光拡散素子、光拡散素子付偏光板、偏光素子、およびこれらを用いた液晶表示装置
【課題】低後方散乱かつ高ヘイズを実現し得る薄膜の光拡散素子を提供すること。
【解決手段】本発明の光拡散素子は、第１の屈折率ｎ１を有する第１の領域と；第１の領域を包囲する実質的に球殻状の屈折率変調領域と；屈折率変調領域の第１の領域と反対側に位置し、第２の屈折率ｎ２を有する第２の領域と；を有し、下記の式（１）および（２）を満足する：
０．０００６≦Δｎ／Ｌ ・・・（１）
１０≦（Δｎ）２×Ａ×Ｂ≦１００ ・・・（２）
ここで、Δｎは第１の屈折率ｎ１と第２の屈折率ｎ２との差の絶対値｜ｎ１−ｎ２｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第１の領域を構成する材料の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第２の領域を構成する材料の重量部数である。
【解決手段】本発明の光拡散素子は、第１の屈折率ｎ１を有する第１の領域と；第１の領域を包囲する実質的に球殻状の屈折率変調領域と；屈折率変調領域の第１の領域と反対側に位置し、第２の屈折率ｎ２を有する第２の領域と；を有し、下記の式（１）および（２）を満足する：
０．０００６≦Δｎ／Ｌ ・・・（１）
１０≦（Δｎ）２×Ａ×Ｂ≦１００ ・・・（２）
ここで、Δｎは第１の屈折率ｎ１と第２の屈折率ｎ２との差の絶対値｜ｎ１−ｎ２｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第１の領域を構成する材料の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第２の領域を構成する材料の重量部数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光拡散素子、光拡散素子付偏光板、偏光素子、およびこれらを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光拡散素子は、照明カバー、プロジェクションテレビのスクリーン、面発光装置（例えば、液晶表示装置）などに広く利用されている。近年では、光拡散素子は、液晶表示装置などの表示品位の向上、視野角特性の改善等への利用が進んでいる。光拡散素子としては、微粒子を樹脂シートなどのマトリクス中に分散させたものなどが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような光拡散素子においては、入射した光の大部分は前方（出射面側）に散乱するが、一部は後方（入射面側）に散乱する。微粒子とマトリクスとの屈折率差が大きいほど拡散性（例えば、ヘイズ値）は大きくなるが、屈折率差が大きいと後方散乱が増大してしまう。より具体的には、例えば液晶表示装置の表示品位向上のために光拡散素子を液晶表示装置の最表面に配置する技術が提案されているが、このような光拡散素子は十分な光拡散性を有しておらず（例えば、ヘイズ値が９０％未満であり）、表示品位の改善効果は不十分である。一方、表示品位を向上させるために光拡散性が大きい（例えば、ヘイズ値が９０％以上である）光拡散素子を液晶表示装置に用いると、液晶表示装置に外光が入射したときに画面が白っぽくなってしまい、明所においてコントラストの高い映像や画像の表示が困難であるという問題がある。これは、光拡散素子中の微粒子が入射光を前方のみならず後方にまで散乱させてしまうからである。従来の光拡散素子によれば、ヘイズ値が大きくなればなるほど後方散乱は大きくなるので、光拡散性の増大と後方散乱の抑制とを両立させることはきわめて困難である。さらに、照明用途においても、ヘイズ値が大きくなると後方散乱が増大し、全光線透過率が低下するので、光利用効率が低下してしまう。
【０００３】
上記のような問題を解決する手段として、微粒子とマトリクスとの界面での反射を抑えるというコンセプトに基づき、コアとシェルとの屈折率が異なるコアシェル微粒子や、微粒子の中心部から外側に向かって連続的に屈折率が変化するいわゆるＧＲＩＮ（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｉｎｄｅｘ）微粒子などの屈折率傾斜微粒子を樹脂中に分散させることが提案されている（例えば、特許文献２〜８参照）。しかし、これらのいずれの技術によっても、薄く、かつ、ヘイズが高い光拡散素子を得ることはできない。例えば、特許文献８のＧＲＩＮ微粒子によれば、屈折率変化部分の厚みをＬ（ｎｍ）、屈折率変化部分の屈折率変化量をΔｎとすると、Δｎ／Ｌが０．０００５３（ｎｍ−１）という急峻な屈折率変化部分が形成されている。しかし、特許文献８のＧＲＩＮ微粒子を用いた光拡散フィルムは、膜厚を２０μｍと分厚くしても、８６．５％のヘイズしか得られない。以上のように、薄く、かつ、ヘイズが高い（優れた光拡散性を有する）光拡散素子が強く望まれている。
【０００４】
ところで、近年の液晶表示装置の用途の拡大に伴い、種々の新たな問題が生じている。例えば、携帯電話では、耐久性および意匠性を付与するために、液晶表示部の上にプラスチック基板（一般に、アクリル板）が配置されている。また、カーナビゲーションなどの車載用ディスプレイや、工業用に多く用いられるタブレットＰＣ、パブリックディスプレイ、および多機能携帯電話においては、表示部の表面にタッチパネルが配置されている（例えば、特許文献９参照）。このようなフロント基板（例えば、プラスチック基板、タッチパネル）と偏光板は、通常、偏光板の縁部に貼られた両面テープにより固定化される。両面テープの厚みは、一般に１２０μｍ程度であるため、液晶表示装置全体の厚みが増加するという問題がある。タッチパネルに用いる場合には、できるだけ衝撃を防ぐために、両面テープとともに、約１０００μｍのスポンジも使用されるので、厚みがさらに増加する。また、両面テープで接着されるのは、縁部のみであるため、偏光板とフロント基板との間には、空気層が形成される。空気の屈折率がおよそ１．０であるのに対し、ポリマーやガラスといったフロント基板を形成する部材の屈折率は１．４〜１．７程度である。したがって、空気層とフロント基板の間の屈折率差が大きくなるため、外光の界面反射により、明環境下での視認性が低下するという問題がある。さらに、液晶表示装置においては、通常、液晶セルのカラーフィルタ層が、スクリーンとして機能する。フロント基板としてタッチパネルを用いる場合には、その入力打点はフロント基板の表面である。この場合、スクリーンとなる液晶セルの表面との間に距離があるため、視差が生じるという問題がある。
【０００５】
フロント基板を用いた液晶表示装置において、外光の映り込みや表示の画面のぎらつきを抑えるために、光拡散機能を有する粘着層を介してフロント基板と偏光板またはディスプレイを貼り合せた液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１０および１１参照）。しかし、光拡散粘着層は、ヘイズを高くする（光拡散性を付与する）ためには分厚くする必要があり、薄型化の実現が困難である。
【０００６】
さらに、近年、液晶表示装置の消費電力を抑える取り組みがなされている。液晶表示装置は、通常、パネル部とバックライト部とに分けて開発されており、消費電力を抑える取り組みは、バックライト部を中心になされている。図２３に、一般的な直下型のバックライトユニットの基本構造を示す。光源５５１は、内面に反射フィルムが取り付けられたランプハウス５５０に所定の間隔で配列されている。拡散板５５２は、ランプハウスの形状保持や、ランプイメージを解消すること等を目的としてランプハウス５５０上に配置されている。通常、拡散板５５２だけでランプイメージを消すことが難しいので、拡散シート（拡散フィルム）５７０が数枚配置されている。また、輝度向上を目的として、反射型偏光子等の輝度向上シート１１０が配置されている。バックライト光源から発せられる光は有限であることから、その利用効率の向上が望まれている。そこで、例えば、ワイヤーグリッド上に配列された金属格子を含む反射型偏光分離素子を用いたバックライトユニットが提案されている（例えば、特許文献１２参照）。しかし、さらなる利用効率の向上が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３０７１５３８号
【特許文献２】特開平６−３４７６１７号公報
【特許文献３】特開２００３−２６２７１０号公報
【特許文献４】特開２００２−２１２２４５号公報
【特許文献５】特開２００２−２１４４０８号公報
【特許文献６】特開２００２−３２８２０７号公報
【特許文献７】特開２０１０−０７７２４３号公報
【特許文献８】特開２０１０−１０７６１６号公報
【特許文献９】特開２００１−２０１７４１号公報
【特許文献１０】特開２００４−１２７２４３号公報
【特許文献１１】特開２０１０−００８４７５号公報
【特許文献１２】特開２００６−３２４１０７号公報
【特許文献１３】特表２００９−５１６９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、低後方散乱かつ高ヘイズを実現し得る薄膜の光拡散素子を提供することにある。本発明の別の目的は、明環境下での視認性に優れ、視差を低減することができ、薄型化が可能な、フロント基板を有する液晶表示装置を得ることができる光拡散素子を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、ランプイメージ等の輝度ムラを良好に解消し、かつ、光の利用効率の向上に寄与するバックライト側偏光素子を得ることができる光拡散素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの実施形態による光拡散素子は、第１の屈折率ｎ１を有する第１の領域と；該第１の領域を包囲する実質的に球殻状の屈折率変調領域と；該屈折率変調領域の該第１の領域と反対側に位置し、第２の屈折率ｎ２を有する第２の領域と；を有し、下記の式（１）および（２）を満足する：
０．０００６≦Δｎ／Ｌ ・・・（１）
１０≦（Δｎ）２×Ａ×Ｂ≦１００ ・・・（２）
ここで、Δｎは第１の屈折率ｎ１と第２の屈折率ｎ２との差の絶対値｜ｎ１−ｎ２｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第１の領域を構成する材料の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第２の領域を構成する材料の重量部数である。
本発明の別の実施形態による光拡散素子は、マトリクスと該マトリクス中に分散された光拡散性微粒子とを有し、該光拡散性微粒子の表面近傍外部に、屈折率が実質的に連続的に変化する屈折率変調領域が形成され、かつ、下記の式（１）および（２）を満足する：
０．０００６≦Δｎ／Ｌ ・・・（１）
１０≦（Δｎ）２×Ａ×Ｂ≦１００ ・・・（２）
ここで、Δｎはマトリクスの平均屈折率ｎＭと光拡散性微粒子の屈折率ｎＰとの差の絶対値｜ｎＭ−ｎＰ｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの光拡散性微粒子の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときのマトリクスの重量部数である。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子においてｎＭ＞ｎＰである。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は、式（３）を満足する：
０．００５≦Ｌ／ｒＰ≦０．４０ ・・・（３）
ここで、ｒＰは前記光拡散性微粒子の半径（ｎｍ）である。
好ましい実施形態においては、上記マトリクスは樹脂成分および超微粒子成分を含み、上記屈折率変調領域は、該マトリクス中の該超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配により形成されている。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は、式（４）を満足する：
｜ｎＰ−ｎＡ｜＜｜ｎＰ−ｎＢ｜・・・（４）
ここで、ｎＡはマトリクスの樹脂成分の屈折率を表し、ｎＢはマトリクスの超微粒子成分の屈折率を表す。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は、ヘイズが９０％〜９９．９％である。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は、厚みが４μｍ〜５０μｍである。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は、光拡散半値角が１０°〜１５０°である。
本発明の別の局面によれば、光拡散素子付偏光板が提供される。この光拡散素子付偏光板は、上記の光拡散素子と偏光子とを有する。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子付偏光板は、液晶セル、フロント基板および平行光光源装置を含む液晶表示装置に用いられ、その際、該光拡散素子と該フロント基板が対向するように配置される。
本発明のさらに別の局面によれば、偏光素子が提供される。この偏光素子は、上記の光拡散素子と反射型偏光子とを有し、液晶表示装置の液晶セルのバックライト側に配置される。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は上記反射型偏光子に直接形成されている。
好ましい実施形態においては、上記偏光素子は、吸収型偏光子をさらに備える。
本発明のさらに別の局面によれば、液晶表示装置が提供される。この液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルに向かってコリメート光を出射する平行光光源装置と、該液晶セルを通過したコリメート光を透過および拡散させる上記の光拡散素子と、を備える。
本発明の別の実施形態による液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルに向かってコリメート光を出射する平行光光源装置と、該液晶セルを通過したコリメート光を透過および拡散させる上記の光拡散素子と、該光拡散素子のさらに視認側に配置されたフロント基板と、を備える。
好ましい実施形態においては、上記フロント基板は透明保護板またはタッチパネルである。
本発明のさらに別の実施形態による液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルの両側に配置された偏光板と、視認側に配置された偏光板のさらに視認側に該偏光板と対向するように配置されたタッチパネルと、該タッチパネルのガラス板と導電性薄膜との間に配置された上記の光拡散素子と、視認側と反対に配置された偏光板の外側に配置された、コリメート光を出射する平行光光源装置と、を備える。
本発明のさらに別の実施形態による液晶表示装置は、液晶セルと、バックライト部と、該液晶セルと該バックライト部との間に配置された上記の偏光素子と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の屈折率ｎ１を有する第１の領域と、第１の領域を包囲する実質的に球殻状の屈折率変調領域と、屈折率変調領域の第１の領域と反対側に位置し、第２の屈折率ｎ２を有する第２の領域と、を形成し、かつ、上記式（１）および（２）を満足するように第１の領域、第２の領域および屈折率変調領域を最適化することにより、低後方散乱かつ高ヘイズを実現し得る薄膜の光拡散素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の好ましい実施形態による光拡散素子の概略断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの光拡散素子における光拡散微粒子近傍を拡大して説明する模式図である。
【図２】図１Ａの光拡散素子における光拡散性微粒子中心部からマトリクスまでの屈折率変化を説明するための概念図である。
【図３】マトリクス中の超微粒子成分の面積比率を説明するための透過型電子顕微鏡画像である。
【図４】（ａ）は、マトリクスの平均屈折率ｎＭ＞光拡散性微粒子の屈折率ｎＰである場合の後方散乱発生のメカニズムを説明するための概念図であり、（ｂ）はｎＭ＜ｎＰである場合の後方散乱発生のメカニズムを説明するための概念図である。
【図５】本発明の別の実施形態による光拡散素子の概略断面図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態による光拡散素子付偏光板の概略断面図である。
【図７】本発明の光拡散素子付偏光板の製造方法の一例を説明する模式図である。
【図８】本発明の好ましい実施形態による偏光素子の概略断面図である。
【図９】本発明の別の好ましい実施形態による偏光素子の概略断面図である。
【図１０】本発明の好ましい実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。
【図１１Ａ】本発明で用いられる平行光光源装置の概略図である。
【図１１Ｂ】本発明で用いられる平行光光源装置の別の形態の概略図である。
【図１２】本発明において半値角を算出する方法を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の別の実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。
【図１５】光拡散半値角を算出する方法を説明するための模式図である。
【図１６】光拡散照度の測定における方位角および極角を説明する模式図である。
【図１７Ａ】実施例１の光拡散素子についてマトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍の超微粒子成分の分散濃度（存在比率）の算出方法を説明するための図である。
【図１７Ｂ】実施例１の光拡散素子について光拡散性微粒子表面からの距離と超微粒子成分の分散濃度（存在比率）との関係を示すグラフである。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は、マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と後方散乱との関係を示すシミュレーションのグラフである。
【図１９】（ａ）〜（ｂ）は、マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と拡散性および後方散乱との関係を示すシミュレーションのグラフである。
【図２０】（ａ）〜（ｂ）は、マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と拡散性および後方散乱との関係を示すシミュレーションのグラフである。
【図２１】（ａ）〜（ｂ）は、マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と拡散性および後方散乱との関係を示すシミュレーションのグラフである。
【図２２】Δｎ／Ｌと拡散性との関係を示すシミュレーションのグラフである。
【図２３】一般的な直下型のバックライトユニットの基本構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらの具体的な実施形態には限定されない。
【００１３】
Ａ．光拡散素子
Ａ−１．全体構成
本発明の光拡散素子は、第１の屈折率ｎ１を有する第１の領域と第２の屈折率ｎ２を有する第２の領域とを有する。本発明の光拡散素子は、第１の領域と第２の領域との屈折率差により、光拡散機能を発現する。本発明においては、第１の領域は、実質的に球殻状の屈折率変調領域によって包囲され、第２の領域は、屈折率変調領域の第１の領域と反対側に位置するよう構成されている。したがって、本発明の光拡散素子においては、外見的には、屈折率変調領域で包囲された第１の領域が、第２の領域に分散した状態となっている。屈折率変調領域においては、屈折率は実質的に連続的に変化する。本明細書において「屈折率が実質的に連続的に変化する」とは、屈折率変調領域において屈折率が実質的に連続的に変化すればよいことを意味する。したがって、例えば、第１の領域と屈折率変調領域との界面、および／または、屈折率変調領域と第２の領域との界面において所定の範囲内（例えば、屈折率差が０．０５以下）の屈折率ギャップが存在しても、当該ギャップは許容され得る。
【００１４】
本発明においては、光拡散素子は、下記の式（１）および（２）を満足する：
０．０００６≦Δｎ／Ｌ ・・・（１）
１０≦（Δｎ）２×Ａ×Ｂ≦１００ ・・・（２）
ここで、Δｎは第１の屈折率ｎ１と第２の屈折率ｎ２との差の絶対値｜ｎ１−ｎ２｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第１の領域を構成する材料の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第２の領域を構成する材料の重量部数である。本発明によれば、式（１）および（２）を満足させるよう第１の領域および第２の領域ならびに屈折率変調領域を最適化することにより、低後方散乱かつ高ヘイズを実現し得る薄膜の光拡散素子を得ることができる。より具体的には、Δｎ／Ｌを所定値以上として（屈折率変化が急峻な屈折率変調領域を形成して）屈折率変調領域が占める空間を小さくし、それにより、第１の領域の存在比率を高めることにより、散乱効率を向上させ、薄膜であっても高いヘイズ（優れた光拡散性）を実現することができる。さらに、屈折率変調領域による後方散乱の抑制との相乗的な効果により、低後方散乱かつ高ヘイズを実現し得る薄膜の光拡散素子を得ることができる。
【００１５】
