野角１２０°の範囲において確実に出射されるための条件である。光反射面Ｓ３において全反射した光Ｌ１の光出射面Ｓ２の入射角は、上記角σと等しい。光出射面Ｓ２における屈折角（光出射面Ｓ２の法線に対する屈折光の角度）を角δ、大気の屈折率を１とすると、光出射面Ｓ２において全反射され始める条件は、スネルの法則により、
ｓｉｎδ＝Ｎ１６５０ｓｉｎσ  ・・・（５）
である。δ≧６０°においても上記式（５）を満たすのであれば、屈折角が６０°以下の場合、すなわち視野角１２０°の範囲において反射した光Ｌ１が確実に出射されることになる。ｓｉｎδ≧ｓｉｎ６０°であるため、上記式（５）に適用すれば、
Ｎ１６５０ｓｉｎσ≧ｓｉｎ６０°  ・・・（６）
となり、上記式（６）は以下のように表すことができる。
σ≧ｓｉｎ−１{（ｓｉｎ６０°）／Ｎ１６５０}  ・・・（７）
少なくともδ＝６０°であれば視野角１２０°の範囲において、斜面において反射した光Ｌ１が確実に出射されることになる。
【００５３】
したがって、上記式（４）および（７）の２つの条件を同時に満たせば、臨界角以上の角度で光反射面Ｓ３に入射した６５０ｎｍの波長の光Ｌ１は全反射され、光出射面Ｓ１での出射角が６０°以下の光が確実に出射されることになる。屈折率Ｎ１６５０およびＮ２６５０ならびに角αが、上記式（４）と上記式（７）を組み合わせた下記式（１）を満たすことにより、視野角１２０°の範囲において表示が青みを帯びることを防ぐことができる。
【００５４】
【数２】
2010117686.tif 000004
【００５５】
次に、以下の２つのパラメータセットＡおよびＢで特徴付けられる光拡散層（それぞれ光拡散層ＡおよびＢと称する）を用いた場合の色度変化について説明する。
Ａ：Ｎ１６５０／Ｎ２６５０＝１．５９／１．４９、α＝８°
Ｂ：Ｎ１６５０／Ｎ２６５０＝１．５９／１．４９、α＝１４°
上記Ａのセットは上記式（１）で表される条件式を満たしておらず、上記Ｂのセットは上記式（１）で表される条件式を満たしている。
【００５６】
図４および図５は光拡散シートとして光拡散層ＡおよびＢをそれぞれ用いた場合の、光拡散シートから出射される光の色度変化を示している。これらの図は、光拡散シートから出射される光に関して、横軸が射出角度（ｄｅｇ）、縦軸が色度変化（Δｕ’ｖ’）となっている。
【００５７】
図４を参照すると、光拡散層Ａを用いた場合には、色度変化のピークが５０°付近（視野角１００°付近）にあり、これは上記一般家庭におけるテレビの観視条件の６０°（視野角１２０°）の範囲内である。そのため、色度が実使用範囲内で大きく変化し（具体的には、相対的に青色の強度が強くなる）、テレビを観視している観測者は色度変化が気になってしまう。
【００５８】
一方図５を参照すると、光拡散層Ｂを用いた場合には、色度変化のピークが７０°付近にあり、これは上記観視条件の６０°よりも外側にある。したがって、実使用範囲内では色度は変化せず、テレビを観視している観測者が色度変化を感じることはない。
【００５９】
理論上、高屈折率領域の樹脂の屈折率と低屈折率領域の樹脂の屈折率との差である屈折率差を大きくすることにより、このような色度変化を抑えることができる。しかし、樹脂の屈折率が、樹脂の屈折率として一般的なｎ＝１．５５付近から離れるにしたがって、樹脂の値段は高くなる。そのため、現実的にはコスト面から樹脂の屈折率差を十分に確保することは困難である。本発明によれば、低屈折率領域の斜面の角度を調整することにより、同じ樹脂材料でも色度変化のピーク角度を６０°以上にシフトさせることが可能である。
【００６０】
光拡散シート１０は、例えば特許文献１に記載されている方法を用いて作製することができる。また、光拡散シート１０は、例えば、高屈折率領域１２はエポキシアクリレート、低屈折率領域１４はウレタンアクリレートなどの樹脂を用いて形成することができる。ここで、高屈折率領域を通過した光は表示に用いられるので高い透明性を有することが好ましい。
【００６１】
また、光拡散シート１０は、表面に所定の形状の凹部（略二等辺三角形の断面形状を有する）を有する高屈折率樹脂層を形成し、この凹部に低屈折率樹脂を充填することによって形成することができる。
【００６２】
また、低屈折率領域１４が、可視光を吸収する物質を含む構成としてもよい。可視光を吸収する物質としては、例えばカーボンブラック、青顔料と赤顔料の混合物などが挙げられる。特に高屈折率領域１２および低屈折率領域１４に紫外線硬化樹脂を用いる場合には、低屈折率領域１４に、チタンブラックのような、可視光は吸収し紫外線は透過する黒色粒子を用いることで、高いＯＤ（optical density）値を実現することができる。ここで、可視光の吸収率は９５％以上であることが好ましい。
【００６３】
光学シート４０は、重ねて配置された複数のシートによって構成され、バックライトユニット３０から出射された光を均一化するとともに集光して、液晶表示パネル２０へ照射するものであり、集光手段として機能する。すなわち、光学シート４０は、光を集光して正面方向（液晶表示パネル方向）の輝度を向上させるレンズシート、光の一方の偏光成分を反射して他方の偏光成分を透過することによって液晶表示装置１００の輝度を向上させる偏光反射シート、およびプリズムシートなどを適用することができる。これらは、液晶表示装置１００の価格や性能によって適宜組み合わせて使用することが好ましい。またバックライトユニット３０自体が集光特性を有している場合、光学シート４０は不要である。
【００６４】
〔表面散乱シート〕
本発明に係る液晶表示装置は、さらに表面散乱シートを備える構成であってもよい。以下、表面散乱シートを備える本発明に係る液晶表示装置の別の実施形態について図８〜図１２を参照して説明する。
【００６５】
図８は、本発明に係る液晶表示装置の別の実施形態を表す分解斜視断面図である。図８に示す液晶表示装置１０１は、光拡散シート１０の光出射側面に張り合わされている表面散乱シート５０をさらに備えている以外は、液晶表示装置１００と同じ構成である。
【００６６】
