(57)【要約】【課題】各光散乱要素毎の光散乱の方向や光量を容易に制御することが可能な光学シートを提供すること。【解決手段】本発明の光学シート１０によれば、基板１１表面上にマトリクス状に配置された複数のセルＣを備え、各セルＣは、以下に説明する第１乃至第３のうちの何れかのグループに属する。第１のグループのセルは、基板１１の表面に対して傾斜角φを有する光散乱面ｆが備えられた突起部からなる光散乱要素１４を単数または複数配置している。第２のグループのセルは、基板１１の表面に対して傾斜角φを有する光散乱面ｆが備えられた窪み部からなる光散乱要素１６を単数または複数配置している。第３のグループのセルは、光散乱要素１４および光散乱要素１６をそれぞれ少なくとも１つずつ配置している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面上にマトリクス状に配置された複数のセルを備え、
前記各セルは、
前記基板表面に対して傾斜角を有する光散乱面が備えられた突起部からなる光散乱要素が単数または複数配置された第１のセルと、
前記基板表面に対して傾斜角を有する光散乱面が備えられた窪み部からなる光散乱要素が単数または複数配置された第２のセルと、
前記突起部からなる光散乱要素、および前記窪み部からなる光散乱要素がそれぞれ少なくとも１つずつ配置された第３のセルとのうちの何れかに属している光学シート。
【請求項２】
請求項１に記載の光学シートにおいて、
同一セルに配置された光散乱要素の形状、寸法、および光散乱面の前記基板表面に対する傾斜角絶対値をほぼ同一とした光学シート。
【請求項３】
請求項１に記載の光学シートにおいて、
同一セルに配置された前記突起部からなる光散乱要素の光散乱面に対する法線方向をほぼ同一とし、同一セルに配置された前記窪み部からなる光散乱要素の光散乱面に対する法線方向をほぼ同一とするようにした光学シート。
【請求項４】
請求項１に記載の光学シートにおいて、
同一セルに配置された光散乱要素の光散乱面の前記基板表面に対する傾斜角絶対値をほぼ同一とした光学シート。
【請求項５】
請求項１に記載の光学シートにおいて、
全てのセルに配置された光散乱要素の形状、および光散乱面の前記基板表面に対する傾斜角絶対値をほぼ同一とし、配置された光散乱要素の寸法が異なるセルを有するようにした光学シート。
【請求項６】
前記各セルの一辺あたりの長さを、前記光散乱要素を配置可能な長さ以上で、３００μｍ以下とした請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の光学シート。
【請求項７】
前記窪み部からなる光散乱要素の基板表面からの最深寸法を、前記窪み部によって基板表面に設けられた開口部における前記光散乱面の傾斜方向を投影してなる方向に沿った長さ寸法以下になるようにした請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の光学シート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の透過や反射を制御する光散乱要素を有する光学シートに係り、更に詳しくは、光の射出方向や光量を自在に変化させることができる光学シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光散乱に基づいて表示されるパターン（以下、「光散乱パターン」と称する）は、通常、表示体や光学シートの基材の表面を凹凸形状に加工することで形成される。その加工方法として、（１）エッチングによる方法や、（２）表面を薬品等で荒らす方法、あるいは（３）電子線（以下、「ＥＢ」と称する）描画装置により表面全体に亘って連続的に凹凸を形成する方法等がある。
【０００３】
図１７および図１８は、通常の表面レリーフ形状により表示体や光学シートの基材表面に連続的に凹凸形状に加工された光散乱要素２０の一例を示す断面図であり、図１７（ａ）および図１７（ｂ）はエッチングや薬品で荒らす方法により加工された凸型形状の光散乱要素２０および凹型形状の光散乱要素２１を、図１８（ａ）および図１８（ｂ）はＥＢ描画装置により加工された凸型形状の光散乱要素２０および凸型形状の光散乱要素２１をそれぞれ示している。
【０００４】
前述のエッチングや薬品による方法では、図１７に示すように、加工後の光散乱要素２０，２１の凹凸形状はかなり粗い状態になる。そのため、基材表面の各微小領域において形成する各々の光散乱要素２０，２１の凹凸比率を調整することにより散乱の度合い、すなわち散乱光の方向や光量等を制御することは容易ではない。
【０００５】