Δｎは、好ましくは０．０８以上であり、より好ましくは０．１０以上である。Δｎの上限は、例えば０．３０である。Δｎが０．０８未満であると、十分な大きさの（Δｎ）２×Ａ×Ｂが得られないので、薄膜で強い光拡散性を有する光拡散素子が得られない（例えば、ヘイズが９０％以下となる）場合が多く、その結果、液晶表示装置に組み込んだ場合に光源からの光を十分に拡散できず、視野角が狭くなるおそれがある。Δｎが０．３０を超えると、屈折率変調領域が形成されても後方散乱を十分に抑制することができず、後方散乱が増大するおそれがある。また、第１の領域および第２の領域を構成する材料の選定が困難となる場合がある。このようなΔｎ／Ｌを実現し得る屈折率変調領域の平均厚みＬは、好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍ、より好ましくは１２ｎｍ〜４００ｎｍ、さらに好ましくは１５ｎｍ〜３００ｎｍである。平均厚みＬが５ｎｍ未満であると、後方散乱が大きくなる場合がある。平均厚みＬが５００ｎｍを超えると、第１の領域または第２の領域が減少し、結果として十分な（Δｎ）２×Ａ×Ｂを得ることができず、薄膜で強い光拡散性を有する光拡散素子が得られない場合がある。
【００１６】
Δｎ／Ｌは、好ましくは０．０００６〜０．０１である。Δｎ／Ｌが０．０００６未満である場合には、Δｎが０．０８未満であるかＬが５００ｎｍを超える場合が多いので、後方散乱が増大したり、薄膜で強い光拡散性を有する光拡散素子が得られない場合が多い。Δｎ／Ｌが０．０１を超えると、屈折率変調領域において屈折率を実質的に連続的に変化させることが困難となる場合がある。
【００１７】
（Δｎ）２×Ａ×Ｂは、式（２）で表されるとおり１０〜１００であり、好ましくは２０〜５０である。（Δｎ）２×Ａ×Ｂが１０未満では、薄膜かつ強い光拡散性を有する光拡散素子が得られない場合が多い。（Δｎ）２×Ａ×Ｂが１００を超える場合にはΔｎが０．３を超える場合が多く、結果として、後方散乱を有効に抑制できない場合がある。（Δｎ）２×Ａ×Ｂの値を式（２）の範囲で最適化する技術的意味について以下に説明する。本発明の光拡散素子においては、光拡散性微粒子の好ましい直径は後述するように１μｍ〜１０μｍである。このような粒子径の範囲で起こる光散乱はＭｉｅ散乱の領域であり、Ｍｉｅ散乱の領域では光拡散の強さは、Δｎの２乗に比例することが知られている。一方、光に限らず一般的な電磁波の散乱理論によると、体積分率φの電子密度（光の場合は屈折率）の揺らぎがマトリクス内に存在するときの物体の散乱の強さは、φ×（１−φ）に比例する。φが５０％を超えると、マトリクスの成分の方が少数成分になり、マトリクスの方が散乱成分に逆転するためである。同様にして、第１の屈折率を有する材料（第１の領域を構成する材料）の重量部数をＡ、第２の屈折率を有する材料（第１の領域を構成する材料）の重量部数をＢとすると、光拡散の強さはＡ×Ｂに比例する。すなわち、十分な量の第１の領域（例えば、光拡散性微粒子）が第２の領域（例えば、マトリクス）中に存在するだけでなく、その第１の領域の周りに十分な量の第２の領域が存在する必要がある。ここで、第１の屈折率から第２の屈折率に変化する屈折率変調領域が、第１の領域と第２の領域との境界に存在する場合、この屈折率変調領域は後方散乱の抑制には作用する一方で、光拡散の強さには寄与しない。すなわち、この屈折率変調領域（すなわち、ＡでもＢでもない領域）が光拡散素子の中に多量に存在すると、第１の領域または第２の領域が減少するので、後方散乱を抑制することはできても、薄くてかつ強い光拡散性を有する光拡散素子を得ることは困難である。本発明によれば、Δｎ／Ｌが式（１）を満足するよう最適化し、かつ、（Δｎ）２×Ａ×Ｂが式（２）を満足するよう最適化することにより、強い光拡散性（高いヘイズ）を有し、かつ、後方散乱が少ない、薄膜の光拡散素子を得ることができる。
【００１８】
光拡散素子全体を１００重量部としたときの第１の領域を構成する材料の重量部数Ａは、好ましくは１０重量部〜６０重量部であり、より好ましくは１５重量部〜５０重量部である。光拡散素子全体を１００重量部としたときの第２の領域を構成する材料の重量部数Ｂは、好ましくは４０重量部〜９０重量部であり、より好ましくは５０重量部〜８５重量部である。重量部数ＡまたはＢがこのような好適範囲から外れる場合には、十分な大きさのΔｎ２×Ａ×Ｂを得ることができず、薄膜かつ強い光拡散性を有する光拡散素子を得ることができないおそれがある。さらに、重量部数Ａが６０重量部を超えるまたは重量部数Ｂが４０重量部未満である場合には、光拡散素子の表面が光拡散性微粒子の形状に起因にして凹凸を形成し、光拡散素子の表面から強い後方散乱が発生するおそれがある。本発明によれば、第１の領域（例えば光拡散性微粒子）と第２の領域（例えばマトリクス）の間に存在する屈折率変調領域の屈折率勾配が十分に急峻であるため、光拡散素子中に占める屈折率変調領域の割合が少なくて済むので、薄膜でありながら強い光拡散性を得るに十分な第１の領域および第２の領域を確保することができる。本発明の光拡散素子において屈折率変調領域が占める重量部数Ｃは、光拡散素子全体を１００重量部としたとき、好ましくは１重量部〜２０重量部であり、より好ましくは１重量部〜５重量部である。さらに、重量部数Ｃの重量部数Ａに対する割合（Ｃ／Ａ）は、好ましくは５％〜１００％である。
【００１９】
第１の領域、第２の領域および屈折率変調領域は、任意の適切な手段により形成され得る。例えば、以下のような手段が挙げられる：（１）微粒子の中心部から外側に向かって連続的に屈折率が変化するいわゆるＧＲＩＮ微粒子などの屈折率傾斜微粒子を樹脂中に分散させ、屈折率傾斜部分を屈折率変調領域として利用すること；（２）マトリクスに樹脂成分と超微粒子成分とを用い、超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配により、マトリクスと光拡散性微粒子との界面またはその近傍に屈折率変調領域を形成すること。以下、マトリクスに樹脂成分と超微粒子成分とを用いる実施形態について主に説明し、屈折率傾斜微粒子を用いる実施形態については、その特徴的な部分のみを簡単に説明する。
【００２０】
１つの実施形態においては、本発明の光拡散素子は、マトリクスと該マトリクス中に分散された光拡散性微粒子とを有し、該光拡散性微粒子の表面近傍外部に、屈折率が実質的に連続的に変化する屈折率変調領域が形成されている。すなわち、光拡散性微粒子が第１の領域に対応し、マトリクスが第２の領域に対応する。本実施形態の光拡散素子は、マトリクスと光拡散性微粒子の屈折率差により、光拡散機能を発現する。上記の通り、光拡散性微粒子の表面近傍外部に屈折率変調領域が形成されているので、マトリクスは、該光拡散性微粒子の表面近傍外部の屈折率変調領域と、当該屈折率変調領域の外側（光拡散性微粒子から離れた側）の屈折率一定領域とを有する。好ましくは、マトリクスにおける屈折率変調領域以外の部分は、実質的には屈折率一定領域である。上記の通り、本明細書において「屈折率が実質的に連続的に変化する」とは、屈折率変調領域において少なくとも光拡散性微粒子表面から屈折率一定領域まで屈折率が実質的に連続的に変化すればよいことを意味する。したがって、例えば、光拡散性微粒子と屈折率変調領域との界面、および／または、屈折率変調領域と屈折率一定領域との界面において所定の範囲内（例えば、屈折率差が０．０５以下）の屈折率ギャップが存在しても、当該ギャップは許容され得る。
【００２１】
本実施形態においては、上記式（１）および（２）におけるΔｎはマトリクスの平均屈折率ｎＭと光拡散性微粒子の屈折率ｎＰとの差の絶対値｜ｎＭ−ｎＰ｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの光拡散性微粒子の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときのマトリクスの重量部数である。好ましくは、ｎＭ＞ｎＰである。なお、本実施形態において式（２）に関して言及する場合のみ、マトリクスは、光拡散素子から光拡散性微粒子および屈折率変調領域を除いた部分（すなわち、屈折率一定領域）を意味する。
【００２２】
図１Ａは、本実施形態による光拡散素子の概略断面図であり、図１Ｂは図１Ａの光拡散素子における光拡散微粒子近傍を拡大して説明する模式図である。マトリクスは、好ましくは、樹脂成分および超微粒子成分を含む。図１Ａの光拡散素子１００は、樹脂成分１１および超微粒子成分１２を含むマトリクス１０と、マトリクス１０中に分散された光拡散性微粒子２０とを有する。図１Ａにおいては、光拡散性微粒子２０の表面近傍外部に屈折率変調領域３０が形成されている。屈折率変調領域３０においては、上記のように、屈折率が実質的に連続的に変化する。
【００２３】
好ましくは、屈折率変調領域３０においては、屈折率が実質的に連続的に変化することに加えて、上記屈折率変調領域の最外部の屈折率と上記屈折率一定領域の屈折率とが実質的に同一である。言い換えれば、本実施形態の光拡散素子においては、屈折率変調領域から屈折率一定領域にかけて屈折率が連続的に変化し、好ましくは光拡散性微粒子から屈折率一定領域にかけて屈折率が連続的に変化する（図２）。好ましくは、当該屈折率変化は、図２に示すように滑らかである。すなわち、屈折率変調領域と屈折率一定領域との境界において、屈折率変化曲線に接線が引けるような形状で変化する。好ましくは、屈折率変調領域において、屈折率変化の勾配は、上記光拡散性微粒子から遠ざかるにつれて大きくなる。本実施形態によれば、後述するように、光拡散性微粒子とマトリクスの樹脂成分と超微粒子成分とを適切に選択することにより、実質的に連続的な屈折率変化を実現することができる。上記のように急峻で（Δｎ／Ｌが非常に大きく）、かつ、このような実質的に連続的な屈折率変化を実現したことが本発明の特徴の１つである。その結果、マトリクス１０（実質的には、屈折率一定領域）と光拡散性微粒子２０との屈折率差を大きくしても、マトリクス１０と光拡散性微粒子２０との界面の反射を抑えることができ、後方散乱を抑制することができる。さらに、屈折率一定領域では、光拡散性微粒子２０とは屈折率が大きく異なる超微粒子成分１２の重量濃度が相対的に高くなるので、マトリクス１０（実質的には、屈折率一定領域）と光拡散性微粒子２０との屈折率差を大きくすることができる。加えて、本実施形態の光拡散素子においては、上記式（１）を満足することにより、光拡散性微粒子の存在比率を高くして、散乱効率を向上させることができる。その結果、薄膜であっても高いヘイズ（強い拡散性）を実現することができる。したがって、本実施形態の光拡散素子によれば、薄膜でありながら、屈折率差を大きくして高ヘイズを実現し、かつ、後方散乱を顕著に抑制することができる。このような特徴は、コリメートバックライトフロント拡散システムに使用される光拡散素子のように強い拡散性（ヘイズが９０％以上）が要求される用途において特に好適である。一方、屈折率変調領域が形成されない従来の光拡散素子によれば、屈折率差を大きくすることにより強い拡散性（高ヘイズ値）を付与しようとすると、界面での屈折率のギャップを解消することができない。その結果、光拡散性微粒子とマトリクスとの界面での反射による後方散乱が大きくなってしまうので、外光の存在下で黒表示が十分に黒くならない（いわゆる黒が浮いてしまう）場合が多い。本発明によれば、上記式（１）および（２）を満足し、かつ屈折率が実質的に連続的に変化する屈折率変調領域を形成することにより、上記従来技術の問題を解決し、ヘイズ値が高く、強い拡散性を有し、かつ、後方散乱が抑制された薄膜の光拡散素子を得ることができる。
【００２４】
好ましくは、上記光拡散素子１００は、式（３）を満足する：
０．００５≦Ｌ／ｒＰ≦０．４０ ・・・（３）
ここで、ｒＰは上記光拡散性微粒子の半径（ｎｍ）である。Ｌ／ｒＰは、より好ましくは０．０２〜０．１５である。Ｌ／ｒＰが０．００５未満である場合、十分な厚みの屈折率変調領域が形成されないので、後方散乱を良好に抑制することができない場合が多い。Ｌ／ｒＰが０．４０を超える場合、十分な大きさのΔｎ２×Ａ×Ｂが得られない場合が多く、しかもΔｎ／Ｌが小さくなるので、薄膜でかつ強い光拡散性を有する光拡散素子を得ることができない場合がある。本発明によれば、上記のように屈折率変調領域の平均厚みＬを非常に薄くすることができるので、Ｌ／ｒＰを非常に小さくすることができる。その結果、上記光拡散性微粒子の散乱能を十分に維持しつつ、後方散乱を良好に抑制することができる。したがって、薄膜であっても高いヘイズ（強い拡散性）を実現することができる。
【００２５】
上記屈折率変調領域３０の厚み（屈折率変調領域最内部から屈折率変調領域最外部までの距離）は、一定であってもよく（すなわち、屈折率変調領域が光拡散性微粒子の周囲に同心球状に拡がってもよく）、光拡散性微粒子表面の位置によって厚みが異なっていてもよい（例えば、金平糖の外郭形状のようになっていてもよい）。好ましくは、屈折率変調領域３０の厚みは、光拡散性微粒子表面の位置によって異なっている。このような構成であれば、屈折率変調領域３０において、屈折率をより滑らかに連続的に変化させることができる。上記平均厚みＬは、屈折率変調領域３０の厚みが光拡散性微粒子表面の位置によって異なる場合の平均厚みであり、厚みが一定である場合にはその厚みである。
【００２６】
上記のように、マトリクス１０は、好ましくは樹脂成分１１および超微粒子成分１２を含む。好ましくは、上記屈折率変調領域３０は、マトリクス１０中の超微粒子成分１２の分散濃度の実質的な勾配により形成されている。具体的には、屈折率変調領域３０においては、光拡散性微粒子２０から遠ざかるにつれて、超微粒子成分１２の分散濃度（代表的には、重量濃度で規定される）が高くなる（必然的に、樹脂成分１１の重量濃度が低くなる）。言い換えれば、屈折率変調領域３０における光拡散性微粒子２０の最近接領域には、超微粒子成分１２が相対的に低濃度で分散しており、光拡散性微粒子２０から遠ざかるにつれて超微粒子成分１２の濃度が増大する。例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像によるマトリクス１０中の超微粒子成分１２の面積比率は、光拡散性微粒子２０に近接する側では小さく、マトリクス１０に近接する側では大きく、当該面積比率は光拡散性微粒子側からマトリクス側（屈折率一定領域側）に実質的な勾配を形成しながら変化する。その代表的な分散状態を表すＴＥＭ画像を図３に示す。本明細書において、「透過型電子顕微鏡画像によるマトリクス中の超微粒子成分の面積比率」とは、光拡散性微粒子の直径を含む断面の透過型電子顕微鏡画像において、所定範囲（所定面積）のマトリクスに占める超微粒子成分の面積の比率をいう。当該面積比率は、超微粒子成分の３次元的な分散濃度（実際の分散濃度）に対応する。例えば、上記のような面積比率であれば、超微粒子成分１２の分散濃度は、その濃度変化の勾配が光拡散性微粒子２０に近接する側では小さく、屈折率一定領域に近接する側では大きく、光拡散微粒子側から屈折率一定領域側に実質的な勾配を形成しながら変化する。言い換えれば、超微粒子成分１２の分散濃度は、その濃度変化の勾配が光拡散性微粒子から遠ざかるにつれて大きくなる。当該超微粒子成分の面積比率は、任意の適切な画像解析ソフトにより求めることができる。なお、上記面積比率は、代表的には、超微粒子成分の各粒子間の平均最短距離に対応する。具体的には、超微粒子成分の各粒子間の平均最短距離は、屈折率変調領域においては光拡散性微粒子から遠ざかるにつれて短くなり、屈折率一定領域において一定となる（例えば、平均最短距離は、光拡散性微粒子の最近接領域では３ｎｍ〜１００ｎｍ程度であり、屈折率一定領域においては１ｎｍ〜２０ｎｍである）。平均最短距離は、図３のような分散状態のＴＥＭ画像を二値化し、例えば画像解析ソフト「Ａ像くん」（旭化成エンジニアリング社製）の重心間距離法を用いて算出することができる。以上のように、本実施形態によれば、超微粒子成分１２の分散濃度の実質的な勾配を利用してマトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域３０を形成することができるので、簡便な手順で、かつ、低コストで光拡散素子を製造することができる。さらに、超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配を利用して屈折率変調領域を形成することにより、屈折率変調領域３０と屈折率一定領域との境界において屈折率を滑らかに変化させることができる。さらに、樹脂成分および光拡散性微粒子と屈折率が大きく異なる超微粒子成分を用いることにより、光拡散性微粒子とマトリクス（実質的には、屈折率一定領域）との屈折率差を大きく、かつ、屈折率変調領域の屈折率勾配を急峻にすることができる。
【００２７】
上記屈折率変調領域（実質的には、上記のような超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配）は、マトリクスの樹脂成分および超微粒子成分ならびに光拡散性微粒子の構成材料、ならびに化学的および熱力学的特性を適切に選択することにより形成することができる。例えば、樹脂成分および光拡散性微粒子を同系の材料（例えば有機化合物同士）で構成し、超微粒子成分を樹脂成分および光拡散性微粒子とは異なる系の材料（例えば無機化合物）で構成することにより、屈折率変調領域を良好に形成することができる。さらに、例えば、樹脂成分および光拡散性微粒子を同系材料の中でも相溶性の高い材料同士で構成することが好ましい。屈折率変調領域の厚みおよび屈折率勾配は、マトリクスの樹脂成分および超微粒子成分ならびに光拡散性微粒子の化学的および熱力学的特性を調整することにより制御することができる。なお、本明細書において「同系」とは、化学構造や特性が同等または類似であることをいい、「異なる系」とは、同系以外のものをいう。同系か否かは、基準の選択の仕方によって異なり得る。例えば、有機か無機かを基準にした場合、有機化合物同士は同系の化合物であり、有機化合物と無機化合物とは異なる系の化合物である。ポリマーの繰り返し単位を基準にした場合、例えばアクリル系ポリマーとエポキシ系ポリマーとは有機化合物同士であるにもかかわらず異なる系の化合物であり、周期律表を基準にした場合、アルカリ金属と遷移金属とは無機元素同士であるにもかかわらず異なる系の元素である。
【００２８】
より具体的には、上記のような超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配は、以下の（１）〜（２）またはそれらの適切な組み合わせにより実現され得る：（１）マトリクス中の超微粒子成分の分散濃度を調整すること。例えば、超微粒子成分の分散濃度を大きくすることにより、超微粒子成分同士の電気的な反発が大きくなり、結果として、光拡散微粒子近傍まで超微粒子成分が存在することになり、屈折率変調領域において急峻な屈折率勾配を形成することができる（屈折率変調領域の厚みが小さくなる）。（２）光拡散性微粒子の架橋度を調整すること。例えば、架橋度が低い光拡散性微粒子では、微粒子表面の構成ポリマー分子の自由度が高くなるので、超微粒子成分が近寄りにくくなる。その結果、屈折率変調領域において緩やかな屈折率勾配を形成することができる（屈折率変調領域の厚みが大きくなる）。好ましくは、上記（１）および（２）を適切に組み合わせることにより、上記のような超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配が実現され得る。例えば、ジルコニアの超微粒子成分とＰＭＭＡの光拡散性微粒子とを用い、当該超微粒子成分の分散濃度をマトリクス１００重量部に対して３０重量部〜７０重量部に設定し、かつ、後述の樹脂成分前駆体に対する膨潤度が１００％〜２００％である光拡散性微粒子を用いることにより、マトリクス１０中の超微粒子成分１２の分散濃度が、光拡散性微粒子２０に近接する側では小さく、屈折率一定領域に近接する側では大きく、光拡散微粒子側から屈折率一定領域側に実質的な勾配を形成しながら変化するような、分散濃度勾配を実現することができる。さらに、光拡散性微粒子表面の位置によって厚みが異なる（例えば、金平糖の外郭形状のような）屈折率変調領域を形成することができる。ここで、「膨潤度」とは、膨潤前の粒子の平均粒径に対する膨潤状態の粒子の平均粒径の比率をいう。
【００２９】
上記のとおり、本実施形態の光拡散素子１００においては、好ましくはｎＭ＞ｎＰである。図４（ａ）および図４（ｂ）に比較して示すように、ｎＭ＞ｎＰである場合には、ｎＭ＜ｎＰである場合に比べて、屈折率変調領域の屈折率勾配が急峻であっても後方散乱をより良好に抑制することができる。
【００３０】
本発明の光拡散素子の光拡散特性は、代表的にはヘイズと光拡散半値角によって表される。ヘイズとは、光の拡散の強さ、すなわち入射光の拡散度合いを示すものである。一方、光拡散半値角とは、拡散光の質、すなわち拡散させる光の角度範囲を示すものである。本発明の光拡散素子は、ヘイズが高い場合にその効果が十分に発揮される。光拡散素子のヘイズは、好ましくは９０％以上であり、より好ましくは９０％〜９９．９％であり、さらに好ましくは９２％〜９９．９％であり、特に好ましくは９５％〜９９．９％であり、とりわけ好ましくは９６％〜９９．９％であり、最も好ましくは９７％〜９９．９％である。ヘイズが９０％以上であることにより、コリメートバックライトフロント拡散システムにおけるフロント光拡散素子として好適に用いることができる。また、光拡散素子をバックライト側の偏光素子に用いた場合に、ランプイメージ等の輝度ムラを良好に解消することができる。さらに、フロント基板（例えば、タッチパネル）を有する液晶表示装置に光拡散素子を用いた場合に、光拡散素子がスクリーンとして十分に機能するので、視差を低減し得る。特に平行光光源装置を用いる液晶表示装置においては、正面コントラスト比の向上と視差の低減を両立できるという点で好適である。本発明によれば、このような非常に高いヘイズを有し、かつ、後方散乱が抑制された光拡散素子が得られ得る。なお、コリメートバックライトフロント拡散システムとは、液晶表示装置において、コリメートバックライト光（一定方向に集光された、輝度半値幅の狭い（例えば、３°〜３５°もしくは±１．５°〜±１７．５°の）バックライト光）を用い、上側偏光板の視認側にフロント光拡散素子を設けたシステムをいう。ヘイズは、ＪＩＳ ７１３６に準じて求めることができる。