表面散乱シート５０は、光拡散シート１０から出射された光の輝度を均一にするものである。
【００６７】
表面散乱シート５０はアンチグレア層（ＡＧフィルム）などの表面の映り込みを抑えるための表面処理シートである。映り込みを抑えるために表面形状が凸凹になっており、その形状で外部からの不要な光を散らして映り込む像を不鮮明にして（ぼかして）抑えている。表面散乱シート５０は、光拡散シート１０から出射される光（映像）に対しても同様に散乱させる効果を奏し、光拡散シート１０により拡げられた光をさらに散らすことが可能である。表面散乱シート５０によって滑らかに広い角度まで光を散らすことができ、また散らすことによって、青みを帯びて見えていた角度の光（部分反射近傍の光）に対して、青くみえない角度の光（全反射領域の光）を重ねることができ、青みをさらに和らげるという効果を奏する。
【００６８】
表面散乱シート５０と光拡散シート１０とは接着層（不図示）を介して貼り合わせられる。
【００６９】
以下、表面散乱シート５０を構成に備えている場合の液晶表示装置における輝度および色度変化について説明する。
【００７０】
図９は、表面散乱シート５０を備えている液晶表示装置１０１においてバックライトユニット３０から光を照射したときの拡散特性を示す図であり、図１０は、表面散乱シート５０を備えていない液晶表示装置１００においてバックライトユニット３０から光を照射したときの拡散特性を示す図である。これらの図は、表面散乱シート５０または光拡散シート１０から出射される光に関して、横軸が射出角度（ｄｅｇ）、縦軸が輝度（ａ．ｕ．（Arbitrary Unit））となっている。それぞれ拡散特性が、正面輝度（射出角度０°における輝度）に対して規格化したグラフとしている。図９および１０を参照すると、液晶表示装置１０１では、液晶表示装置１００の場合に比べ輝度の凹凸変化がなくなっていることが分かる。すなわち、より滑らかな輝度変化を実現しており、より良好な表示品位を有する液晶表示装置を実現している。
【００７１】
図１１は、表面散乱シート５０を備えている液晶表示装置１０１においてバックライトユニット３０から光を照射したときの色度変化を示す図であり、図１２は、表面散乱シート５０を備えていない液晶表示装置１００においてバックライトユニット３０から光を照射したときの色度変化を示す図である。これらの図は、表面散乱シート５０または光拡散シート１０から出射される光に関して、横軸が射出角度（ｄｅｇ）、縦軸が色度変化（Δｕ’ｖ’）となっている。何れの場合にも、一般家庭における観視条件である６０°（視野角１２０°）の範囲内では、ほとんど色度変化が生じていない。しかしながら、図１１に示すように、液晶表示装置１０１では、色度変化のピークが現れる角度が８０℃以上にシフトしていることが分かる。すなわち、全方位で色度の変化を感じない表示品位を実現しており、これにより、本発明に係る液晶表示装置を、放送局用途などのより厳しい条件下においても好適に用いることが可能となる。
【００７２】
以上のように、液晶表示装置に表面散乱層をさらに設けることによって、視野角依存性が極めて少ない表示品位を実現することができる。
【００７３】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明に係る光拡散シートは、例えば液晶表示パネルのような画像表示装置の表面に貼り合わせることにより、視野角を広げるための光拡散シートとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を模式的に示す分解斜視断面図である。
【図２】上記液晶表示装置の別の構成例を模式的に示す分解斜視断面図である。
【図３】上記液晶表示装置が備える光拡散シートの一部を拡大して示す断面図である。
【図４】従来の光拡散シートに光が入射したときの、光拡散シートから出射される光の色度変化と射出角度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る光拡散シートに光が入射したときの、光拡散シートから出射される光の色度変化と射出角度との関係を示すグラフである。
【図６】光が光拡散シートを通過するときの経路ならびに透過率および反射率を示す図である。
【図７】光拡散シートに光が入射したときの出射角度と透過率の関係を光の波長ごとに示すグラフである。
【図８】本発明の別の実施形態に係る液晶表示装置を模式的に示す分解断面図である。
【図９】本発明に係る光拡散シートに光が入射したときの、表面散乱シートから出射される光の拡散特性を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る光拡散シートに光が入射したときの、光拡散シートから出射される光の拡散特性を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る光拡散シートに光が入射したときの、表面散乱シートから出射される光の色度変化と出射角度との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る光拡散シートに光が入射したときの、光拡散シートから出射される光の色度変化と出射角度との関係を示すグラフである。
【図１３】光拡散シートにおける異なる波長の光の反射を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０、１０Ａ、１０Ｂ    光拡散シート
１２    高屈折率領域
１４    低屈折率領域
２０    液晶表示パネル
３０    バックライトユニット
４０    光学シート
５０    表面散乱シート
１００    液晶表示装置
１０１    液晶表示装置
Ｓ１    光入射面
Ｓ２    光出射面
Ｓ３    光反射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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