一方、ＥＢ描画装置を用いれば、図１８に示すように、図１７の状態に比べて、光散乱要素２０，２１の凹凸形状をかなり精密に加工することができる。そのため、各微小領域に形成する各々の凹凸形状の比率や、凹部や凸部の形状などを任意に制御し、基材表面にパターニングすることができ、散乱の度合い、すなわち散乱光の方向や光量等をある程度制御することは可能である。
【０００６】
しかしながら、上記いずれの加工方法によっても、光散乱要素２０の上辺部（凸部の場合）もしくは光散乱要素２１の底辺部（凹部の場合）の形状は基材表面と略平行であるか、または規則性のない荒れた形状を成すことが多い。このような光散乱要素２０に対して垂直に光が入射し、この光が光散乱要素２０によって反射される場合には、図１９に示すように正反射方向を中心とした等方散乱となる。また、この光が光散乱要素２０を透過して散乱する場合には、図２０に示すように、図１９に示す等方散乱パターンと、光学シートを中心として対称となるような等方散乱パターンとなる。
【０００７】
このように、基材表面に連続的に凹凸形状に加工された光散乱要素２０，２１からなる表示体や光学シートでは、散乱光の分布が制限され、光学機能およびデザインの自由度も限られてしまう。
【０００８】
そのため、例えば下記特許文献１には、凹凸形状からなる微少な光散乱要素を多数表面に配置した光学シートに関する発明がなされている。
【０００９】
この種の光学シートでは、それぞれの光散乱要素の面積、個数、あるいは配置密度を調整することができるので、
（１）光散乱のパターンによる文字や絵柄の表示
（２）精巧で多彩な表現
（３）デザインの自由度のより一層の向上化
を実現することができるようになった。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−３３３８５４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の光散乱要素を有する光学シートでも、図２１に示すように、各光散乱要素２０の上辺部（凸部の場合）の形状は基材表面と略平行であり、よりバリエーションに富んだ複雑な文字や絵柄を光散乱のパターンによって表示するには限界がある。また、デザインの自由度にも限界が感じられるようになってきた。
【００１２】
また、複数の光散乱要素を有する光学シートにおける各光散乱要素を個々に制御することによって、光の散乱に異方性を持たせたりするような要望に対して十分に応えられるものではない。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、微小な複数の光散乱要素を傾斜状の光散乱面を有する凹凸によって形成し、各光散乱要素の光散乱の方向や光量を、各光散乱面の形状や傾斜角を調整することによって制御するようにし、もって、各光散乱要素毎の光散乱の方向や光量を容易に制御することが可能な光散乱要素を有する光学シートを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００１５】
すなわち、請求項１の発明の光学シートは、基板表面上にマトリクス状に配置された複数のセルを備え、各セルは、基板表面に対して傾斜角を有する光散乱面が備えられた突起部からなる光散乱要素が単数または複数配置された第１のセルと、基板表面に対して傾斜角を有する光散乱面が備えられた窪み部からなる光散乱要素が単数または複数配置された第２のセルと、突起部からなる光散乱要素および窪み部からなる光散乱要素がそれぞれ少なくとも１つずつ配置された第３のセルとのうちの何れかに属している。
【００１６】
従って、請求項１の発明の光学シートにおいては、以上のように、各光散乱要素を傾斜状の光散乱面を有する凹凸によって形成し、各光散乱面の形状や傾斜角を調整することによって、指向性を有する散乱光を射出し、各光散乱面毎の光散乱の方向や光量を自在に制御することが可能となる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の発明の光学シートにおいて、同一セルに配置された光散乱要素の形状、寸法、および光散乱面の基板表面に対する傾斜角絶対値をほぼ同一としている。
【００１８】
従って、請求項２の発明の光学シートにおいては、以上のような手段を講じることにより、光散乱効果を、セル毎に調整することができる。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１の発明の光学シートにおいて、同一セルに配置された突起部からなる光散乱要素の光散乱面に対する法線方向をほぼ同一とし、同一セルに配置された窪み部からなる光散乱要素の光散乱面に対する法線方向をほぼ同一とするようにしている。
【００２０】