【００３１】
上記光拡散素子の光拡散特性は、光拡散半値角で示すならば、好ましくは１０°〜１５０°（片側５°〜７５°）であり、より好ましくは１０°〜１００°（片側５°〜５０°）であり、さらに好ましくは３０°〜８０°（片側１５°〜４０°）である。光拡散半値角が小さすぎると、斜めの視野角（例えば、白輝度）が狭くなる場合がある。光拡散半値角が大きすぎると、後方散乱が大きくなる場合がある。光拡散素子をバックライト側の偏光素子に用いる場合には、光拡散半値角は、好ましくは２５°（片側１２．５°）以上であり、より好ましくは３０°〜１４０°（片側１５°〜７０°）であり、さらに好ましくは５０°〜１２０°（片側２５°〜６０°）である。
【００３２】
光拡散素子は、後方散乱率が低ければ低いほど好ましい。具体的には、後方散乱率は、好ましくは０．５％以下である。なお、光拡散素子をバックライト側偏光素子に用いる場合には、後方散乱率は３％以下程度であればよく、より好ましくは２％以下である。
【００３３】
上記光拡散素子の厚みは、目的や所望の拡散特性に応じて適切に設定され得る。具体的には、上記光拡散素子の厚みは、好ましくは３μｍ〜５０μｍ、より好ましくは４μｍ〜５０μｍ、さらにより好ましくは４μｍ〜３０μｍ、特に好ましくは４μｍ〜２０μｍである。本発明によれば、このように非常に薄い厚みにもかかわらず、上記のような非常に高いヘイズ（優れた光拡散性）を有する光拡散素子が得られ得る。さらに、このような薄い厚みであれば折り曲げても割れたりせず、ロール状での保管が可能となる。加えて、後述するように、本発明の光拡散素子は塗工により形成され得るので、例えば、光拡散素子の製造と偏光板への貼り合わせとをいわゆるロール・トゥ・ロールで連続的に行うことができる。したがって、本発明の光拡散素子は、光拡散素子自体の生産性が非常に優れ、かつ、偏光板のような他の光学部材との貼り合わせの製造効率もきわめて高い。なお、ロール・トゥ・ロールとは、長尺のフィルム同士をロール搬送しながら、その長手方向を揃えて連続的に貼り合わせる方法をいう。
【００３４】
上記光拡散素子は、液晶表示装置に好適に用いられ、コリメートバックライトフロント拡散システム、フロント基板を有する液晶表示装置に特に好適に用いられる。光拡散素子は、単独でフィルム状または板状部材として提供してもよく、任意の適切な基材や偏光板に貼り付けて複合部材として提供してもよい。光拡散素子の上に反射防止層が積層されてもよい。また、光拡散素子は、液晶表示装置のバックライト部にも好適に用いられ得る。
【００３５】
Ａ−２．マトリクス
上記のとおり、マトリクス１０は、好ましくは樹脂成分１１および超微粒子成分１２を含む。上記のように、ならびに、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、超微粒子成分１２は、マトリクス１０と光拡散性微粒子２０との界面近傍に屈折率変調領域３０を形成するようにして、樹脂成分１１に分散している。
【００３６】
Ａ−２−１．樹脂成分
樹脂成分１１は、上記屈折率変調領域が形成される限りにおいて、任意の適切な材料で構成される。好ましくは、上記のように、樹脂成分１１は、光拡散性微粒子と同系の化合物であってかつ超微粒子成分とは異なる系の化合物で構成される。これにより、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍（光拡散性微粒子の表面近傍）に屈折率変調領域を良好に形成することができる。さらに好ましくは、樹脂成分１１は、光拡散性微粒子と同系の中でも相溶性の高い化合物で構成される。これにより、所望の屈折率勾配を有する屈折率変調領域を形成することができる。より詳細には、樹脂成分は、光拡散性微粒子の近傍においては、局所的には、超微粒子成分と均一溶解もしくは分散している状態よりも、むしろ、樹脂成分のみで光拡散性微粒子を取り囲む方が、系全体のエネルギーが安定する場合が多い。その結果、樹脂成分の重量濃度は、光拡散性微粒子の最近接領域において、マトリクス全体における樹脂成分の平均重量濃度よりも高く、光拡散性微粒子から遠ざかるにつれて低くなる。したがって、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍（光拡散性微粒子の表面近傍）に屈折率変調領域を良好に形成することができる。
【００３７】
上記樹脂成分は、好ましくは有機化合物で構成され、より好ましくは電離線硬化型樹脂で構成される。電離線硬化型樹脂は、塗膜の硬度に優れているため、後述する超微粒子成分の弱点である機械強度を補いやすい。また、光拡散素子をバックライト側の偏光素子に用いる場合には、得られる偏光素子にハードコート性を付与することができる。電離線としては、例えば、紫外線、可視光、赤外線、電子線が挙げられる。好ましくは紫外線であり、したがって、樹脂成分は、特に好ましくは紫外線硬化型樹脂で構成される。紫外線硬化型樹脂としては、例えば、アクリレート樹脂（エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、アクリルアクリレート、エーテルアクリレート）などのラジカル重合型モノマーおよび／またはオリゴマーから形成される樹脂が挙げられる。アクリレート樹脂を構成するモノマー成分（前駆体）の分子量は、好ましくは２００〜７００である。アクリレート樹脂を構成するモノマー成分（前駆体）の具体例としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＰＥＴＡ：分子量２９８）、ネオペンチルグリコールジアクリレート（ＮＰＧＤＡ：分子量２１２）、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ：分子量６３２）、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ：分子量５７８）、トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ：分子量２９６）が挙げられる。前駆体には、必要に応じて、開始剤を添加してもよい。開始剤としては、例えば、ＵＶラジカル発生剤（ＢＡＳＦジャパン社製イルガキュア９０７、同１２７、同１９２など）、過酸化ベンゾイルが挙げられる。上記樹脂成分は、上記電離線硬化型樹脂以外に別の樹脂成分を含んでいてもよい。別の樹脂成分は、電離線硬化型樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよい。別の樹脂成分の代表例としては、脂肪族系（例えば、ポリオレフィン）樹脂、ウレタン系樹脂が挙げられる。別の樹脂成分を用いる場合、その種類や配合量は、上記屈折率変調領域が良好に形成されるよう調整される。
【００３８】
上記樹脂成分は、代表的には、下記式（４）を満足する：
｜ｎＰ−ｎＡ｜＜｜ｎＰ−ｎＢ｜・・・（４）
式（４）中、ｎＡはマトリクスの樹脂成分の屈折率を表し、ｎＢはマトリクスの超微粒子成分の屈折率を表し、ｎＰは光拡散性微粒子の屈折率を表す。さらに、樹脂成分は下記式（５）も満足し得る：
｜ｎＰ−ｎＡ｜＜｜ｎＡ−ｎＢ｜・・・（５）
樹脂成分の屈折率は、好ましくは１．４０〜１．６０である。
【００３９】
上記樹脂成分の配合量は、マトリクス１００重量部に対して、好ましくは１０重量部〜８０重量部であり、より好ましくは２０重量部〜８０重量部であり、さらに好ましくは２０重量部〜６５重量部であり、特に好ましくは４５重量部〜６５重量部である。このような配合量であれば、式（２）を満足することができる。
【００４０】
Ａ−２−２．超微粒子成分
超微粒子成分１２は、上記のように、好ましくは上記樹脂成分および後述の光拡散性微粒子とは異なる系の化合物で構成され、より好ましくは無機化合物で構成される。好ましい無機化合物としては、例えば、金属酸化物、金属フッ化物が挙げられる。金属酸化物の具体例としては、酸化ジルコニウム（ジルコニア）（屈折率：２．１９）、酸化アルミニウム（屈折率：１．５６〜２．６２）、酸化チタン（屈折率：２．４９〜２．７４）、酸化ケイ素（屈折率：１．２５〜１．４６）が挙げられる。金属フッ化物の具体例としては、フッ化マグネシウム（屈折率：１．３７）、フッ化カルシウム（屈折率：１．４０〜１．４３）が挙げられる。これらの金属酸化物および金属フッ化物は、光の吸収が少ない上に、電離線硬化型樹脂や熱可塑性樹脂などの有機化合物では発現が難しい屈折率を有しているので、光拡散性微粒子との界面から離れるにつれて超微粒子成分の重量濃度が相対的に高くなることにより、屈折率を大きく変調させることができる。光拡散性微粒子とマトリクスとの屈折率差を大きくすることにより、薄膜であっても高ヘイズ（高い光拡散性）を実現でき、かつ、屈折率変調領域が形成されるので後方散乱防止の効果も大きい。特に好ましい無機化合物は、酸化ジルコニウムである。
【００４１】
上記超微粒子成分もまた、上記式（４）および(５)を満足し得る。上記超微粒子成分の屈折率は、好ましくは１．４０以下または１．６０以上であり、さらに好ましくは１．４０以下または１．７０〜２．８０であり、特に好ましくは１．４０以下または２．００〜２．８０である。屈折率が１．４０を超えまたは１．６０未満であると、光拡散性微粒子とマトリクスとの屈折率差が不十分となり、十分な光拡散性が得られないおそれがあり、また、光拡散素子がコリメートバックライトフロント拡散システムを採用する液晶表示装置に用いられた場合に、コリメートバックライトからの光を十分に拡散できず視野角が狭くなるおそれがある。
【００４２】
上記超微粒子成分の平均１次粒子径は、屈折率変調領域の平均厚みＬに比べて小さいことが好ましい。より具体的には、平均１次粒子径は、平均厚みＬに対して好ましくは１／５０〜１／２、より好ましくは１／２５〜１／３である。平均１次粒子径が平均厚みＬに対して１／２を超えると、屈折率変調領域における屈折率変化が実質的に連続的にならない場合がある。１／５０未満である場合、屈折率変調領域の形成が困難になる場合がある。上記平均１次粒子径は、好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍであり、より好ましくは１ｎｍ〜５０ｎｍである。超微粒子成分は２次凝集していてもよく、その場合の平均粒子径（凝集体の平均粒子径）は、好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、より好ましくは１０ｎｍ〜８０ｎｍであり、さらに好ましくは２０ｎｍ〜７０ｎｍである。このように、光の波長より小さい平均粒径の超微粒子成分を用いることにより、超微粒子成分と樹脂成分との間に幾何光学的な反射、屈折、散乱が生じず、光学的に均一なマトリクスを得ることができる。その結果、光学的に均一な光拡散素子を得ることができる。
【００４３】
上記超微粒子成分は、上記樹脂成分との分散性が良好であることが好ましい。本明細書において「分散性が良好」とは、上記樹脂成分と超微粒子成分と（必要に応じて少量のＵＶ開始剤と）揮発溶剤とを混合して得られた塗工液を塗布し、溶剤を乾燥除去して得られた塗膜が透明であることをいう。
【００４４】
好ましくは、上記超微粒子成分は、表面改質がなされている。表面改質を行うことにより、超微粒子成分を樹脂成分中に良好に分散させることができ、かつ、上記屈折率変調領域を良好に形成することができる。表面改質手段としては、本発明の効果が得られる限りにおいて任意の適切な手段が採用され得る。代表的には、表面改質は、超微粒子成分の表面に表面改質剤を塗布して表面改質剤層を形成することにより行われる。好ましい表面改質剤の具体例としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤等のカップリング剤、脂肪酸系界面活性剤等の界面活性剤が挙げられる。このような表面改質剤を用いることにより、樹脂成分と超微粒子成分との濡れ性を向上させ、樹脂成分と超微粒子成分との界面を安定化させ、超微粒子成分を樹脂成分中に良好に分散させ、かつ、屈折率変調領域を良好に形成することができる。
【００４５】
上記超微粒子成分の配合量は、マトリクス１００重量部に対して、好ましくは１５重量部〜８０重量部であり、より好ましくは２０重量部〜７０重量部である。光拡散素子をバックライト側の偏光素子に用いる場合には、超微粒子成分の配合量は、マトリクス１００重量部に対して、好ましくは１０重量部〜７０重量部であり、より好ましくは３５重量部〜５５重量部である．このような配合量であれば、式（２）を満足することができる。
【００４６】
Ａ−３．光拡散性微粒子
光拡散性微粒子２０もまた、上記屈折率変調領域が良好に形成される限りにおいて、任意の適切な材料で構成される。好ましくは、上記のように、光拡散性微粒子２０は、上記マトリクスの樹脂成分と同系の化合物で構成される。例えば、マトリクスの樹脂成分を構成する電離線硬化型樹脂がアクリレート系樹脂である場合には、光拡散性微粒子もまたアクリレート系樹脂で構成されることが好ましい。より具体的には、マトリクスの樹脂成分を構成するアクリレート系樹脂のモノマー成分が例えば上記のようなＰＥＴＡ、ＮＰＧＤＡ、ＤＰＨＡ、ＤＰＰＡおよび／またはＴＭＰＴＡである場合には、光拡散性微粒子を構成するアクリレート系樹脂は、好ましくは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、およびこれらの共重合体、ならびにそれらの架橋物である。ＰＭＭＡおよびＰＭＡとの共重合成分としては、ポリウレタン、ポリスチレン（ＰＳ）、メラミン樹脂が挙げられる。特に好ましくは、光拡散性微粒子は、ＰＭＭＡで構成される。マトリクスの樹脂成分および超微粒子成分との屈折率や熱力学的特性の関係が適切であるからである。さらに、好ましくは、光拡散性微粒子は、架橋構造（三次元網目構造）を有する。架橋構造の粗密（架橋度）を調整することにより、光拡散性微粒子表面において微粒子を構成するポリマー分子の自由度を制御することができるので、超微粒子成分の分散状態を制御することができ、結果として、所望の屈折率勾配を有する屈折率変調領域を形成することができる。例えば、後述の塗工液を塗布する際の光拡散性微粒子の樹脂成分前駆体（溶媒を含んでいてもよい）に対する膨潤度は、好ましくは１００％〜２００％である。ここで、「膨潤度」とは、架橋度の指標であり、膨潤前の粒子の平均粒径に対する膨潤状態の粒子の平均粒径の比率をいう。
【００４７】
上記光拡散性微粒子は、平均粒径（直径）が、好ましくは１μｍ〜１０μｍであり、より好ましくは２μｍ〜５μｍである。光拡散性微粒子の平均粒径は、好ましくは、光拡散素子の厚みの１／２以下（例えば、１／２〜１／２０）である。光拡散素子の厚みに対してこのような比率を有する平均粒径であれば、光拡散性微粒子を光拡散素子の厚み方向に複数配列することができるので、入射光が光拡散素子を通過する間に当該光を多重に拡散させることができ、その結果、十分な光拡散性が得られ得る。
【００４８】
光拡散性微粒子の重量平均粒径分布の標準偏差は、好ましくは１．０μｍ以下であり、より好ましくは０．５μｍ以下である。重量平均粒径に対して粒径の小さい光拡散性微粒子が多数混在していると、光拡散性が増大しすぎて後方散乱を良好に抑制できない場合がある。重量平均粒径に対して粒径の大きい光拡散性微粒子が多数混在していると、光拡散素子の厚み方向に複数配列することができず、多重拡散が得られない場合があり、その結果、光拡散性が不十分となる場合がある。
【００４９】
上記光拡散性微粒子の形状としては、目的に応じて任意の適切な形状が採用され得る。具体例としては、真球状、燐片状、板状、楕円球状、不定形が挙げられる。多くの場合、上記光拡散性微粒子として真球状微粒子が用いられ得る。
【００５０】
上記光拡散性微粒子もまた、上記式（４）および（５）を満足し得る。上記光拡散性微粒子の屈折率は、好ましくは１．３０〜１．７０であり、より好ましくは１．４０〜１．６０である。
【００５１】
上記光拡散性微粒子の配合量は、マトリクス１００重量部に対して、好ましくは１０重量部〜１００重量部であり、より好ましくは１０重量部〜４０重量部、さらに好ましくは１０重量部〜３５重量部である。このような配合量であれば、式（２）を満足することができる。例えばこのような配合量で上記好適範囲の平均粒径を有する光拡散性微粒子を含有させることにより、薄膜でかつ非常に優れた光拡散性を有する光拡散素子が得られ得る。光拡散素子をバックライト側の偏光素子に用いる場合には、光拡散性微粒子の配合量は、マトリクス１００重量部に対して、好ましくは１０重量部〜１００重量部であり、より好ましくは１５重量部〜４０重量部である。
【００５２】
Ａ−４．光拡散素子の製造方法
本実施形態の光拡散素子の製造方法は、マトリクスの樹脂成分またはその前駆体と超微粒子成分と光拡散性微粒子とを揮発性溶剤中に溶解または分散させた塗工液を基材に塗布する工程（工程Ａとする）と、該基材に塗布された塗工液を乾燥させる工程（工程Ｂとする）と、を含む。
【００５３】
（工程Ａ）
樹脂成分またはその前駆体、超微粒子成分、および光拡散性微粒子については、それぞれ、上記Ａ−２−１項、Ａ−２−２項およびＡ−３項で説明したとおりである。代表的には、上記塗工液は前駆体および揮発性溶剤中に超微粒子成分および光拡散性微粒子が分散した分散体である。超微粒子成分および光拡散性微粒子を分散させる手段としては、任意の適切な手段（例えば、超音波処理、攪拌機による分散処理）が採用され得る。
【００５４】
上記揮発性溶剤としては、上記各成分を溶解または均一に分散し得る限りにおいて、任意の適切な溶剤が採用され得る。揮発性溶剤の具体例としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル、２−ブタノン（メチルエチルケトン）、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、トルエン、イソプロピルアルコール、ｎ−ブタノール、シクロペンタン、水が挙げられる。
【００５５】
上記塗工液は、目的に応じて任意の適切な添加剤をさらに含有し得る。例えば、超微粒子成分を良好に分散させるために、分散剤が好適に用いられ得る。添加剤の他の具体例としては、紫外線吸収剤、レベリング剤、消泡剤が挙げられる。
【００５６】
上記塗工液における上記各成分の配合量は、上記Ａ−２項〜Ａ−３項で説明したとおりである。塗工液の固形分濃度は、好ましくは１０重量％〜７０重量％程度となるように調整され得る。このような固形分濃度であれば、塗工容易な粘度を有する塗工液が得られ得る。
【００５７】
上記基材としては、本発明の効果が得られる限りにおいて任意の適切なフィルムが採用され得る。具体例としては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム、ナイロンフィルム、アクリルフィルム、ラクトン変性アクリルフィルムなどが挙げられる。上記基材は、必要に応じて、易接着処理などの表面改質がなされていてもよく、滑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤などの添加剤が含まれていてもよい。当該基材は、後述の光拡散素子付偏光板において、保護層として機能し得る場合がある。
【００５８】
上記塗工液の基材への塗布方法としては、任意の適切なコーターを用いた方法が採用され得る。コーターの具体例としては、バーコーター、リバースコーター、キスコーター、グラビアコーター、ダイコーター、コンマコーターが挙げられる。
【００５９】
（工程Ｂ）
上記塗工液の乾燥方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体例としては、自然乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥が挙げられる。好ましくは、加熱乾燥である。加熱温度は、例えば６０℃〜１５０℃であり、加熱時間は、例えば３０秒〜５分である。
【００６０】
（工程Ｃ）
好ましくは、上記製造方法は、上記塗布工程の後に上記前駆体を重合させる工程（工程Ｃ）をさらに含む。重合方法は、樹脂成分（したがって、その前駆体）の種類に応じて任意の適切な方法が採用され得る。例えば、樹脂成分が電離線硬化型樹脂である場合には、電離線を照射することにより前駆体を重合する。電離線として紫外線を用いる場合には、その積算光量は、好ましくは５０ｍＪ／ｃｍ２〜１０００ｍＪ／ｃｍ２であり、より好ましくは２００ｍＪ／ｃｍ２〜４００ｍＪ／ｃｍ２である。電離線の光拡散性微粒子に対する透過率は、好ましくは７０％以上であり、より好ましくは８０％以上である。また例えば、樹脂成分が熱硬化型樹脂である場合には、加熱することにより前駆体を重合する。加熱温度および加熱時間は、樹脂成分の種類に応じて適切に設定され得る。好ましくは、重合は電離線を照射することにより行われる。電離線照射であれば、屈折率変調領域を良好に保持したまま塗膜を硬化させることができるので、良好な拡散特性の光拡散素子を作製することができる。前駆体を重合することにより、屈折率変調領域３０と屈折率一定領域とを有するマトリクス１０が形成される。
【００６１】
上記重合工程（工程Ｃ）は、上記乾燥工程（工程Ｂ）の前に行ってもよく、工程Ｂの後で行ってもよい。
【００６２】
以上のようにして、基材上に、図１Ａおよび図１Ｂに示すような光拡散素子が形成される。
【００６３】
本実施形態の光拡散素子の製造方法が、上記工程Ａ〜工程Ｃに加えて、任意の適切な時点で任意の適切な工程、処理および／または操作を含み得ることは言うまでもない。そのような工程等の種類およびそのような工程等が行われる時点は、目的に応じて適切に設定され得る。
【００６４】
以上のようにして、上記Ａ−１項〜Ａ−３項で説明したような光拡散素子が基材上に形成される。
【００６５】
Ａ−５．別の実施形態
図５は、本発明の別の実施形態による光拡散素子の概略断面図である。図５の光拡散素子１００’は、マトリクス１０と、マトリクス１０中に分散された光拡散性微粒子２０とを有する。光拡散性微粒子２０は、中心部から外側に向かって屈折率が変化する屈折率傾斜粒子（例えば、ＧＲＩＮ微粒子）であり、屈折率傾斜部分が屈折率変調領域３０を構成する。代表的には、屈折率傾斜粒子は、中心部と当該中心部を覆う表層部とからなるポリマー粒子である。このようなポリマー粒子を構成するポリマーの具体例としては、ビニル系ポリマー、（メタ）アクリル系ポリマー、スチレン系ポリマーが挙げられる。ポリマーを適切に選択することにより、屈折率傾斜を制御することができる。このようなポリマー粒子は、例えば、屈折率の異なる複数のモノマーを用い、それらの共重合において、重合の進行にしたがってモノマー量を変化させることにより、屈折率を段階的にまたは連続的に変化させることができる。このようなポリマー粒子およびその製造方法の詳細は、例えば、特開２００６−２２７２７９号公報に記載されており、その記載は本明細書に参考として援用される。マトリクス１０は、例えば、超微粒子成分を用いる形態の樹脂成分に関して上記Ａ−２−１項に記載したような樹脂で構成され得る。マトリクス１０は、超微粒子成分を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。本実施形態においては、光拡散性微粒子２０の中心部が第１の領域を構成し、マトリクス１０が第２の領域を構成する。屈折率変調領域３０においては、好ましくは、屈折率が実質的に連続的に変化する。
【００６６】
本実施形態については、構造の特徴的な部分についてのみ簡単に説明した。本実施形態の光拡散素子の全体的な特徴は、樹脂成分および超微粒子成分を含むマトリクスを用いる実施形態に関して上記したとおりである。
【００６７】
本発明の光拡散素子は、基材から剥離して単一部材として用いてもよく、基材付光拡散素子として用いてもよく、基材から偏光板等に転写して複合部材（例えば、光拡散素子付偏光板）として用いてもよく、基材ごと偏光板等に貼り付けて複合部材（例えば、光拡散素子付偏光板）として用いてもよい。基材ごと偏光板等に貼り付けて複合部材（例えば、光拡散素子付偏光板）として用いる場合には、当該基材は偏光板の保護層として機能し得る。本発明の光拡散素子は、上記で説明したコリメートバックライトフロント拡散システムを採用した液晶表示装置の視認側拡散素子以外に、例えば、液晶表示装置のバックライト用部材（例えば、バックライト側の偏光素子）、照明器具（例えば、有機ＥＬ、ＬＥＤ）用拡散部材として用いられ得る。光拡散素子をバックライト側の偏光素子に用いる場合には、上記の製造方法における基材の代わりに反射型偏光子を用いて、光拡散素子を反射型偏光子に直接形成することができる。
【００６８】
ここまで本発明の特定の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されず、第１の屈折率ｎ１を有する第１の領域と；第１の領域を包囲する実質的に球殻状の屈折率変調領域と；屈折率変調領域の第１の領域と反対側に位置し、第２の屈折率ｎ２を有する第２の領域と；を有し、上記式（１）および（２）を満足する光拡散素子を包含する。
【００６９】
Ｂ．光拡散素子付偏光板
Ｂ−１．光拡散素子付偏光板の全体構成
本発明の光拡散素子付偏光板は、１つの実施形態においては、液晶表示装置の視認側に配置される。図６は、本発明の好ましい実施形態による光拡散素子付偏光板の概略断面図である。この光拡散素子付偏光板２００は、光拡散素子１００と偏光子１１０とを有する。光拡散素子１００は、上記Ａ−１項〜Ａ−５項に記載した本発明の光拡散素子である。光拡散素子１００は、光拡散素子付偏光板が液晶表示装置の視認側に配置された場合に最も視認側となるように配置されている。１つの実施形態においては、光拡散素子１００の視認側に低反射層または反射防止処理層（アンチリフレクション処理層）が配置されている（図示せず）。図示例においては、光拡散素子付偏光板２００は、偏光子の両側に保護層１２０および１３０を有する。偏光子および保護層は、任意の適切な接着剤層または粘着剤層を介して貼り付けられている。光拡散素子は、好ましくは保護層または偏光子に直接形成されている。保護層１２０および１３０の少なくとも１つは、目的、偏光板の構成および液晶表示装置の構成に応じて省略されてもよい。例えば、光拡散素子を形成する際に用いられる基材が保護層として機能し得る場合には、保護層１２０が省略され得る。本発明の光拡散素子付偏光板は、コリメートバックライトフロント拡散システムを採用した液晶表示装置およびフロント基板（例えば、タッチパネル、透明保護板）を有する液晶表示装置における視認側偏光板として特に好適に用いられ得る。
【００７０】
Ｂ−２．偏光子
本明細書において「偏光子」とは、自然光または偏光を直線偏光に変換するものをいう。好ましくは、入射する光を直交する２つの偏光成分に分離し、一方の偏光成分を透過させ、他方の偏光成分を、吸収、反射および／または散乱させる機能を有する。１つの実施形態においては、上記偏光子１１０は吸収型偏光子である。吸収型偏光子としては、目的に応じて任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素などの二色性物質を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く特に好ましい。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、１〜８０μｍ程度である。
【００７１】
ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を吸着させて一軸延伸した偏光子は、例えば、ポリビニルアルコールをヨウ素の水溶液に浸漬することによって染色し、元長の３〜７倍に延伸することで作製することができる。必要に応じてホウ酸や硫酸亜鉛、塩化亜鉛等を含んでいてもよいし、ヨウ化カリウムなどの水溶液に浸漬することもできる。さらに必要に応じて染色の前にポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬して水洗してもよい。
【００７２】
ポリビニルアルコール系フィルムを水洗することでポリビニルアルコール系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させることで染色のムラなどの不均一を防止する効果もある。延伸はヨウ素で染色した後に行ってもよいし、染色しながら延伸してもよいし、また延伸してからヨウ素で染色してもよい。ホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液中や水浴中でも延伸することができる。
【００７３】
Ｂ−３．保護層
上記保護層１２０および１３０は、偏光板の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、（メタ）アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、（メタ）アクリル系、ウレタン系、（メタ）アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開２００１−３４３５２９号公報（ＷＯ０１／３７００７）に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとＮ−メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。
【００７４】
上記保護層（特に、液晶セル側に配置される保護層：内側保護層１３０）は、光学的に等方性を有することが好ましい。具体的には、内側保護層の厚み方向の位相差Ｒｔｈ（５５０）は、好ましくは−２０ｎｍ〜＋２０ｎｍ、さらに好ましくは−１０ｎｍ〜＋１０ｎｍ、特に好ましくは−６ｎｍ〜＋６ｎｍ、最も好ましくは−３ｎｍ〜＋３ｎｍである。内側保護層の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、好ましくは０ｎｍ以上１０ｎｍ以下、さらに好ましくは０ｎｍ以上６ｎｍ以下、特に好ましくは０ｎｍ以上３ｎｍ以下である。このような光学的に等方性を有する保護層を形成し得るフィルムの詳細は、特開２００８−１８０９６１号公報に記載されており、その記載は本明細書に参考として援用される。保護層の厚みは、代表的には１０μｍ〜２００μｍである。
【００７５】
Ｂ−４．光拡散素子付偏光板の製造方法
図７を参照して、本発明の光拡散素子付偏光板の製造方法の一例について簡単に説明する。図７において、符号１１１および１１２は、それぞれ、偏光板および光拡散素子／基材の積層体を巻回するロールであり、符号１２２は搬送ロールである。図示例では、偏光板（保護層１３０／偏光子１１０／保護層１２０）と、光拡散素子１００／基材１０１の積層体とを矢印方向に送り出し、それぞれの長手方向を揃えた状態で貼り合わせる。その際、光拡散素子１００と偏光板の保護層１２０とが隣接するように貼り合わせる。その後、必要に応じて基材１０１を剥離することにより、図６に示すような光拡散素子付偏光板２００が得られ得る。図示しないが、例えば、偏光板（保護層１３０／偏光子１１０）と光拡散素子１００／基材１０１の積層体とを、基材１０１と偏光子１１０とが隣接するように貼り合わせ、基材が保護層として機能する光拡散素子付偏光板を作製することもできる。このように、本発明によれば、いわゆるロール・トゥ・ロールを採用することができるので、光拡散素子付偏光板を非常に高い製造効率で製造することができる。さらに、このロール・トゥ・ロール工程は、上記Ａ−４項に記載の光拡散素子の製造工程から連続して行うことができるので、このような手順を採用すれば、光拡散素子付偏光板の製造効率をさらに向上させることができる。
【００７６】
Ｃ．偏光素子
Ｃ−１．偏光素子の全体構成
本発明の偏光素子は、少なくとも１つの偏光子と光拡散素子とを備える。図８は、本発明の好ましい実施形態による偏光素子３００の概略断面図であり、図９は、本発明の別の好ましい実施形態による偏光素子３００’の概略断面図である。偏光素子３００は、反射型偏光子１１０と、反射型偏光子１１０の片側に配置された光拡散素子１００とを備える。偏光素子３００’は、反射型偏光子１１０と、反射型偏光子１１０の片側に配置された光拡散素子１００と、反射型偏光子１１０のもう片側に配置された吸収型偏光子１２０とを備える。光拡散素子１００は、上記Ａ−１項〜Ａ−５項に記載した本発明の光拡散素子である。好ましくは、光拡散素子は、反射型偏光子に直接形成されている。図示しないが、本発明の偏光素子は、偏光子および光拡散素子以外に、その他の部材を備え得る。その他の部材としては、例えば、保護層が挙げられる。本発明の偏光素子の厚みは、その構成により異なるが、代表的には２０μｍ〜３００μｍである。
【００７７】
好ましい実施形態においては、上記偏光素子は、液晶表示装置の液晶セルのバックライト側に配置される。反射型偏光子と本発明の光拡散素子とを組み合わせることにより、輝度向上機能と光拡散機能とを兼ね備えた光学部材を提供することができる。好ましくは、光拡散素子がリア側（バックライト側）となるように配置される。本発明の光拡散素子は後方散乱が極めて低く、反射型偏光子から反射された反射光をリア側（バックライト側）に効率的に拡散し得る。その結果、反射型偏光子からの反射光を有効利用することができる。光拡散素子が反射型偏光子に直接形成されている場合、空気層が排除されて反射光をさらに有効利用することができる。さらに、図９の形態においては、光拡散素子付反射型偏光子と吸収型偏光子とを組み合わせることにより、輝度向上機能と光拡散機能とを兼ね備えた液晶パネルのリア側（バックライト側）の偏光素子として利用することができる。また、吸収型偏光子（偏光板）と組み合わせることにより、反射型偏光子のシートとしての自立性を考慮する必要がなく、より薄型（例えば、２５μｍ〜１００μｍ）の反射型偏光子を用いることができる。その結果、液晶表示装置の薄型化および軽量化にさらに寄与する。
【００７８】
Ｃ−２．反射型偏光子
反射型偏光子としては、自然光から直線偏光を、直交する軸方向で反射／透過することで、分離させる機能を有するものであれば、任意の適切なものが採用され得る。例えば、グリッド型偏光子（ワイヤーグリッド偏光子）、屈折率差を有する２種類以上の材料による２層以上の多層薄膜積層体、ビームスプリッターなどに用いられる屈折率の異なる蒸着多層薄膜、屈折率差を有する２種以上の材料による２層以上の複屈折層多層薄膜積層体、屈折率差を有する２種以上の樹脂を用いた２層以上の樹脂積層体を延伸したものが挙げられる。具体的には、延伸により位相差を発現する材料（例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート）またはアクリル系樹脂（例えば、ポリメチルメタクリレート）と、位相差発現量の少ない樹脂（例えば、ＪＳＲ社製のアートンのようなノルボルネン系樹脂）とを交互に積層した多層積層体を一軸延伸して得られるものを用いることができる。市販品としては、例えば、日東電工社製の商品名「ニポックスＡＰＣＦ」、３Ｍ社製の商品名「ＤＢＥＦ」が挙げられる。反射型偏光子の厚みは、代表的には２５μｍ〜２００μｍ程度である。
【００７９】
Ｃ−３．吸収型偏光子
吸収型偏光子としては、例えば、Ｂ−２項に記載の偏光子が挙げられる。実用的には、吸収型偏光子は、その少なくとも片側に保護層が配置された構成、すなわち偏光板の形態で、本発明の偏光素子に組み込まれる。保護層としては、例えば、Ｂ−３項に記載のフィルムが挙げられる。
【００８０】
Ｄ．液晶表示装置
図１０は、本発明の好ましい実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。液晶表示装置５００は、液晶セル５１０と、液晶セルの両側に配置された偏光板５２０および５３０と、偏光板５３０の外側に設けられたバックライトユニット５４０と、偏光板５２０の外側（視認側）に設けられた光拡散素子１００とを備える。バックライトユニット５４０は、液晶セル５１０に向かってコリメート光を出射する平行光光源装置である。目的に応じて任意の適切な光学補償板（位相差板）が、液晶セル５１０と偏光板５２０および／または５３０との間に配置され得る。液晶セル５１０は、一対の基板（代表的には、ガラス基板）５１１および５１２と、基板５１１および５１２間に配された、表示媒体としての液晶を含む液晶層５１３とを有する。
【００８１】
光拡散素子１００は、上記Ａ−１項〜Ａ−５項に記載した本発明の光拡散素子である。あるいは、光拡散素子１００および視認側偏光板５２０の代わりに、上記Ｂ項に記載した本発明の光拡散素子付偏光板２００を配置してもよい。光拡散素子は、液晶セルを通過した光（代表的には、後述のようなコリメート光）を透過および拡散させる。本発明の液晶表示装置によれば、コリメート光を出射するバックライトユニットを用い、かつ、本発明の光拡散素子を視認側に配置することにより、優れた視野角特性を有し、かつ、階調反転が抑制された液晶表示装置を得ることができる。さらに、平行光光源装置による正面コントラスト比の向上効果が格段に向上する。
【００８２】
上記バックライトユニットは、コリメート光を出射し得る任意の適切な構成を有し得る。例えば、バックライトユニットは、光源と、光源から出射された光をコリメートする集光素子とを有する（いずれも図示せず）。この場合、集光素子としては、光源から出射された光をコリメートし得る任意の適切な集光素子が採用され得る。光源自体がコリメート光を出射し得る場合には、集光素子は省略され得る。バックライトユニット（平行光光源装置）の具体的構成としては、例えば、以下のようなものが挙げられる：（１）レンチキュラーレンズまたは砲弾型レンズの平坦面側のレンズの焦点以外の部分に遮光層または反射層を設けた集光素子を、光源（例えば、冷陰極蛍光ランプ）の液晶セル側に配置した構成（例えば、特開２００８−２６２０１２号公報）；（２）サイドライト型ＬＥＤ光源と、その導光板と、導光板側に凸面が形成され、該導光板の液晶セル側に配置された変角プリズムとを有する構成（本構成においては、必要に応じて異方性拡散素子がさらに用いられ得る；例えば、特許第３４４２２４７号）；（３）光吸収性樹脂と透明性樹脂が交互にストライプ状に形成されたルーバー層をバックライトとバックライト側偏光板との間に配置した構成（例えば、特開２００７−２７９４２４号公報）；（４）光源として砲弾型ＬＥＤを用いた構成（例えば、特開平６−１３０２５５号公報）；（５）フレネルレンズと必要に応じて拡散板とを用いた構成（例えば、特開平１−１２６６２７号公報）。これらの詳細な構成を記載した上記公報は、本明細書に参考として援用される。以下、一例として、（５）の構成について説明する。
【００８３】
図１１Ａは、上記（５）の平行光光源装置の概略図である。該平行光光源装置７は、光源１、プロジェクションレンズ２、レンチキュラーレンズ３、反射板４、およびフレネルレンズ５を備える。光源１から照射された光線は、プロジェクションレンズ２およびレンチキュラレンズ３を透過し、反射板４の鏡面で反射される。反射された光線は、フレネルレンズ５を透過し、平行光として照射される。
【００８４】
上記（５）の形態の平行光光源装置は、投影型バックライトユニットのフレネルレンズの光源側もしくは液晶セル側に所望の拡散性を付与する拡散板を配置するのが好ましい。図１１Ｂは、拡散板６がフレネルレンズ５の液晶セル側に配置された形態を示す。光源１から照射された光線は、プロジェクションレンズ２およびレンチキュラレンズ３を透過し、反射板４の鏡面で反射される。反射された光線は、フレネルレンズ５を透過し、平行光として照射される。照射された平行光は、さらに拡散板６を透過し、拡散照射される。
【００８５】
上記拡散板の拡散性は、ヘイズとしては、好ましくは２％〜９２％であり、より好ましくは３０％〜８０％である。また、該拡散板の拡散性は、光拡散半値角としては、好ましくは１°〜３０°であり、より好ましくは５°〜２０°である。ただし、拡散板は、直進透過成分があってもよく、その場合の光拡散半値角は、直進透過成分を除いた拡散光について半値角が１°〜３０°であることが好ましい。
【００８６】
このような性質を有する拡散板としては、任意の適切なものを用いることができる。具体的には、透明基板フィルム上に微粒子を含むバインダーを塗工した表面凹凸型拡散フィルムもしくは内部拡散フィルム；非相溶の樹脂を配合し押成形した相分離押出シート；エンボスロールにて表面に凹凸パターンを形成したエンボスシート；フレネルレンズの片面または両面に、微粒子を含むバインダーを塗工するなどして微細凹凸形状を付与した、レンズと拡散板との一体構造が挙げられる。
【００８７】
バックライトユニット５４０の拡散性能は、半値角が好ましくは１°〜４０°であり、より好ましくは２°〜３０°であり、さらに好ましくは２．５°〜２０°である。半値角が１°未満であると、光拡散素子の拡散性能を向上させても、グレア（眩しさ）を低減することができないおそれがある。半値角が４０°を超えると、黒表示で、完全に補償されない斜め光が発生し、それが光拡散素子により正面にも拡散するため、黒輝度が上昇し、正面コントラスト比を低下させるおそれがある。なお、本発明において、半値角とは、図１２に示すように、輝度が極大となる方向から、角度を振ったときの輝度が１／２となる角度の半値全幅のことをいう。ただし、半値角が１°未満であっても、拡散の裾が広がっているようであれば、１°以上であるのと同じ効果が得られる場合がある。例えば、以下の式で示される平均拡散角度θｄが１°以上であれば、多重拡散する光拡散素子との組み合わせにより、グレア（眩しさ）を低減することができる。
【数１】
【００８８】
好ましくは、液晶層５１３は、黒表示時に垂直配向した液晶分子を含む。このような液晶層を有する液晶セルの駆動モードとしては、例えば、ＶＡ（垂直配向）モード、ＭＶＡ（マルチドメイン垂直配向）モード、ＰＶＡ（パターンＶＡ）モード、ＴＮ（ツイスティッドネマティック）モード、ＥＣＢ（電界制御複屈折）モード、ＯＣＢ（光学補償ベンド）モードが挙げられる。また、液晶セルの駆動モードは、ＩＰＳ（インプレーンスイッチング）モードであってもよい。
【００８９】
図１３は、本発明の別の好ましい実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。この液晶表示装置５００’は、図１０の液晶表示装置における光拡散素子１００の視認側にフロント基板５６０をさらに備える。光拡散素子１００とフロント基板５６０との間には、接着剤層、粘着剤層または両面テープ（いずれも図示せず）が配置される。
【００９０】
フロント基板５６０は、液晶表示装置の視認側表面に設けられる基板である限り、任意の適切なものを用いることができる。好ましくは、フロント基板は、液晶セルを保護する透明保護板、または、タッチパネルである。透明保護板としては、任意の適切なものを用いることができる。具体的には、ガラス板やプラスチック基板等が挙げられ、好ましくはアクリル板などのプラスチック基板である。タッチパネルとしては特に制限はなく、例えば、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式など種々のものを用いることができる。
【００９１】
上記抵抗膜方式のタッチパネルは、可動電極部、固定電極部および、可動電極部と固定電極部との間に配置されるスペーサーを有する。可動電極部および固定電極部は、透明導電性薄膜とガラス板や透明樹脂フィルム等の透明支持体との積層体である。抵抗膜方式のタッチパネルでは、可動電極部の導電性薄膜と、固定電極部の導電性薄膜がスペーサーを介して対向するように配置される。抵抗膜式タッチパネルは、可動電極部が視認側になるように配置される。可動電極部は、入力時には指やペン等により押圧を受けることにより、固定電極部と接触して通電し、それにより接触部の位置が検出される。