従って、請求項３の発明の光学シートにおいては、以上のような手段を講じることにより、散乱光の射出方向を、セル毎に制御することができる。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項１の発明の光学シートにおいて、同一セルに配置された光散乱要素の光散乱面の基板表面に対する傾斜角絶対値をほぼ同一としている。
【００２２】
従って、請求項４の発明の光学シートにおいては、以上のような手段を講じることにより、散乱光の射出方向を、セルより小さな単位で制御することができる。
【００２３】
請求項５の発明は、請求項１の発明の光学シートにおいて、全てのセルに配置された光散乱要素の形状、および光散乱面の基板表面に対する傾斜角絶対値をほぼ同一とし、配置された光散乱要素の寸法が異なるセルを有するようにしている。
【００２４】
従って、請求項５の発明の光学シートにおいては、以上のような手段を講じることにより、散乱光の光量を、セル毎に制御することができる。
【００２５】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のうち何れか１項の発明の光学シートにおいて、各セルの一辺あたりの長さを、光散乱要素を配置可能な長さ以上で、３００μｍ以下としている。
【００２６】
従って、請求項６の発明の光学シートにおいては、以上のような手段を講じることにより、光散乱要素を構成する各セルを、肉眼で識別できないほど小さくすることができる。以上により、光学シートを観察した際に、セルの形状に起因する解像度の粗さを認識することがなく、肉眼で違和感を生じさせることのない解像度で光散乱制御を行うことが可能となる。
【００２７】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のうち何れか１項の発明の光学シートにおいて、窪み部からなる光散乱要素の基板表面からの最深寸法を、窪み部によって基板表面に設けられた開口部における光散乱面の傾斜方向を投影してなる方向に沿った長さ寸法以下になるようにしている。
【００２８】
従って、請求項７の発明の光学シートにおいては、以上のような手段を講じることにより、入射光を効率よく利用しながら、請求項１乃至６の発明の光学シートで得られる作用効果を奏することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１から図６を用いて説明する。
【００３１】
図１は、第１の実施の形態に係る光学シートの一例を示す斜視図である。
【００３２】
図２は、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３３】
図３は、図１におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００３４】
すなわち、本実施の形態に係る光学シート１０は、図１に示すように、基板１１の表面上に複数のセル１２（＃１〜＃１２）をマトリクス状に配置している。なお、図１は、１２個のセル１２（＃１〜＃１２）からなる光学シート１０を一例として表しているものであり、本実施の形態に係る光学シート１０に配置されたセル数は１２個に限定されるものではない。
【００３５】
そして、各セル１２は、以下に示す３つのパターンのうちの何れかに属する。
【００３６】
すなわち、第１のパターンでは、図２に示すように、基板１１の表面に対して傾斜角φ１を有する光散乱面ｆ１が備えられた突起部からなる光散乱要素１４を単数または複数配置している。光散乱要素１４が複数配置されている場合は、これら複数の光散乱要素１４の全てが同じ傾斜角φおよび光散乱面ｆ長さを有していても、傾斜角φあるいは光散乱面ｆ長さの何れかが異なっていても良い。また、セル１２における複数の光散乱要素１４は、規則的な間隔で配置されていても、あるいは不規則に配置されていても、一部のみが規則的に配置されていても何れでも良い。
【００３７】
また、第２のパターンは、図３に示すように、基板１１の表面に対して傾斜角φ２を有する光散乱面ｆ２が備えられた窪み部からなる光散乱要素１６を単数または複数配置している。光散乱要素１６が複数配置されている場合は、これら複数の光散乱要素１６の全てが同じ傾斜角φおよび光散乱面ｆ長さを有していても、傾斜角φあるいは光散乱面ｆ長さの何れかが異なっていても良い。また、セル１２における複数の光散乱要素１６は、規則的な間隔で配置されていても、あるいは不規則に配置されていても、一部のみが規則的に配置されていても何れでも良い。
【００３８】
更に、第３のパターンは、第１のパターンと第２のパターンとの組み合わせたパターンであって、図２に示すような光散乱要素１４と、図３に示すような光散乱要素１６とをそれぞれ少なくとも１つずつ配置している。第３のパターンのセルに配置されている全ての光散乱要素は、全てが同じ傾斜角φおよび光散乱面ｆ長さを有していても、傾斜角φあるいは光散乱面ｆ長さの何れかが異なっていても良い。また、セル１２における複数の光散乱要素は、規則的な間隔で配置されていても、あるいは不規則に配置されていても、一部のみが規則的に配置されていても何れでも良い。