【００９２】
光拡散素子１００とフロント基板５６０との間に配置される接着剤層または粘着剤層を形成する材料としては、被着体の種類や用途に応じて、任意の適切な材料を用いることができる。好ましくは、上記接着剤層または粘着剤層を形成する材料は、アクリル系重合体をベースポリマーとする感圧性接着剤（アクリル系粘着剤ともいう）である。透明性、接着性、耐候性、および耐熱性に優れるからである。上記アクリル系粘着剤層の厚みは、被着体の材質や用途に応じて適切に調整され得、通常、５μｍ〜５０μｍである。
【００９３】
本実施形態の液晶表示装置に用いられる本発明の光拡散素子は厚みが薄いため、貼り合せ手段として両面テープを用いた場合であっても、空気層の影響が小さく、視差の低減効果が得られ得る。両面テープとしては、液晶表示装置に用いられ得るものであれば、任意の適切なものを用いることができる。両面テープは、市販品を用いてもよい。好適に用いることができる市販品としては、日東電工社製、商品名「Ｎｏ．５３２」等が挙げられる。両面テープの厚みは好ましくは、１０μｍ〜１００μｍであり、より好ましくは３０μｍ〜８０μｍである。両面テープの厚みを上記の範囲内に設定することにより、形成される空気層の影響が小さくなり、光拡散素子を用いることによる視差の低減効果がより一層発揮され得る。なお、本明細書において、両面テープの厚みとは両側の剥離紙を剥離した後の粘着面の厚みをいう。
【００９４】
本発明の液晶表示装置は、図１３の液晶表示装置と光学的に同等な構成を有していてもよい。すなわち、フロント基板がタッチパネルである場合、光拡散素子は、タッチパネルのガラス板と導電性薄膜との間に配置されてもよい。より具体的には、光拡散素子は、可動電極部のガラス板と導電性薄膜との間に配置されてもよく、固定電極部のガラス板と導電性薄膜との間に配置されてもよい。また、光拡散素子は、タッチパネルの上部（視認側）に配置されるガラス板と導電性薄膜との間に配置されていてもよく、タッチパネルの下部（液晶セル側）に配置されるガラス板と導電性薄膜との間に配置されていてもよい。
【００９５】
本発明のさらに別の実施形態による液晶表示装置は、液晶セルと、バックライト部と、該液晶セルと該バックライト部との間に配置された上記Ｃ項に記載の本発明の偏光素子と、を備える。図１４は、本発明のさらに別の実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。この液晶表示装置５００”は、液晶セル５１０と、光源５５１が配列されたランプハウス５５０と、液晶セル５１０の両側に配置された偏光板５２０および５３０と、偏光板５３０のバックライト側に配置された反射型偏光子１１０と、反射型偏光子１１０のバックライト側に設けられた光拡散素子１００と、光拡散素子１００とランプハウス５５０との間に配置された拡散板５５２とを備える。本実施形態では、ランプハウスおよび拡散板がバックライト部を構成する。１つの実施形態においては、反射型偏光子１１０と光拡散素子１００とは一体化されて、本発明の偏光素子として提供され得る。光源５５１（ランプハウス５５０）は、液晶セル５１０と対向して配置されている（直下型方式）。図示しないが、目的に応じて任意の適切な光学補償板（位相差板）が、液晶セル５１０と偏光板５２０および／または５３０との間に配置され得る。液晶セル５１０については、上記の通りである。
【００９６】
直下型方式について説明したが、バックライト部は、エッジライト方式であってもよい。エッジライト方式では、通常、直下型方式の構成に加え、導光板およびプリズムシートをさらに含む。導光板は液晶セルと対向して設けられ、光源は導光板の側面に配置される。また、プリズムシートは、導光板の主面上に敷設される。一般的に、直下型方式は高い輝度が得られるという利点を有し、エッジライト方式は液晶表示装置をより薄くできるという利点を有する。
【００９７】
光源５５１としては、通常、冷陰極管（ＣＣＦＬ）、ＬＥＤ等の棒状光源が使用される。これらの光源は拡散光を発し、表示に必要な輝度や光量、所望の消費電力等との関係で、所定の高さに、一定の間隔をもってランプハウス５５０に配列されている。（光源から拡散板までの距離）／（隣接する光源の間隔）の比率は、好ましくは、０．７以上である。このような比においても、上記光拡散素子を有する偏光素子を用いることで、ランプイメージを良好に解消し得る。なお、比率が０．７を下回る場合であっても、例えば、光拡散性を有する層を、適切な位置（例えば、液晶パネルの視認側）に設けることで、ランプイメージを解消し得る。
【００９８】
例えば、上記比率が２．０を超える場合、拡散板５４０を透明板（例えば、アクリル板）にかえても、パネル部による若干の光拡散性まで含めることで、ランプイメージを良好に解消し得る。その結果、光の利用効率をさらに向上させることができる。
【００９９】
従来の液晶表示装置においては、拡散フィルムおよび拡散シートが据え置きされている。この場合、拡散フィルムおよび拡散シートと他の光学部材との間に空気層が存在する。屈折率差の大きい空気層との界面では、光をロスしやすく、光利用効率が低下する。拡散フィルムおよび拡散シートが複数枚用いられれば、その分、空気層が増加して光利用効率がさらに低下する。一方、本実施形態の液晶表示装置に用いられる光拡散素子（本発明の光拡散素子）は、非常に薄く、かつ、光学部材（偏光子）に直接形成することができ、空気層を排除することができる。その結果、光利用効率の向上に寄与する。さらに、本発明の光拡散素子は、通常用いられている拡散フィルムおよび拡散シート（代表的には、１００μｍ〜３００μｍ）に比べて非常に薄く、従来の拡散フィルムおよび拡散シート複数枚と同等もしくはそれ以上の光拡散性を有している。その結果、本実施形態の液晶表示装置は、非常に優れた薄型化および軽量化を達成することができる。また、本発明の光拡散素子は光学部材への通常の表面処理と同様の方法で形成することができる上に、得られる偏光素子は直接液晶パネル（液晶セル）に貼り合わせることができる。その結果、本実施形態の液晶表示装置は、部材（特に、バックライト部の部材）を低減させることができ、生産性、コストの面でも非常に優れる。
【実施例】
【０１００】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。実施例における評価方法は下記の通りである。また、特に明記しない限り、実施例における「部」および「％」は重量基準である。
【０１０１】
（１）光拡散素子の厚み
マイクロゲージ式厚み計（ミツトヨ社製）にて基材と光拡散素子との合計厚みを測定し、当該合計厚みから基材の厚みを差し引き、光拡散素子の厚みを算出した。
（２）屈折率変調領域の厚み
実施例および比較例で得られた光拡散素子と基材との積層体を液体窒素で冷却しながら、ミクロトームにて０．１μｍの厚さにスライスし、測定試料とした。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、当該測定試料の光拡散素子部分の微粒子の状態および当該微粒子とマトリクスとの界面の状態を観察し、微粒子とマトリクスとの界面が不明瞭な部分を屈折率変調領域と認定し、その平均厚みＬをＴＥＭ画像から画像解析ソフトを用いて算出した。より具体的には、広視野（倍率３００倍）の断面ＴＥＭ画像で観察された範囲の中で一番大きい微粒子を選択し、選択した微粒子とマトリクスとの界面の拡大画像（倍率１２０００倍）で観察された厚みを画像解析ソフトで算出した。この解析を任意の５ヶ所で行い、その平均厚みを屈折率変調領域の厚みとした。微粒子とマトリクスとの界面が明瞭な場合は屈折率変調領域が形成されていないと認定した。
（３）ヘイズおよび全光線透過率
ＪＩＳ ７１３６で定める方法により、ヘイズメーター（村上色彩科学研究所社製、商品名「ＨＮ−１５０」）を用いて測定した。
（４）光拡散半値角
光拡散素子の正面からレーザー光を照射し、拡散した光の拡散角度に対する拡散輝度を、ゴニオフォトメーターで１°おきに測定し、図１５に示すように、レーザーの直進透過光を除く光拡散輝度の最大値から半分の輝度となる拡散角度を、拡散の両側で測定し、当該両側の角度を足したもの（図１５の角度Ａ＋角度Ａ’）を光拡散半値角とした。
（５）後方散乱率
実施例および比較例で得られた光拡散素子と基材との積層体を、透明粘着剤を介して黒アクリル板（住友化学社製、商品名「ＳＵＭＩＰＥＸ」（登録商標）、厚み２ｍｍ）の上に貼り合わせ、測定試料とした。この測定試料の積分反射率を分光光度計（日立計測器社製、商品名「Ｕ４１００」）にて測定した。一方、上記光拡散素子用塗工液から微粒子を除去した塗工液を用いて、基材と透明塗工層との積層体を作製して対照試料とし、上記と同様にして積分反射率（すなわち、表面反射率）を測定した。上記測定試料の積分反射率から上記対照試料の積分反射率（表面反射率）を差し引くことにより、光拡散素子の後方散乱率を算出した。
（６）重量部数ＡおよびＢ
式（２）における第１の領域を構成する材料（本実施例では光拡散性微粒子）の重量部数Ａおよび第２の領域を構成する材料（本実施例ではマトリクス）の重量部数Ｂを以下のようにして測定した：第１の領域、第２の領域および屈折率変調領域を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の観察により区別することができる。さらに、ＴＥＭの３次元化解析（３Ｄ−ＴＥＭ）を用いて、光拡散素子中の第１の領域、第２の領域、および屈折率変調領域の体積部数を測定することができる。そこで、実施例および比較例で得られた光拡散素子を光学顕微鏡で観察しながら、当該光拡散素子から第１の領域または第２の領域のいずれかのみをＳＡＩＣＡＳ法によりスライスして試料とした。この試料を、柴山科学機器製作所の密度勾配管法密度測定機を用いた密度勾配管法に供し、当該試料中の第１の領域または第２の領域の密度を測定した。次いで、光拡散素子全体を基材から剥離し、上記と同様にして密度を測定した。このようにして測定された第１の領域または第２の領域の密度と光拡散素子全体の密度、ならびに、３Ｄ−ＴＥＭにより測定された第１の領域または第２の領域の体積部数から、重量部数ＡまたはＢを算出した。なお、屈折率変調領域の密度は、第１の領域および第２の領域の密度の平均密度として計算した。
（７）第１の領域および第２の領域の屈折率
上記（６）のようにして得られた試料をマッチングオイルに投入し観察することにより、マッチング屈折率を測定した。
（８）平行光光源装置の半値角
平行光光源装置の半値角は、図１２に示すように、出射プロファイルに対して、輝度の最大値（通常は出射角度０°の輝度）の半分の輝度に当たる出射角度の半値全幅を半値角とした。
（９）正面白輝度および正面黒輝度
出射光が液晶表示装置の鉛直方向となす角度が３０°で入射するように、蛍光ランプ（２００ｌｘ：照度計ＩＭ−５での測定値）を配置し、照射した。測定装置として、輝度計（トプコン社製、商品名「ＳＲ−ＵＬ１」、測定距離：５００ｍｍ、測定角：１°）を配置し、正面白輝度および正面黒輝度を測定した。
（１０）視差
明室環境下で、距離３００ｍｍ、タッチペンでポイントした際の表示部とのズレを液晶表示装置の画面鉛直方向に対して２０°の位置より目視観察した。表示部とのズレがないものは○、表示部とのズレがあるものは×とした。
（１１）光拡散照度
光拡散照度は、全光線の透過強度を示す指標である。バックライト上に配置された偏光素子から上方に所定の間隔をあけてコノスコープ（Ａｕｔｒｏｎｉｃ−Ｍｅｌｃｈｅｒｓ製、Ｃｏｎｏｓｃｏｐｅ）を設置し、図１６に示すように、全方位（極角θ：０°〜８０°、方位角φ：０°〜３６０°）１°おきに輝度Ｌ（θ，φ）を測定した。測定した輝度を以下の式で積分し、光拡散照度（単位：Ｌｘ）を算出した。
【数２】
（１２）ランプイメージ
目視によりランプイメージを観察した。
（評価基準）
◎：バックライト側偏光素子／バックライト構成においてランプイメージが確認されなかった。
○：バックライト側偏光素子／バックライト構成においてランプイメージが若干確認されたが、液晶パネル／バックライト側偏光素子／バックライト構成においてランプイメージが確認されなかった。
×：液晶パネル／バックライト側偏光素子／バックライト構成においてランプイメージが確認された。
【０１０２】
＜実施例１：光拡散素子の作製＞
超微粒子成分としてのジルコニアナノ粒子（平均１次粒子径１０ｎｍ、平均粒子径６０ｎｍ、屈折率２．１９）を６２％含有するハードコート用樹脂（ＪＳＲ社製、商品名「オプスターＫＺ６６６１」（ＭＥＫ／ＭＩＢＫ含有））１００部に、樹脂成分の前駆体としてのペンタエリスリトールトリアクリレート（大阪有機化学工業社製、商品名「ビスコート＃３００」、屈折率１．５２）の５０％メチルエチルケトン（ＭＥＫ）溶液を１１部、光重合開始剤（ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「イルガキュア９０７」）を０．５部、レベリング剤（ＤＩＣ社製、商品名「ＧＲＡＮＤＩＣ ＰＣ ４１００」）を０．５部、および、光拡散性微粒子としてのポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）微粒子（積水化成品工業社製、商品名「ＳＡＸ−１０２」、平均粒径２．５μｍ、屈折率１．４９５）を１５部添加した。ディスパーを用いてこの混合物を分散処理し、上記の各成分が均一に分散した塗工液を調製した。この塗工液の固形分濃度は５５％であった。当該塗工液を調製後ただちに、バーコーターを用いてＴＡＣフィルム（富士フィルム社製、商品名「フジタック」、厚み４０μｍ）からなる基材上に塗工し、１００℃にて１分間乾燥後、積算光量３００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し、厚み１１μｍの光拡散素子を得た。ＴＥＭ観察により、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子におけるマトリクスの平均屈折率ｎＭと光拡散性微粒子の屈折率ｎＰとの差は０．１２（ｎＭ＞ｎＰ）であった。得られた光拡散素子を上記（１）〜（７）の評価に供した。さらに、（Δｎ）２×Ａ×Ｂの値を求めた。結果を、後述の実施例２〜１０および比較例１〜４の結果と併せて表１に示す。加えて、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍部分のＴＥＭ画像から３次元像を再構成し、当該３次元再構成像を二値化した。この二値化した像を図１７Ａに示す。図１７Ａのマトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍部分を５つの解析エリアに分けて、５つの解析エリアそれぞれについて画像処理を行い、それぞれの解析エリアにおける光拡散性微粒子表面からの距離と超微粒子成分の分散濃度（存在比率）との関係を算出した。５つの解析エリアについて算出したものを平均し、光拡散性微粒子表面からの距離と超微粒子成分の分散濃度（存在比率：５つの解析エリアの平均）との関係をグラフ化した。当該グラフを図１７Ｂに示す。このグラフから、超微粒子成分の分散濃度の勾配が形成されていることがわかる。
【０１０３】
【表１】
【０１０４】
＜実施例２：光拡散素子の作製＞
光拡散性微粒子としてポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）微粒子（積水化成品工業社製、商品名「ＸＸ−１３１ＡＡ」、平均粒径２．５μｍ、屈折率１．４９５）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１０５】
＜実施例３：光拡散素子の作製＞
光拡散性微粒子としてのポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）微粒子（根上工業社製、商品名「アートパールＪ４Ｐ」、平均粒径２．１μｍ、屈折率１．４９５）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１０６】
＜実施例４：光拡散素子の作製＞
光拡散性微粒子としてポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）微粒子（総研化学社製、商品名「ＭＸ１８０ＴＡ」、平均粒径１．８μｍ、屈折率１．４９５）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１６μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１０７】
＜実施例５：光拡散素子の作製＞
超微粒子成分としてチタニアナノ粒子（平均１次粒子径１０ｎｍ、平均粒子径６０ｎｍ、屈折率２．３）を６０％含有するハードコート用樹脂（ＪＳＲ社製、ＭＥＫ／ＰＧＭＥ含有）１００部を用いたこと以外は実施例３と同様にして、厚み１１μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子をＴＥＭ観察したところ、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１０８】
＜実施例６：光拡散素子の作製＞
樹脂成分の前駆体としてヒドロキシエチルアクリルアミド（株式会社興人製、商品名「ＨＥＡＡ」、屈折率１．５２）の５０％ＭＥＫ溶液１１部を用いたこと以外は実施例３と同様にして、厚み１１μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子をＴＥＭ観察したところ、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１０９】
＜実施例７：光拡散素子の作製＞
樹脂成分の前駆体としてアクリロイルモルホリン（株式会社興人製、商品名「ＡＣＭＯ」、屈折率１．５２）の５０％ＭＥＫ溶液１１部を用いたこと以外は実施例３と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子をＴＥＭ観察したところ、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１０】
＜実施例８：光拡散素子の作製＞
光拡散性微粒子としてポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）に親水基を付与した微粒子（積水化成品工業製、商品名「ＸＸ−１５７−ＡＡ」、平均粒子径２．５μｍ、屈折率１．４９５）１５部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子をＴＥＭ観察したところ、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１１】
＜実施例９：光拡散素子の作製＞
光拡散性微粒子としてポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）とポリスチレン（ＰＳ）の共重合微粒子（積水化成品工業製、商品名「ＸＸ−１６４−ＡＡ」、平均粒子径２．５μｍ、屈折率１．４９５）１５部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子をＴＥＭ観察したところ、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１２】
＜実施例１０：光拡散素子の作製＞
超微粒子成分としてのジルコニアナノ粒子のハードコート用樹脂中の含有量を２５％としたこと以外は実施例１と同様にして、厚み９μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子をＴＥＭ観察したところ、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１３】
＜比較例１＞
超微粒子成分を含まない構成の光拡散素子を、以下の手順で作製した：
アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ）樹脂（旭化成ケミカルズ社製、商品名「スタイラックＡＳ」、屈折率１．５７）２０部をシクロペンタノン（ＣＰＮ）１００部に溶解した溶液に、シリコーン樹脂微粒子（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、商品名「トスパール１２０」、平均粒径２．０μｍ、屈折率１．４３）を４部添加して塗工液を調製した。この塗工液の固形分濃度は１９．４％であった。当該塗工液を調製後ただちに、アプリケーターを用いてＴＡＣフィルム（富士フィルム社製、商品名「フジタック」）上に塗工し、１５０℃で１分間乾燥して、厚み１３μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１４】
＜比較例２＞
超微粒子成分としてのジルコニアナノ粒子を含まないハードコート用樹脂を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。さらに、ＴＥＭ観察により、マトリクスと光拡散性微粒子との界面は明確であり、屈折率変調領域は形成されていないことを確認した。
【０１１５】
＜比較例３＞
超微粒子成分としてシリカナノ粒子（平均1次粒子径１０ｎｍ、平均粒子径４０ｎｍ、屈折率１．４９）を３０％含有するハードコート用樹脂（ＪＳＲ社製、商品名「Ｚ７５４０」）１００部に、光拡散性微粒子としてポリスチレン（ＰＳ）微粒子（綜研化学社製、商品名「ＳＸ−３５０Ｈ」、平均粒子径３．５μｍ、屈折率１．５９５）１５部を添加したこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１６】
＜比較例４＞
光拡散性微粒子としてシリカにメチル修飾を施した微粒子（日本触媒製、商品名「シーホスターＫＥ−２５０」）１５部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１７】