【００３９】
そして、各光散乱要素１４，１６の光散乱面ｆの形状を精度良く加工し、傾斜状にすることで、入射する光に対し、異方性をもつ散乱光を実現するようにしている。
【００４０】
例えば、図４に示すように、図中右側へ行くにしたがって低くなるように加工された光散乱要素１４，１６によって、基板１１の表面に対する法線方向からの入射光を散乱し、透過させた場合には、図中左側に多く、図中右側には少なくなるような光量分布となり、透過光の異方性を実現する。
【００４１】
一方、このような光散乱要素１４，１６によって、基板１１の表面に対する法線方向からの入射光を散乱し、反射させた場合には、図中右側に多く、図中左側には少なくなるような光量分布となり、反射光の異方性を実現する。このように、光学シート１０によって入射光を反射させる場合には、図５に示すように、銀やアルミニウム等の金属からなる反射材を、蒸着等によって基板１１の表面に配置しても良い。
【００４２】
なお、各光散乱要素１４，１６の光散乱面ｆの断面は、厳密な直線状断面を成していなくてもよく、図６（ａ）に示すようにやや曲線状であったり、図６（ｂ）に示すように揺らぎのある断面であっても、断面全体の傾向が概ね傾斜状になっていれば、光の制御性はやや低下するが本発明の目的とする効果を実現することができる。
【００４３】
各セル１２は、更に、一辺あたりの長さを、光散乱要素１４，１６を配置可能な大きさ以上で、３００μｍ以下としている。つまり、各セル１２は、人間の肉眼による分解能よりも小さく、観察者はほとんど識別できない大きさとする。これによって、観察者によって観察された場合であっても、セル１２の形状に起因する解像度の粗さを認識することがなく、肉眼で違和感を生じさせることのないようにしている。
【００４４】
本実施の形態に係る光学シートは、以上説明したように、微小な凹凸形状からなる光散乱要素１４，１６の光作用面ｆを加工することにより、光の散乱を厳密に制御することができる。この光作用面ｆは、基板１１の表面に対して傾斜を有しているのみの単純な構成であることから、加工が容易であり、指向性を容易に実現することができる。
【００４５】
また、光散乱のために多層化する必要はなく、一層のみで光の散乱を厳密に制御することができるために、光学シートの厚みを増やすことなく、かつ製造工程の簡略化をも図ることができる。
【００４６】
また、表面レリーフ状の構造であるため、プラスチック成形による複製や熱可塑性の樹脂やＵＶ硬化性樹脂などによる複製により実現でき、感光性材料を用いた散乱フィルム等と比較して優れた高耐候性が期待できる。
【００４７】
このような作用効果をなす本実施の形態に係る光学シートは、携帯電話やハンドヘルドＰＣ等のモバイル端末の表示部や、周辺光により見え方が変化することで真偽判定を行う偽造防止を行うディスプレイ等に応用することが可能である。
【００４８】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図７から図１４を用いて説明する。
【００４９】
本実施の形態に係る光学シートは、第１の実施の形態に係る光学シートにおいて、特に各光散乱要素１４，１６の形状、寸法、光散乱面ｆの傾斜角φを限定したものである。したがって、ここでは、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。
【００５０】
図７は、第２の実施の形態に係る光学シートの一例を示す斜視図である。
【００５１】
すなわち、本実施の形態に係る光学シートは、同一のセル１２に配置された光散乱要素１４，１６の形状、寸法、および光散乱面ｆの基板１１の表面に対する傾斜角φ絶対値を同一としている。したがって、形状、寸法、および傾斜角φ絶対値が同一の光散乱要素１４，１６であれば、同一セル１２内にどのように配置しても良く、図８に示すように全ての光散乱要素１４の光散乱面ｆが同じ方向を向いていても、あるいは図９に示すように、同一セル１２に配置される光散乱要素１４の光散乱面ｆの方向が、それぞれランダムに配置されるようにしても良い。
【００５２】
特に、図１０および図１１に示すように、同一のセル１２毎に、それぞれ同一の形状、寸法、および光散乱面ｆの傾斜角φ絶対値およびその方向を同一とした光散乱要素１４，１６を配置することによって、各セル毎に固有の光散乱特性を得ることができる。
【００５３】
そして、セル１２毎に光散乱要素１４，１６の光散乱面ｆの方向を変えることで、図１２中に示す矢印のように、散乱光の射出方向をセル１２毎に制御することができる。つまり、各セル１２において、光散乱要素１４，１６が同一の方向を向いていればある方向でのみ明るい散乱光が知覚され、その他の方向への散乱光の発生を抑制することができる。また、図１２のように各セル１２毎に異なる方向に散乱光が得られるようにすれば、図１３あるいは図１４に示すような散乱光分布を任意の方向に対して実現することができる。
【００５４】
光散乱要素１４，１６の光作用面ｆの向きは、３６０°自由に設定することができ、それに応じて観察領域の場所も制約を受けないようにすることも可能である。
【００５５】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を図１５から図１６を用いて説明する。
【００５６】
本実施の形態に係る光学シートは、第１の実施の形態に係る光学シートにおいて、特に各光散乱要素１６の形状を限定したものである。したがって、ここでは、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。
【００５７】
図１５は、第３の実施の形態に係る光学シートを形成しているあるセルの一例を示す断面図である。
【００５８】
すなわち、本実施の形態に係る光学シートは、図１５に示すように、窪み部からなる光散乱要素１６の基板１１の表面からの深さｈを、窪み部によって基板１１の表面に設けられた開口部における光散乱面ｆの傾斜方向を投影してなる方向に沿った長さｐ以下になるようにしている。
【００５９】
光散乱要素１６の深さｈが開口部の長さｐを超える場合（ｈ＞ｐ）、図１６に示すように、一定な開口部の長さｐに対して、深さｈが大きくなるほど（ｈ１＜ｈ２＜ｈ３）、光の指向性散乱に寄与しない傾斜面である光非作用面ｇの領域が増えるばかりでなく、加工が困難となる。また、光学シートの構成が厚くなるので好ましくない。
【００６０】
一方、凸型の光散乱要素１４においてはその高さｈに関係なく光の散乱が実現できるので、急峻な光作用面ｆを有する光散乱要素を作成する際には、凹型の光散乱要素１６よりも凸型の光散乱要素１４を用いることが望ましい。
【００６１】
以上、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、微小な複数の光散乱要素を傾斜状の光散乱面を有する凹凸によって形成し、各光散乱要素の光散乱の方向や光量を、各光散乱面の形状や傾斜角を調整することによって制御することができる。
【００６３】
以上により、各光散乱要素毎の光散乱の方向や光量を容易に制御することが可能な光散乱要素を有する光学シート実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る光学シートの一例を示す斜視図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図
【図４】傾斜状の光作用面を有する光散乱要素による光散乱効果を説明するための模式図
【図５】反射材を表面に配置した光学シートの一例を示す断面図
【図６】光散乱要素の光散乱面の断面形状の一例を示す模式図
【図７】第２の実施の形態に係る光学シートの一例を示す斜視図
【図８】光散乱要素が配置されたセルの一例を示す斜視図
【図９】光散乱要素が配置されたセルの別の一例を示す斜視図
【図１０】セル毎に光散乱効果を変化させた光学シートの一例を示す斜視図
【図１１】セル毎に光散乱効果を変化させた光学シートの一部を示す断面図
【図１２】セル毎の散乱光の射出方向の一例を示す概念図
【図１３】光散乱面の方向と散乱光の分布特性との相関関係の一例を示す概念図
【図１４】光散乱面の方向と散乱光の分布特性との相関関係の一例を示す概念図
【図１５】第３の実施の形態に係る光学シートを形成しているセルの一例を示す断面図
【図１６】第３の実施の形態に係る光学シートの効果を説明するための図
【図１７】従来技術により基板表面に凹凸加工された光散乱要素の一例を示す断面図（エッチングや薬品で荒らす方法により加工された場合）
【図１８】従来技術により基板表面に凹凸加工された光散乱要素の一例を示す断面図（ＥＢ描画装置により加工された場合）
【図１９】光散乱要素に光が垂直に入射し正反射した場合における反射強度分布を説明するための概念図
【図２０】光散乱要素に光が垂直に入射し透過した場合における透過強度分布を説明するための概念図
【図２１】従来技術による光散乱要素を有する光学シートを示す斜視図
【符号の説明】
ｆ…光作用面、ｇ…光非作用面、１０…光学シート、１１…基板、１２…セル、１４，１６，２０，２１…光散乱要素
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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