＜実施例１１：液晶表示装置の作製＞
マルチドメイン型ＶＡモードの液晶セルを備える市販の液晶テレビ（ＳＯＮＹ社製、ブラビア２０型、商品名「ＫＤＬ２０Ｊ３０００」）から液晶セルを取り出した。当該液晶セルの両側に、市販の偏光板（日東電工社製、商品名「ＮＰＦ−ＳＥＧ１４２３ＤＵ」）を、それぞれの偏光子の吸収軸が直交するようにして貼り合わせた。より具体的には、バックライト側偏光板の偏光子の吸収軸方向が垂直方向（液晶パネルの長辺方向に対して９０°）となり、視認側偏光板の偏光子の吸収軸方向が水平方向（液晶パネルの長辺方向に対して０°）となるようにして貼り合わせた。さらに、視認側偏光板の外側に、実施例１の光拡散素子を基材から転写して貼り合わせ、液晶パネルを作製した。
【０１１８】
一方、ＰＭＭＡシートの片面に、レンチキュラーレンズのパターンを、転写ロールを用いて溶融熱転写した。レンズパターンが形成された面とは反対側の面（平滑面）に、レンズの焦点のみ光が透過するよう、アルミニウムのパターン蒸着を行い、開口部の面積比率７％（反射部の面積比率９３％）の反射層を形成した。このようにして、集光素子を作製した。バックライトの光源として冷陰極蛍光ランプ（ソニー社製、ＢＲＡＶＩＡ２０ＪのＣＣＦＬ）を用い、当該光源に集光素子を取り付けて、コリメート光を出射する平行光光源装置（バックライトユニット）を作製した。
【０１１９】
上記液晶パネルに上記バックライトユニットを組み込み、コリメートバックライトフロント拡散システムの液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置について暗所にて白表示および黒表示を行い、その表示状態を目視にて観察した。その結果、斜め方向から見た場合、明所での黒表示が黒くかつ暗所の白表示の輝度が高いという良好な表示特性を示した。
【０１２０】
＜比較例５＞
比較例１の光拡散素子を用いたこと以外は実施例１１と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置について暗所にて白表示および黒表示を行い、その表示状態を目視にて観察した。その結果、斜め方向から見た場合、暗所の白表示の輝度は高かったが、明所での黒表示は白ぼけて見えた。
【０１２１】
＜比較例６＞
比較例２の光拡散素子を用いたこと以外は実施例１１と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置について暗所にて白表示および黒表示を行い、その表示状態を目視にて観察した。その結果、斜め方向から見た場合、暗所の白表示の輝度は高かったが、明所での黒表示は白ぼけて見えた。
【０１２２】
＜実施例１２：液晶表示装置の作製＞
実施例１の光拡散素子の代わりに実施例２の光拡散素子を用いたこと以外は実施例１１と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置について暗所にて白表示および黒表示を行い、その表示状態を目視にて観察した。その結果、斜め方向から見た場合、明所での黒表示が黒くかつ暗所の白表示の輝度が高いという良好な表示特性を示した。
【０１２３】
＜実施例１３：液晶表示装置の作製＞
実施例１の光拡散素子の代わりに実施例３の光拡散素子を用いたこと以外は実施例１１と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置について暗所にて白表示および黒表示を行い、その表示状態を目視にて観察した。その結果、斜め方向から見た場合、明所での黒表示が黒くかつ暗所の白表示の輝度が高いという良好な表示特性を示した。
【０１２４】
＜実施例１４：マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と後方散乱との関係＞
ＦＩＴ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）法による電磁界解析ソフト（ＣＳＴ社製、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｔｕｄｉｏ）を用いて、光拡散性微粒子１個あたりの散乱強度を種々の条件下でシミュレーションした。波長は５５０ｎｍに設定した。なお、ＦＩＴ法とは、積分形式のＭａｘｗｅｌｌ方程式を離散化し、時間領域で解析するものである。以下、実施例１７まで同様のシミュレーションを行った。
本実施例では、図１８（ａ）および図１８（ｂ）にそれぞれ示すような屈折率変化を示す光拡散性微粒子／マトリクスの系について上記シミュレーションを行った。なお、図１８（ａ）において、ｎは屈折率であり、ｄは光拡散性微粒子の中心からの距離（μｍ）である（以下、特に明記しなければ、同様である）。図１８（ａ）の７−１の系および図１８（ｂ）の７−２系について、後方散乱率を比較して図１８（ｃ）に示す。図１８（ｃ）から明らかなように、ｎＭ＞ｎＰのほうが、後方散乱率が小さくなる。なお、屈折率変化にギャップが存在する系は、ｎＭとｎＰの大小関係にかかわらず、後方散乱率は図１８（ｃ）に示すものに比べて格段に大きかった。
【０１２５】
＜実施例１５：マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と拡散性および後方散乱との関係＞
図１９（ａ）に示すような屈折率変化を示す光拡散性微粒子／マトリクスの系８−１〜８−５についてそれぞれ、実施例１４に記載のシミュレーションを行った。それぞれの系についての単位体積当たりの散乱強度（拡散性に対応）と後方散乱率との関係を図１９（ｂ）に示す。図１９（ｂ）から明らかなように、系８−１〜系８−５で、それほど大きな違いは認められなかった。このことから、ｎＭ＞ｎＰであれば、光拡散性微粒子と屈折率変調領域との境界の屈折率のギャップ、および、屈折率変調領域とマトリクスとの境界の屈折率のギャップはいずれも、所定の範囲内（例えば、Δｎが０．０５以下）であれば許容され得ることがわかる。
【０１２６】
＜実施例１６：マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と拡散性および後方散乱との関係＞
図２０（ａ）に示すような屈折率変化を示す光拡散性微粒子／マトリクスの系９−１〜９−３、および、図２１（ａ）に示すような屈折率変化を示す光拡散性微粒子／マトリクスの系９−４〜９−６について、それぞれ、実施例１４に記載のシミュレーションを行った。系９−１〜９−３についての単位体積当たりの散乱強度（拡散性に対応）と後方散乱率との関係を図２０（ｂ）に、系９−４〜９−６についての単位体積当たりの散乱強度（拡散性に対応）と後方散乱率との関係を図２１（ｂ）に示す。図２０（ｂ）から、ｎＭ＜ｎＰであれば、屈折率変調領域とマトリクスとの境界に屈折率のギャップが存在すると、後方散乱率が顕著に大きくなってしまうことがわかる。一方、図２１（ｂ）から、ｎＭ＞ｎＰであれば、光拡散性微粒子と屈折率変調領域との境界、および／または、屈折率変調領域とマトリクスとの境界に屈折率のギャップが存在しても、後方散乱率はそれほど変わらないことがわかる。これは、図１９（ｂ）の結果とも整合している。
【０１２７】
＜実施例１７：Δｎ／Ｌと拡散性との関係＞
種々のΔｎ／Ｌの系について、実施例１４に記載のシミュレーションを行った。結果を表２および図２２に示す。計算例１から５は、ｒＰ＋Ｌを一定にしつつ、かつ、Ｌの大きさを減少させていった計算を行った。Ｌが減少していくにつれて、Δｎ２×Ａ×Ｂも増加していき、Δｎ／Ｌが０．０００６以上かつΔｎ２×Ａ×Ｂが１０以上となった計算例４および５では、強い光拡散強度が算出された。次に、計算例５から７にかけては、ｒＰを固定しながらＬを増加させて計算を行った。Ｌが増加するにつれて、Δｎ／ＬおよびΔｎ２×Ａ×Ｂが減少していき、Δｎ／Ｌが０．０００６以上かつΔｎ２×Ａ×Ｂが１０以上を満たす計算例５のみで、強い光拡散強度が算出された。さらに、計算例８、９および１１では、急峻な屈折率変調勾配Δｎ／Ｌを持ちながら、（ＡまたはΔｎが小さいために）Δｎ２×Ａ×Ｂが１０未満となるケースの計算を行ったところ、強い光拡散強度は算出されなかった。計算例１０では、計算例５と比較してΔｎを減少させるものの、Δｎ２×Ａ×Ｂが１０以上となる程度にΔｎを減少させた条件で、計算を行ったところ、強い光拡散強度が算出された。
【０１２８】
【表２】
【０１２９】
＜評価＞
表１から明らかなように、屈折率変調領域が形成され、Δｎ／Ｌおよび（Δｎ）２×Ａ×Ｂが所定の範囲内に最適化された実施例の光拡散素子は、ヘイズが高く、かつ、後方散乱率が低かった。また、実施例の光拡散素子は、厚みが最大でも１６μｍであり、非常に薄い。さらに、実施例の光拡散素子は、コリメートバックライトフロント拡散システムの液晶表示装置のフロント拡散素子として用いた場合に、非常に優れた表示特性を示した。さらに、本発明の実施例の光拡散素子は、煩雑なプロセスを用いることなく製造することができる。一方、屈折率変調領域が形成されない比較例１の光拡散素子は、ヘイズは高いが後方散乱率が高く、比較例２の光拡散素子は、後方散乱率は低いがヘイズはきわめて不十分であった。比較例の光拡散素子は、コリメートバックライトフロント拡散システムの液晶表示装置のフロント拡散素子として用いた場合に、明所での黒表示が白ぼけるという問題が認められた。このように、本発明によれば、ヘイズ値が高く、強い光拡散性を有し、かつ、後方散乱が抑制された薄膜の光拡散素子を得ることができる。
【０１３０】
＜参考例１：反射防止素子付光拡散素子の作製＞
エチレングリコール換算による数平均分子量が５００〜１００００であるシロキサンオリゴマー（コルコート（株）社製、商品名「コルコートＮ１０３」、固形分濃度２重量％）を用意した。測定したシロキサンオリゴマーの数平均分子量は、エチレングリコール換算で９５０であった。また、ポリスチレン換算による数平均分子量が５０００以上であって、フルオロアルキル構造およびポリシロキサン構造を有するフッ素化合物（ＪＳＲ（株）社製、商品名「オプスターＪＴＡ１０５」、固形分濃度５重量％）を用意し、同様に数平均分子量を測定した。測定したフッ素化合物の数平均分子量は、ポリスチレン換算で８０００であった。
シロキサンオリゴマー５０部、フッ素化合物１００部、硬化剤（ＪＳＲ（株）社製、商品名「ＪＴＡ１０５Ａ」、固形分濃度５重量％）１部およびＭＥＫ１６０．５部を混合して、反射防止層形成材料を調製した。得られた反射防止層形成材料を実施例１で作製した光拡散素子上に、同じ幅になるように、バーコーターを用いて塗工した。反射防止層形成材料を塗布した光拡散素子を１２０℃で３分間加熱することにより、乾燥・硬化して反射防止層（低屈折率層、厚み０．１１μｍ、屈折率１．４２）付光拡散素子（厚み１１μｍ、ヘイズ９８％、光拡散半値角６２°）を形成した。上記の反射防止層は、厚みが薄いので、反射防止層付光拡散素子の厚みは、実施例１の光拡散素子と実質的に同一である。
【０１３１】
＜参考例２：平行光光源装置の作製＞
以下のようにして、図１１Ａに示す構成の平行光光源装置を作製した。１００Ｗのメタルハライドランプ光源の前面に、プロジェクションレンズ、レンチキュラレンズ（スポット状スリット）、アルミ鏡面反射板、アクリル製フレネルレンズ（サイズ：対角２０インチ、焦点距離：ｆ＝４０ｃｍ）を配置し、平行光光源装置１を作製した。平行光光源装置１の半値角は２．５°であった。
【０１３２】
＜参考例３：平行光光源装置の作製＞
ヘイズが７０％、光拡散半値角が１５°の表面凹凸光拡散シートを用いた以外は参考例２と同様にして、平行光光源装置２を作製した。平行光光源装置２の半値角は１５°であった。
【０１３３】
＜参考例４：光拡散粘着層の作製＞
アクリル粘着剤の塗工液（固形分濃度：１２重量％）１００重量部に、シリコーン微粒子（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製、商品名「トスパール１４０」、粒子径４．２μｍ）を３．８重量部を加えて、１時間攪拌し、光拡散粘着層形成用塗工液を得た。軽剥離処理が施されたＰＥＴフィルム（セパレータ）上に該光拡散粘着層形成用塗工液を塗工して、１２０℃で乾燥し、厚み２５μｍの塗工層を得た。塗工および乾燥工程を３回繰り返し、塗工層が３層積層した光拡散粘着層（厚み：７５μｍ）を作製した。この光拡散粘着層は、ヘイズが９７％、全光線透過率が８９％、光拡散半値角が３１°であった。
【０１３４】
＜実施例１８：光拡散素子付偏光板および液晶表示装置の作製＞
厚み６０μｍのポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルム（クラレ（株）社製 商品名「ＶＦ−ＰＥ＃６０００」）をフィルム長手方向に張力を付与しながら通常の条件で膨潤、染色、架橋および水洗工程に供し、最終的な延伸倍率がフィルム元長に対して、６．２倍となるように延伸した。この延伸フィルムを４０℃の空気循環式乾燥オーブン内で１分間乾燥させて、偏光子（厚み：２４μｍ）を作製した。
得られた偏光子の片面に厚み４０μｍのセルロース系樹脂を含有する高分子フィルム（コニカ・ミノルタ社製、商品名「ＫＣ４ＵＹ」）をポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤（日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーＺ２００」）を介して貼り合せた。次いで、該偏光子の他方の面に実施例１で得られた光拡散素子をポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤５μｍ（日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーＺ２００」）を介して、基材から転写し、貼り合せた。その後、上記セルロース系樹脂を含有する高分子フィルムの表面に、アクリル系粘着剤２０μｍを塗布し、光拡散素子付偏光板を得た。
得られた光拡散素子付偏光板を上記高分子フィルムの表面に塗布したアクリル系粘着剤を介してツイステッド・ネマチック（ＴＮ）型の液晶セルに貼り合せた。次いで、光拡散素子の偏光子と対向していない面に、アクリル系粘着剤５μｍを介して、フロント基板としてアクリル板（日立社製携帯電話、商品名「Ｗ４３Ｈ」に使用された透明アクリル板、厚み：４８５μｍ）を密着させて貼り合せた。次いで、液晶セルの光拡散素子付偏光板を貼り合わせていない面に市販の偏光板（日東電工社製、商品名「ＮＷＦ−ＬＮＳＥＧ」）を貼り合せた。当該偏光板の外側に平行光光源装置１を配置して、表３に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１３５】
【表３】
【０１３６】
＜実施例１９：液晶表示装置の作製＞
実施例１の光拡散素子の代わりに、参考例１で得られた反射防止層付光拡散素子を用いた以外は実施例１８と同様にして、表３に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１３７】
＜実施例２０：液晶表示装置の作製＞
平行光光源装置１の代わりに、平行光光源装置２を用いた以外は実施例１８と同様にして、表３に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１３８】
＜比較例７＞
光拡散素子の代わりに参考例４で得られた光拡散粘着層を用い、該光拡散粘着層と偏光子とが密着するように貼り合せて光拡散粘着層付偏光板を得た。この光拡散粘着層付偏光板を用いた以外は実施例１８と同様にして、表３に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１３９】
＜比較例８＞
光拡散素子の代わりに参考例４で得られた光拡散粘着層を用い、該光拡散粘着層と偏光子とが密着するように貼り合せて光拡散粘着層付偏光板を得た。この光拡散粘着層付偏光板を用いた以外は実施例２０と同様にして、表３に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４０】
＜実施例２１：液晶表示装置の作製＞
フロント基板として、アクリル板の代わりにタッチパネル（ＮＥＣ社製ＮＯＴＥ−ＰＣ、商品名「ＳｈｉｅｌｄＰＲＯ」に使用されていた抵抗膜方式タッチパネル、厚み：９４５μｍ）を用いた以外は実施例１８と同様にして、表４に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４１】
【表４】
【０１４２】
＜実施例２２：液晶表示装置の作製＞
実施例１の光拡散素子の代わりに、参考例１で得られた反射防止層付光拡散素子を用いた以外は実施例２１と同様にして、表４に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４３】
＜比較例９＞
光拡散素子の代わりに参考例４で得られた光拡散粘着層を用い、該光拡散粘着層と偏光子とが密着するように貼り合せて光拡散粘着層付偏光板を得た。この光拡散粘着層付偏光板を用いた以外は実施例２１と同様にして、表４に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４４】
＜実施例２３：液晶表示装置の作製＞
ガラス板（厚み：２００μｍ）の表面を洗浄し、スパッタリング法により、酸化インジウムと酸化スズとの複合酸化物からなる透明な導電性薄膜（以下、ＩＴＯ薄膜ともいう）（厚み：１５０Å）を形成し、上部基板を得た。同様に、表面を洗浄したガラス板（厚み：２００μｍ）に、アクリル系粘着剤５μｍを塗布し、実施例１で得られた光拡散素子を貼付した。次いで、該光拡散素子の表面にスパッタリング法により、ＩＴＯ薄膜（厚み：１５０Å）を形成し、下部基板を得た。これらの上部基板および下部基板を、ＩＴＯ薄膜同士が対向するように、厚さ５０μｍのスペーサを介して対向配置してタッチパネルを作製した。
フロント基板および光拡散素子付偏光板の代わりに上記の光拡散素子を有するタッチパネルをアクリル系粘着剤５μｍを介して積層した以外は実施例１８と同様にして、表５に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４５】
【表５】
【０１４６】
＜比較例１０＞
実施例１の光拡散素子およびアクリル系粘着剤の代わりに、参考例４で得られた光拡散粘着層を用いた以外は実施例２３と同様にして、表５に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４７】
＜実施例２４：液晶表示装置の作製＞
粘着剤層を形成する代わりに、両面テープ（日東電工社製、商品名「Ｎｏ．５３２」、厚み：６０μｍ）を配置した以外は実施例１８と同様にして、表６に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４８】
【表６】
【０１４９】
＜比較例１１＞
露出した光拡散粘着層に透光性フィルム（富士フィルム社製、商品名「フジタック」、厚み：４０μｍ）を貼り合わせ、透光性フィルムの縁部に両面テープ（日東電工社製、商品名「Ｎｏ．５３２」、厚み：６０μｍ）を配置して、アクリル板を貼り合わせた以外は比較例７と同様にして、表６に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１５０】
【表７】
【０１５１】
＜評価＞
表７から明らかなように、光拡散素子を用いた実施例１８〜２４は、光拡散粘着層を用いた比較例７〜１１に比べて、明環境において、白輝度が向上し、かつ黒輝度を抑えることができ、正面コントラスト比も向上した。また、光拡散素子は光拡散粘着層に比べて、厚みが薄いので、優れた視認性を有し、かつ、液晶表示装置の薄型化が可能となる。実施例１８〜２４では、より厚みの薄い光拡散素子を用いるため、比較例７〜１１よりも液晶セルとの距離が近くなり、視差が低減された。
【０１５２】
本発明の光拡散素子は、非常に薄いため、両面テープを用いてフロント基板を貼り合せた実施例２４であっても、空気層による影響が少なく、良好な明環境下での視認性を有し、視差を低減することができた。一方、光拡散粘着層を用いた比較例１１においては、十分な視差の改善効果が得られなかった。
【０１５３】
＜実施例２５：偏光素子の作製＞
超微粒子成分としてのジルコニアナノ粒子（平均粒径６０ｎｍ、屈折率２．１９）を６２％含有するハードコート用樹脂（ＪＳＲ社製、商品名「オプスターＫＺ６６６１」（ＭＥＫ／ＭＩＢＫ含有））１００部に、樹脂成分の前駆体としてのペンタエリスリトールトリアクリレート（大阪有機化学工業社製、商品名「ビスコート＃３００」、屈折率１．５２）の５０％ＭＥＫ溶液を７０部、光重合開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカル社製、商品名「イルガキュア９０７」）を０．５部、レベリング剤（ＤＩＣ社製、商品名「メガファック４７９」）を０．１部、および、光拡散性微粒子としてのアクリレート系微粒子（根上工業社製、商品名「アートパール Ｊ４Ｐ」、平均粒径２．１μｍ、屈折率１．４９）を２０部添加し、固形分が５０％となるように希釈溶剤としてトルエンを加えた。この混合物をディスパーにて、上記の各成分を均一に分散させて塗工液を調製した。
当該塗工液を、複屈折性多層構造を有する反射型偏光子（３Ｍ社製、商品名「ＤＢＥＦ」、厚み３８μｍ）上にダイコーターを用いて塗布し、８０℃にて２分間オーブンで乾燥後、高圧水銀灯で積算光量３００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し、反射型偏光子上に厚み６．５μｍの光拡散素子を形成した。光拡散素子のＴＥＭ観察により、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に実施例１と同様の屈折率変調領域が形成されていることを確認した。
次いで、反射型偏光子側に、粘着剤（厚み５μｍ）を介して、吸収型偏光子を含む偏光板（日東電工製、商品名「ＮＰＦ」、厚み１０８μｍ）を貼り合わせて偏光素子を作製した。
【０１５４】
得られた偏光素子を、拡散板／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１５５】
＜実施例２６：偏光素子の作製＞
光拡散素子の厚みを１０．５μｍとしたこと以外は実施例２５と同様にして、偏光素子を作製した。得られた偏光素子を、拡散板／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１５６】
＜実施例２７：偏光素子の作製＞
ＴＡＣフィルム（富士フイルム社製、商品名「フジタック」）上に、実施例２５と同様にして、厚み１７．３μｍの光拡散素子を形成し、光拡散素子付フィルム作製した。得られた光拡散素子付フィルムの光拡散素子側に、粘着剤（厚み５μｍ）を介して、反射型偏光子（３Ｍ社製、商品名「ＤＢＥＦ」、厚み３８μｍ）を貼り合わせた。次いで、反射型偏光子側に、粘着剤（厚み５μｍ）を介して、吸収型偏光子を含む偏光板（日東電工製、商品名「ＮＰＦ」）を貼り合わせて偏光素子を作製した。得られた偏光素子を、拡散板／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１５７】
＜実施例２８：偏光素子の作製＞
光拡散素子の厚みを５．０μｍとしたこと以外は実施例２７と同様にして、偏光素子を作製した。得られた偏光素子を、拡散板／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１５８】
＜実施例２９：偏光素子の作製＞
光拡散素子の厚みを２１．５μｍとしたこと以外は実施例２７と同様にして、偏光素子を作製した。得られた偏光素子を、拡散板／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１５９】
＜実施例３０：光拡散照度およびランプイメージの評価＞
実施例２６で得られた偏光素子を、透明板（アクリル板）／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１６０】
＜実施例３１：光拡散照度およびランプイメージの評価＞
実施例２７で得られた偏光素子を、透明板（アクリル板）／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１６１】
＜比較例１２＞
市販の液晶テレビ（ソニー製、商品名「Ｂｒａｖｉａ ＫＤＬ−２０Ｊ１」）からバックライトユニットを取り出した。このバックライトユニットは、拡散フィルムが上下に積層された複屈折性多層構造を有する反射型偏光子（３Ｍ社製、商品名「ＤＢＥＦ−Ｄ４００」、厚み４１５μｍ）と拡散シートが、拡散板上に据え置きされて構成されている。このバックライトユニットの上（ＤＢＥＦ−４００側）に、偏光板（日東電工製、商品名「ＮＰＦ」）を接着せずにそのまま据え置き、この状態で、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１６２】
各実施例の光拡散素子の特性を表８に示す。また、光拡散照度およびランプイメージの評価結果を得られた偏光素子の総厚とともに表９に示す。
【０１６３】
【表８】
【０１６４】
【表９】
【０１６５】
表９から明らかなように、実施例２５〜３１において、複数枚の拡散フィルムおよび拡散シートを用いた比較例１２と同様、ランプイメージを良好に解消することができた。また、比較例１２よりも光拡散照度が高く、光利用効率を向上させることができた。これは、表８に示すとおり、実施例に用いた光拡散素子が、優れた光拡散性を示し、かつ、後方散乱率が良好に抑制されていることによると考えられる。後方散乱率が２．０％以下の光拡散素子を備える場合（実施例２５〜２８）に至っては、比較例に比べて１０％以上も光拡散照度を向上させることができた。また、実施例に用いた光拡散素子は、非常に薄く、かつ、光学部材（反射型偏光子）に直接形成されて空気層を排除することができた。これらも、光利用効率の向上に寄与していると考えられる。具体的には、比較例１２のように、拡散フィルムおよび拡散シートが据え置きされている場合、空気層が存在する。屈折率差の大きい空気層との界面では、光をロスしやすく、光利用効率が低下する。さらに、各実施例は、比較例１２に比べて厚み（総厚）が格段に薄く、１／３以下に薄型化することができた。
【産業上の利用可能性】
【０１６６】
本発明の光拡散素子および光拡散素子付偏光板は、液晶表示装置の視認側部材、液晶表示装置のバックライト用部材、照明器具（例えば、有機ＥＬ、ＬＥＤ）用拡散部材に好適に用いられ得、コリメートバックライトフロント拡散システムの液晶表示装置のフロント拡散素子として特に好適に用いられ得る。本発明の偏光素子は、液晶表示装置のバックライト側部材として好適に用いられ得る。本発明の液晶表示装置は、任意の適切な用途に使用される。その用途としては、例えば、パソコンモニター，ノートパソコン，コピー機などのＯＡ機器、携帯電話，時計，デジタルカメラ，携帯情報端末（ＰＤＡ），携帯ゲーム機などの携帯機器、ビデオカメラ，テレビ，電子レンジなどの家庭用電気機器、バックモニター，カーナビゲーションシステム用モニター，カーオーディオなどの車載用機器、商業店舗用インフォメーション用モニター、デジタルインフォメーションディスプレイなどの展示機器、監視用モニターなどの警備機器、介護用モニター，医療用モニターなどの介護・医療機器が挙げられる。本発明の液晶表示装置の特に好ましい用途の１つとして、コリメートバックライトフロント拡散システムの液晶表示装置が挙げられる。本発明の液晶表示装置の別の好ましい用途の１つとして、携帯電話、タッチパネルを含む製品に用いられる液晶表示装置が挙げられる。
【符号の説明】
【０１６７】
１０ マトリクス
１１ 樹脂成分
１２ 超微粒子成分
２０ 光拡散性微粒子
３０ 屈折率変調領域
１００、１００’ 光拡散素子
１１０ 偏光子
１２０ 保護層
１３０ 保護層
２００ 光拡散素子付偏光板
２１０、２１０’ 偏光素子
５００、５００’、５００” 液晶表示装置
５１０ 液晶セル
５１１、５１２ 基板
５１３ 液晶層
５３０ 偏光板
５５０ バックライトユニット（バックライト部）
５６０ フロント基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光拡散素子、光拡散素子付偏光板、偏光素子、およびこれらを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光拡散素子は、照明カバー、プロジェクションテレビのスクリーン、面発光装置（例えば、液晶表示装置）などに広く利用されている。近年では、光拡散素子は、液晶表示装置などの表示品位の向上、視野角特性の改善等への利用が進んでいる。光拡散素子としては、微粒子を樹脂シートなどのマトリクス中に分散させたものなどが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような光拡散素子においては、入射した光の大部分は前方（出射面側）に散乱するが、一部は後方（入射面側）に散乱する。微粒子とマトリクスとの屈折率差が大きいほど拡散性（例えば、ヘイズ値）は大きくなるが、屈折率差が大きいと後方散乱が増大してしまう。より具体的には、例えば液晶表示装置の表示品位向上のために光拡散素子を液晶表示装置の最表面に配置する技術が提案されているが、このような光拡散素子は十分な光拡散性を有しておらず（例えば、ヘイズ値が９０％未満であり）、表示品位の改善効果は不十分である。一方、表示品位を向上させるために光拡散性が大きい（例えば、ヘイズ値が９０％以上である）光拡散素子を液晶表示装置に用いると、液晶表示装置に外光が入射したときに画面が白っぽくなってしまい、明所においてコントラストの高い映像や画像の表示が困難であるという問題がある。これは、光拡散素子中の微粒子が入射光を前方のみならず後方にまで散乱させてしまうからである。従来の光拡散素子によれば、ヘイズ値が大きくなればなるほど後方散乱は大きくなるので、光拡散性の増大と後方散乱の抑制とを両立させることはきわめて困難である。さらに、照明用途においても、ヘイズ値が大きくなると後方散乱が増大し、全光線透過率が低下するので、光利用効率が低下してしまう。
【０００３】
上記のような問題を解決する手段として、微粒子とマトリクスとの界面での反射を抑えるというコンセプトに基づき、コアとシェルとの屈折率が異なるコアシェル微粒子や、微粒子の中心部から外側に向かって連続的に屈折率が変化するいわゆるＧＲＩＮ（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｉｎｄｅｘ）微粒子などの屈折率傾斜微粒子を樹脂中に分散させることが提案されている（例えば、特許文献２〜８参照）。しかし、これらのいずれの技術によっても、薄く、かつ、ヘイズが高い光拡散素子を得ることはできない。例えば、特許文献８のＧＲＩＮ微粒子によれば、屈折率変化部分の厚みをＬ（ｎｍ）、屈折率変化部分の屈折率変化量をΔｎとすると、Δｎ／Ｌが０．０００５３（ｎｍ−１）という急峻な屈折率変化部分が形成されている。しかし、特許文献８のＧＲＩＮ微粒子を用いた光拡散フィルムは、膜厚を２０μｍと分厚くしても、８６．５％のヘイズしか得られない。以上のように、薄く、かつ、ヘイズが高い（優れた光拡散性を有する）光拡散素子が強く望まれている。
【０００４】
ところで、近年の液晶表示装置の用途の拡大に伴い、種々の新たな問題が生じている。例えば、携帯電話では、耐久性および意匠性を付与するために、液晶表示部の上にプラスチック基板（一般に、アクリル板）が配置されている。また、カーナビゲーションなどの車載用ディスプレイや、工業用に多く用いられるタブレットＰＣ、パブリックディスプレイ、および多機能携帯電話においては、表示部の表面にタッチパネルが配置されている（例えば、特許文献９参照）。このようなフロント基板（例えば、プラスチック基板、タッチパネル）と偏光板は、通常、偏光板の縁部に貼られた両面テープにより固定化される。両面テープの厚みは、一般に１２０μｍ程度であるため、液晶表示装置全体の厚みが増加するという問題がある。タッチパネルに用いる場合には、できるだけ衝撃を防ぐために、両面テープとともに、約１０００μｍのスポンジも使用されるので、厚みがさらに増加する。また、両面テープで接着されるのは、縁部のみであるため、偏光板とフロント基板との間には、空気層が形成される。空気の屈折率がおよそ１．０であるのに対し、ポリマーやガラスといったフロント基板を形成する部材の屈折率は１．４〜１．７程度である。したがって、空気層とフロント基板の間の屈折率差が大きくなるため、外光の界面反射により、明環境下での視認性が低下するという問題がある。さらに、液晶表示装置においては、通常、液晶セルのカラーフィルタ層が、スクリーンとして機能する。フロント基板としてタッチパネルを用いる場合には、その入力打点はフロント基板の表面である。この場合、スクリーンとなる液晶セルの表面との間に距離があるため、視差が生じるという問題がある。
【０００５】
フロント基板を用いた液晶表示装置において、外光の映り込みや表示の画面のぎらつきを抑えるために、光拡散機能を有する粘着層を介してフロント基板と偏光板またはディスプレイを貼り合せた液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１０および１１参照）。しかし、光拡散粘着層は、ヘイズを高くする（光拡散性を付与する）ためには分厚くする必要があり、薄型化の実現が困難である。
【０００６】
さらに、近年、液晶表示装置の消費電力を抑える取り組みがなされている。液晶表示装置は、通常、パネル部とバックライト部とに分けて開発されており、消費電力を抑える取り組みは、バックライト部を中心になされている。図２３に、一般的な直下型のバックライトユニットの基本構造を示す。光源５５１は、内面に反射フィルムが取り付けられたランプハウス５５０に所定の間隔で配列されている。拡散板５５２は、ランプハウスの形状保持や、ランプイメージを解消すること等を目的としてランプハウス５５０上に配置されている。通常、拡散板５５２だけでランプイメージを消すことが難しいので、拡散シート（拡散フィルム）５７０が数枚配置されている。また、輝度向上を目的として、反射型偏光子等の輝度向上シート１１０が配置されている。バックライト光源から発せられる光は有限であることから、その利用効率の向上が望まれている。そこで、例えば、ワイヤーグリッド上に配列された金属格子を含む反射型偏光分離素子を用いたバックライトユニットが提案されている（例えば、特許文献１２参照）。しかし、さらなる利用効率の向上が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３０７１５３８号
【特許文献２】特開平６−３４７６１７号公報
【特許文献３】特開２００３−２６２７１０号公報
【特許文献４】特開２００２−２１２２４５号公報
【特許文献５】特開２００２−２１４４０８号公報
【特許文献６】特開２００２−３２８２０７号公報
【特許文献７】特開２０１０−０７７２４３号公報
【特許文献８】特開２０１０−１０７６１６号公報
【特許文献９】特開２００１−２０１７４１号公報
【特許文献１０】特開２００４−１２７２４３号公報
【特許文献１１】特開２０１０−００８４７５号公報
【特許文献１２】特開２００６−３２４１０７号公報
【特許文献１３】特表２００９−５１６９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、低後方散乱かつ高ヘイズを実現し得る薄膜の光拡散素子を提供することにある。本発明の別の目的は、明環境下での視認性に優れ、視差を低減することができ、薄型化が可能な、フロント基板を有する液晶表示装置を得ることができる光拡散素子を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、ランプイメージ等の輝度ムラを良好に解消し、かつ、光の利用効率の向上に寄与するバックライト側偏光素子を得ることができる光拡散素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの実施形態による光拡散素子は、第１の屈折率ｎ１を有する第１の領域と；該第１の領域を包囲する実質的に球殻状の屈折率変調領域と；該屈折率変調領域の該第１の領域と反対側に位置し、第２の屈折率ｎ２を有する第２の領域と；を有し、下記の式（１）および（２）を満足する：
０．０００６≦Δｎ／Ｌ ・・・（１）
１０≦（Δｎ）２×Ａ×Ｂ≦１００ ・・・（２）
ここで、Δｎは第１の屈折率ｎ１と第２の屈折率ｎ２との差の絶対値｜ｎ１−ｎ２｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第１の領域を構成する材料の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第２の領域を構成する材料の重量部数である。
本発明の別の実施形態による光拡散素子は、マトリクスと該マトリクス中に分散された光拡散性微粒子とを有し、該光拡散性微粒子の表面近傍外部に、屈折率が実質的に連続的に変化する屈折率変調領域が形成され、かつ、下記の式（１）および（２）を満足する：
０．０００６≦Δｎ／Ｌ ・・・（１）
１０≦（Δｎ）２×Ａ×Ｂ≦１００ ・・・（２）
ここで、Δｎはマトリクスの平均屈折率ｎＭと光拡散性微粒子の屈折率ｎＰとの差の絶対値｜ｎＭ−ｎＰ｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの光拡散性微粒子の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときのマトリクスの重量部数である。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子においてｎＭ＞ｎＰである。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は、式（３）を満足する：
０．００５≦Ｌ／ｒＰ≦０．４０ ・・・（３）
ここで、ｒＰは前記光拡散性微粒子の半径（ｎｍ）である。
好ましい実施形態においては、上記マトリクスは樹脂成分および超微粒子成分を含み、上記屈折率変調領域は、該マトリクス中の該超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配により形成されている。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は、式（４）を満足する：
｜ｎＰ−ｎＡ｜＜｜ｎＰ−ｎＢ｜・・・（４）
ここで、ｎＡはマトリクスの樹脂成分の屈折率を表し、ｎＢはマトリクスの超微粒子成分の屈折率を表す。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は、ヘイズが９０％〜９９．９％である。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は、厚みが４μｍ〜５０μｍである。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は、光拡散半値角が１０°〜１５０°である。
本発明の別の局面によれば、光拡散素子付偏光板が提供される。この光拡散素子付偏光板は、上記の光拡散素子と偏光子とを有する。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子付偏光板は、液晶セル、フロント基板および平行光光源装置を含む液晶表示装置に用いられ、その際、該光拡散素子と該フロント基板が対向するように配置される。
本発明のさらに別の局面によれば、偏光素子が提供される。この偏光素子は、上記の光拡散素子と反射型偏光子とを有し、液晶表示装置の液晶セルのバックライト側に配置される。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は上記反射型偏光子に直接形成されている。
好ましい実施形態においては、上記偏光素子は、吸収型偏光子をさらに備える。
本発明のさらに別の局面によれば、液晶表示装置が提供される。この液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルに向かってコリメート光を出射する平行光光源装置と、該液晶セルを通過したコリメート光を透過および拡散させる上記の光拡散素子と、を備える。
本発明の別の実施形態による液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルに向かってコリメート光を出射する平行光光源装置と、該液晶セルを通過したコリメート光を透過および拡散させる上記の光拡散素子と、該光拡散素子のさらに視認側に配置されたフロント基板と、を備える。
好ましい実施形態においては、上記フロント基板は透明保護板またはタッチパネルである。
本発明のさらに別の実施形態による液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルの両側に配置された偏光板と、視認側に配置された偏光板のさらに視認側に該偏光板と対向するように配置されたタッチパネルと、該タッチパネルのガラス板と導電性薄膜との間に配置された上記の光拡散素子と、視認側と反対に配置された偏光板の外側に配置された、コリメート光を出射する平行光光源装置と、を備える。
本発明のさらに別の実施形態による液晶表示装置は、液晶セルと、バックライト部と、該液晶セルと該バックライト部との間に配置された上記の偏光素子と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の屈折率ｎ１を有する第１の領域と、第１の領域を包囲する実質的に球殻状の屈折率変調領域と、屈折率変調領域の第１の領域と反対側に位置し、第２の屈折率ｎ２を有する第２の領域と、を形成し、かつ、上記式（１）および（２）を満足するように第１の領域、第２の領域および屈折率変調領域を最適化することにより、低後方散乱かつ高ヘイズを実現し得る薄膜の光拡散素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の好ましい実施形態による光拡散素子の概略断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの光拡散素子における光拡散微粒子近傍を拡大して説明する模式図である。
【図２】図１Ａの光拡散素子における光拡散性微粒子中心部からマトリクスまでの屈折率変化を説明するための概念図である。
【図３】マトリクス中の超微粒子成分の面積比率を説明するための透過型電子顕微鏡画像である。
【図４】（ａ）は、マトリクスの平均屈折率ｎＭ＞光拡散性微粒子の屈折率ｎＰである場合の後方散乱発生のメカニズムを説明するための概念図であり、（ｂ）はｎＭ＜ｎＰである場合の後方散乱発生のメカニズムを説明するための概念図である。
【図５】本発明の別の実施形態による光拡散素子の概略断面図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態による光拡散素子付偏光板の概略断面図である。
【図７】本発明の光拡散素子付偏光板の製造方法の一例を説明する模式図である。
【図８】本発明の好ましい実施形態による偏光素子の概略断面図である。
【図９】本発明の別の好ましい実施形態による偏光素子の概略断面図である。
【図１０】本発明の好ましい実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。
【図１１Ａ】本発明で用いられる平行光光源装置の概略図である。
【図１１Ｂ】本発明で用いられる平行光光源装置の別の形態の概略図である。
【図１２】本発明において半値角を算出する方法を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の別の実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。
【図１５】光拡散半値角を算出する方法を説明するための模式図である。
【図１６】光拡散照度の測定における方位角および極角を説明する模式図である。
【図１７Ａ】実施例１の光拡散素子についてマトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍の超微粒子成分の分散濃度（存在比率）の算出方法を説明するための図である。
【図１７Ｂ】実施例１の光拡散素子について光拡散性微粒子表面からの距離と超微粒子成分の分散濃度（存在比率）との関係を示すグラフである。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は、マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と後方散乱との関係を示すシミュレーションのグラフである。
【図１９】（ａ）〜（ｂ）は、マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と拡散性および後方散乱との関係を示すシミュレーションのグラフである。
【図２０】（ａ）〜（ｂ）は、マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と拡散性および後方散乱との関係を示すシミュレーションのグラフである。
【図２１】（ａ）〜（ｂ）は、マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と拡散性および後方散乱との関係を示すシミュレーションのグラフである。
【図２２】Δｎ／Ｌと拡散性との関係を示すシミュレーションのグラフである。
【図２３】一般的な直下型のバックライトユニットの基本構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらの具体的な実施形態には限定されない。
【００１３】
Ａ．光拡散素子
Ａ−１．全体構成
本発明の光拡散素子は、第１の屈折率ｎ１を有する第１の領域と第２の屈折率ｎ２を有する第２の領域とを有する。本発明の光拡散素子は、第１の領域と第２の領域との屈折率差により、光拡散機能を発現する。本発明においては、第１の領域は、実質的に球殻状の屈折率変調領域によって包囲され、第２の領域は、屈折率変調領域の第１の領域と反対側に位置するよう構成されている。したがって、本発明の光拡散素子においては、外見的には、屈折率変調領域で包囲された第１の領域が、第２の領域に分散した状態となっている。屈折率変調領域においては、屈折率は実質的に連続的に変化する。本明細書において「屈折率が実質的に連続的に変化する」とは、屈折率変調領域において屈折率が実質的に連続的に変化すればよいことを意味する。したがって、例えば、第１の領域と屈折率変調領域との界面、および／または、屈折率変調領域と第２の領域との界面において所定の範囲内（例えば、屈折率差が０．０５以下）の屈折率ギャップが存在しても、当該ギャップは許容され得る。
【００１４】
本発明においては、光拡散素子は、下記の式（１）および（２）を満足する：
０．０００６≦Δｎ／Ｌ ・・・（１）
１０≦（Δｎ）２×Ａ×Ｂ≦１００ ・・・（２）
ここで、Δｎは第１の屈折率ｎ１と第２の屈折率ｎ２との差の絶対値｜ｎ１−ｎ２｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第１の領域を構成する材料の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第２の領域を構成する材料の重量部数である。本発明によれば、式（１）および（２）を満足させるよう第１の領域および第２の領域ならびに屈折率変調領域を最適化することにより、低後方散乱かつ高ヘイズを実現し得る薄膜の光拡散素子を得ることができる。より具体的には、Δｎ／Ｌを所定値以上として（屈折率変化が急峻な屈折率変調領域を形成して）屈折率変調領域が占める空間を小さくし、それにより、第１の領域の存在比率を高めることにより、散乱効率を向上させ、薄膜であっても高いヘイズ（優れた光拡散性）を実現することができる。さらに、屈折率変調領域による後方散乱の抑制との相乗的な効果により、低後方散乱かつ高ヘイズを実現し得る薄膜の光拡散素子を得ることができる。
【００１５】
Δｎは、好ましくは０．０８以上であり、より好ましくは０．１０以上である。Δｎの上限は、例えば０．３０である。Δｎが０．０８未満であると、十分な大きさの（Δｎ）２×Ａ×Ｂが得られないので、薄膜で強い光拡散性を有する光拡散素子が得られない（例えば、ヘイズが９０％以下となる）場合が多く、その結果、液晶表示装置に組み込んだ場合に光源からの光を十分に拡散できず、視野角が狭くなるおそれがある。Δｎが０．３０を超えると、屈折率変調領域が形成されても後方散乱を十分に抑制することができず、後方散乱が増大するおそれがある。また、第１の領域および第２の領域を構成する材料の選定が困難となる場合がある。このようなΔｎ／Ｌを実現し得る屈折率変調領域の平均厚みＬは、好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍ、より好ましくは１２ｎｍ〜４００ｎｍ、さらに好ましくは１５ｎｍ〜３００ｎｍである。平均厚みＬが５ｎｍ未満であると、後方散乱が大きくなる場合がある。平均厚みＬが５００ｎｍを超えると、第１の領域または第２の領域が減少し、結果として十分な（Δｎ）２×Ａ×Ｂを得ることができず、薄膜で強い光拡散性を有する光拡散素子が得られない場合がある。
【００１６】
Δｎ／Ｌは、好ましくは０．０００６〜０．０１である。Δｎ／Ｌが０．０００６未満である場合には、Δｎが０．０８未満であるかＬが５００ｎｍを超える場合が多いので、後方散乱が増大したり、薄膜で強い光拡散性を有する光拡散素子が得られない場合が多い。Δｎ／Ｌが０．０１を超えると、屈折率変調領域において屈折率を実質的に連続的に変化させることが困難となる場合がある。
【００１７】
（Δｎ）２×Ａ×Ｂは、式（２）で表されるとおり１０〜１００であり、好ましくは２０〜５０である。（Δｎ）２×Ａ×Ｂが１０未満では、薄膜かつ強い光拡散性を有する光拡散素子が得られない場合が多い。（Δｎ）２×Ａ×Ｂが１００を超える場合にはΔｎが０．３を超える場合が多く、結果として、後方散乱を有効に抑制できない場合がある。（Δｎ）２×Ａ×Ｂの値を式（２）の範囲で最適化する技術的意味について以下に説明する。本発明の光拡散素子においては、光拡散性微粒子の好ましい直径は後述するように１μｍ〜１０μｍである。このような粒子径の範囲で起こる光散乱はＭｉｅ散乱の領域であり、Ｍｉｅ散乱の領域では光拡散の強さは、Δｎの２乗に比例することが知られている。一方、光に限らず一般的な電磁波の散乱理論によると、体積分率φの電子密度（光の場合は屈折率）の揺らぎがマトリクス内に存在するときの物体の散乱の強さは、φ×（１−φ）に比例する。φが５０％を超えると、マトリクスの成分の方が少数成分になり、マトリクスの方が散乱成分に逆転するためである。同様にして、第１の屈折率を有する材料（第１の領域を構成する材料）の重量部数をＡ、第２の屈折率を有する材料（第１の領域を構成する材料）の重量部数をＢとすると、光拡散の強さはＡ×Ｂに比例する。すなわち、十分な量の第１の領域（例えば、光拡散性微粒子）が第２の領域（例えば、マトリクス）中に存在するだけでなく、その第１の領域の周りに十分な量の第２の領域が存在する必要がある。ここで、第１の屈折率から第２の屈折率に変化する屈折率変調領域が、第１の領域と第２の領域との境界に存在する場合、この屈折率変調領域は後方散乱の抑制には作用する一方で、光拡散の強さには寄与しない。すなわち、この屈折率変調領域（すなわち、ＡでもＢでもない領域）が光拡散素子の中に多量に存在すると、第１の領域または第２の領域が減少するので、後方散乱を抑制することはできても、薄くてかつ強い光拡散性を有する光拡散素子を得ることは困難である。本発明によれば、Δｎ／Ｌが式（１）を満足するよう最適化し、かつ、（Δｎ）２×Ａ×Ｂが式（２）を満足するよう最適化することにより、強い光拡散性（高いヘイズ）を有し、かつ、後方散乱が少ない、薄膜の光拡散素子を得ることができる。
【００１８】
光拡散素子全体を１００重量部としたときの第１の領域を構成する材料の重量部数Ａは、好ましくは１０重量部〜６０重量部であり、より好ましくは１５重量部〜５０重量部である。光拡散素子全体を１００重量部としたときの第２の領域を構成する材料の重量部数Ｂは、好ましくは４０重量部〜９０重量部であり、より好ましくは５０重量部〜８５重量部である。重量部数ＡまたはＢがこのような好適範囲から外れる場合には、十分な大きさのΔｎ２×Ａ×Ｂを得ることができず、薄膜かつ強い光拡散性を有する光拡散素子を得ることができないおそれがある。さらに、重量部数Ａが６０重量部を超えるまたは重量部数Ｂが４０重量部未満である場合には、光拡散素子の表面が光拡散性微粒子の形状に起因にして凹凸を形成し、光拡散素子の表面から強い後方散乱が発生するおそれがある。本発明によれば、第１の領域（例えば光拡散性微粒子）と第２の領域（例えばマトリクス）の間に存在する屈折率変調領域の屈折率勾配が十分に急峻であるため、光拡散素子中に占める屈折率変調領域の割合が少なくて済むので、薄膜でありながら強い光拡散性を得るに十分な第１の領域および第２の領域を確保することができる。本発明の光拡散素子において屈折率変調領域が占める重量部数Ｃは、光拡散素子全体を１００重量部としたとき、好ましくは１重量部〜２０重量部であり、より好ましくは１重量部〜５重量部である。さらに、重量部数Ｃの重量部数Ａに対する割合（Ｃ／Ａ）は、好ましくは５％〜１００％である。
【００１９】
第１の領域、第２の領域および屈折率変調領域は、任意の適切な手段により形成され得る。例えば、以下のような手段が挙げられる：（１）微粒子の中心部から外側に向かって連続的に屈折率が変化するいわゆるＧＲＩＮ微粒子などの屈折率傾斜微粒子を樹脂中に分散させ、屈折率傾斜部分を屈折率変調領域として利用すること；（２）マトリクスに樹脂成分と超微粒子成分とを用い、超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配により、マトリクスと光拡散性微粒子との界面またはその近傍に屈折率変調領域を形成すること。以下、マトリクスに樹脂成分と超微粒子成分とを用いる実施形態について主に説明し、屈折率傾斜微粒子を用いる実施形態については、その特徴的な部分のみを簡単に説明する。
【００２０】
１つの実施形態においては、本発明の光拡散素子は、マトリクスと該マトリクス中に分散された光拡散性微粒子とを有し、該光拡散性微粒子の表面近傍外部に、屈折率が実質的に連続的に変化する屈折率変調領域が形成されている。すなわち、光拡散性微粒子が第１の領域に対応し、マトリクスが第２の領域に対応する。本実施形態の光拡散素子は、マトリクスと光拡散性微粒子の屈折率差により、光拡散機能を発現する。上記の通り、光拡散性微粒子の表面近傍外部に屈折率変調領域が形成されているので、マトリクスは、該光拡散性微粒子の表面近傍外部の屈折率変調領域と、当該屈折率変調領域の外側（光拡散性微粒子から離れた側）の屈折率一定領域とを有する。好ましくは、マトリクスにおける屈折率変調領域以外の部分は、実質的には屈折率一定領域である。上記の通り、本明細書において「屈折率が実質的に連続的に変化する」とは、屈折率変調領域において少なくとも光拡散性微粒子表面から屈折率一定領域まで屈折率が実質的に連続的に変化すればよいことを意味する。したがって、例えば、光拡散性微粒子と屈折率変調領域との界面、および／または、屈折率変調領域と屈折率一定領域との界面において所定の範囲内（例えば、屈折率差が０．０５以下）の屈折率ギャップが存在しても、当該ギャップは許容され得る。
【００２１】
本実施形態においては、上記式（１）および（２）におけるΔｎはマトリクスの平均屈折率ｎＭと光拡散性微粒子の屈折率ｎＰとの差の絶対値｜ｎＭ−ｎＰ｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの光拡散性微粒子の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときのマトリクスの重量部数である。好ましくは、ｎＭ＞ｎＰである。なお、本実施形態において式（２）に関して言及する場合のみ、マトリクスは、光拡散素子から光拡散性微粒子および屈折率変調領域を除いた部分（すなわち、屈折率一定領域）を意味する。
【００２２】
図１Ａは、本実施形態による光拡散素子の概略断面図であり、図１Ｂは図１Ａの光拡散素子における光拡散微粒子近傍を拡大して説明する模式図である。マトリクスは、好ましくは、樹脂成分および超微粒子成分を含む。図１Ａの光拡散素子１００は、樹脂成分１１および超微粒子成分１２を含むマトリクス１０と、マトリクス１０中に分散された光拡散性微粒子２０とを有する。図１Ａにおいては、光拡散性微粒子２０の表面近傍外部に屈折率変調領域３０が形成されている。屈折率変調領域３０においては、上記のように、屈折率が実質的に連続的に変化する。
【００２３】
好ましくは、屈折率変調領域３０においては、屈折率が実質的に連続的に変化することに加えて、上記屈折率変調領域の最外部の屈折率と上記屈折率一定領域の屈折率とが実質的に同一である。言い換えれば、本実施形態の光拡散素子においては、屈折率変調領域から屈折率一定領域にかけて屈折率が連続的に変化し、好ましくは光拡散性微粒子から屈折率一定領域にかけて屈折率が連続的に変化する（図２）。好ましくは、当該屈折率変化は、図２に示すように滑らかである。すなわち、屈折率変調領域と屈折率一定領域との境界において、屈折率変化曲線に接線が引けるような形状で変化する。好ましくは、屈折率変調領域において、屈折率変化の勾配は、上記光拡散性微粒子から遠ざかるにつれて大きくなる。本実施形態によれば、後述するように、光拡散性微粒子とマトリクスの樹脂成分と超微粒子成分とを適切に選択することにより、実質的に連続的な屈折率変化を実現することができる。上記のように急峻で（Δｎ／Ｌが非常に大きく）、かつ、このような実質的に連続的な屈折率変化を実現したことが本発明の特徴の１つである。その結果、マトリクス１０（実質的には、屈折率一定領域）と光拡散性微粒子２０との屈折率差を大きくしても、マトリクス１０と光拡散性微粒子２０との界面の反射を抑えることができ、後方散乱を抑制することができる。さらに、屈折率一定領域では、光拡散性微粒子２０とは屈折率が大きく異なる超微粒子成分１２の重量濃度が相対的に高くなるので、マトリクス１０（実質的には、屈折率一定領域）と光拡散性微粒子２０との屈折率差を大きくすることができる。加えて、本実施形態の光拡散素子においては、上記式（１）を満足することにより、光拡散性微粒子の存在比率を高くして、散乱効率を向上させることができる。その結果、薄膜であっても高いヘイズ（強い拡散性）を実現することができる。したがって、本実施形態の光拡散素子によれば、薄膜でありながら、屈折率差を大きくして高ヘイズを実現し、かつ、後方散乱を顕著に抑制することができる。このような特徴は、コリメートバックライトフロント拡散システムに使用される光拡散素子のように強い拡散性（ヘイズが９０％以上）が要求される用途において特に好適である。一方、屈折率変調領域が形成されない従来の光拡散素子によれば、屈折率差を大きくすることにより強い拡散性（高ヘイズ値）を付与しようとすると、界面での屈折率のギャップを解消することができない。その結果、光拡散性微粒子とマトリクスとの界面での反射による後方散乱が大きくなってしまうので、外光の存在下で黒表示が十分に黒くならない（いわゆる黒が浮いてしまう）場合が多い。本発明によれば、上記式（１）および（２）を満足し、かつ屈折率が実質的に連続的に変化する屈折率変調領域を形成することにより、上記従来技術の問題を解決し、ヘイズ値が高く、強い拡散性を有し、かつ、後方散乱が抑制された薄膜の光拡散素子を得ることができる。
【００２４】
好ましくは、上記光拡散素子１００は、式（３）を満足する：
０．００５≦Ｌ／ｒＰ≦０．４０ ・・・（３）
ここで、ｒＰは上記光拡散性微粒子の半径（ｎｍ）である。Ｌ／ｒＰは、より好ましくは０．０２〜０．１５である。Ｌ／ｒＰが０．００５未満である場合、十分な厚みの屈折率変調領域が形成されないので、後方散乱を良好に抑制することができない場合が多い。Ｌ／ｒＰが０．４０を超える場合、十分な大きさのΔｎ２×Ａ×Ｂが得られない場合が多く、しかもΔｎ／Ｌが小さくなるので、薄膜でかつ強い光拡散性を有する光拡散素子を得ることができない場合がある。本発明によれば、上記のように屈折率変調領域の平均厚みＬを非常に薄くすることができるので、Ｌ／ｒＰを非常に小さくすることができる。その結果、上記光拡散性微粒子の散乱能を十分に維持しつつ、後方散乱を良好に抑制することができる。したがって、薄膜であっても高いヘイズ（強い拡散性）を実現することができる。
【００２５】
上記屈折率変調領域３０の厚み（屈折率変調領域最内部から屈折率変調領域最外部までの距離）は、一定であってもよく（すなわち、屈折率変調領域が光拡散性微粒子の周囲に同心球状に拡がってもよく）、光拡散性微粒子表面の位置によって厚みが異なっていてもよい（例えば、金平糖の外郭形状のようになっていてもよい）。好ましくは、屈折率変調領域３０の厚みは、光拡散性微粒子表面の位置によって異なっている。このような構成であれば、屈折率変調領域３０において、屈折率をより滑らかに連続的に変化させることができる。上記平均厚みＬは、屈折率変調領域３０の厚みが光拡散性微粒子表面の位置によって異なる場合の平均厚みであり、厚みが一定である場合にはその厚みである。
【００２６】
上記のように、マトリクス１０は、好ましくは樹脂成分１１および超微粒子成分１２を含む。好ましくは、上記屈折率変調領域３０は、マトリクス１０中の超微粒子成分１２の分散濃度の実質的な勾配により形成されている。具体的には、屈折率変調領域３０においては、光拡散性微粒子２０から遠ざかるにつれて、超微粒子成分１２の分散濃度（代表的には、重量濃度で規定される）が高くなる（必然的に、樹脂成分１１の重量濃度が低くなる）。言い換えれば、屈折率変調領域３０における光拡散性微粒子２０の最近接領域には、超微粒子成分１２が相対的に低濃度で分散しており、光拡散性微粒子２０から遠ざかるにつれて超微粒子成分１２の濃度が増大する。例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像によるマトリクス１０中の超微粒子成分１２の面積比率は、光拡散性微粒子２０に近接する側では小さく、マトリクス１０に近接する側では大きく、当該面積比率は光拡散性微粒子側からマトリクス側（屈折率一定領域側）に実質的な勾配を形成しながら変化する。その代表的な分散状態を表すＴＥＭ画像を図３に示す。本明細書において、「透過型電子顕微鏡画像によるマトリクス中の超微粒子成分の面積比率」とは、光拡散性微粒子の直径を含む断面の透過型電子顕微鏡画像において、所定範囲（所定面積）のマトリクスに占める超微粒子成分の面積の比率をいう。当該面積比率は、超微粒子成分の３次元的な分散濃度（実際の分散濃度）に対応する。例えば、上記のような面積比率であれば、超微粒子成分１２の分散濃度は、その濃度変化の勾配が光拡散性微粒子２０に近接する側では小さく、屈折率一定領域に近接する側では大きく、光拡散微粒子側から屈折率一定領域側に実質的な勾配を形成しながら変化する。言い換えれば、超微粒子成分１２の分散濃度は、その濃度変化の勾配が光拡散性微粒子から遠ざかるにつれて大きくなる。当該超微粒子成分の面積比率は、任意の適切な画像解析ソフトにより求めることができる。なお、上記面積比率は、代表的には、超微粒子成分の各粒子間の平均最短距離に対応する。具体的には、超微粒子成分の各粒子間の平均最短距離は、屈折率変調領域においては光拡散性微粒子から遠ざかるにつれて短くなり、屈折率一定領域において一定となる（例えば、平均最短距離は、光拡散性微粒子の最近接領域では３ｎｍ〜１００ｎｍ程度であり、屈折率一定領域においては１ｎｍ〜２０ｎｍである）。平均最短距離は、図３のような分散状態のＴＥＭ画像を二値化し、例えば画像解析ソフト「Ａ像くん」（旭化成エンジニアリング社製）の重心間距離法を用いて算出することができる。以上のように、本実施形態によれば、超微粒子成分１２の分散濃度の実質的な勾配を利用してマトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域３０を形成することができるので、簡便な手順で、かつ、低コストで光拡散素子を製造することができる。さらに、超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配を利用して屈折率変調領域を形成することにより、屈折率変調領域３０と屈折率一定領域との境界において屈折率を滑らかに変化させることができる。さらに、樹脂成分および光拡散性微粒子と屈折率が大きく異なる超微粒子成分を用いることにより、光拡散性微粒子とマトリクス（実質的には、屈折率一定領域）との屈折率差を大きく、かつ、屈折率変調領域の屈折率勾配を急峻にすることができる。
【００２７】
上記屈折率変調領域（実質的には、上記のような超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配）は、マトリクスの樹脂成分および超微粒子成分ならびに光拡散性微粒子の構成材料、ならびに化学的および熱力学的特性を適切に選択することにより形成することができる。例えば、樹脂成分および光拡散性微粒子を同系の材料（例えば有機化合物同士）で構成し、超微粒子成分を樹脂成分および光拡散性微粒子とは異なる系の材料（例えば無機化合物）で構成することにより、屈折率変調領域を良好に形成することができる。さらに、例えば、樹脂成分および光拡散性微粒子を同系材料の中でも相溶性の高い材料同士で構成することが好ましい。屈折率変調領域の厚みおよび屈折率勾配は、マトリクスの樹脂成分および超微粒子成分ならびに光拡散性微粒子の化学的および熱力学的特性を調整することにより制御することができる。なお、本明細書において「同系」とは、化学構造や特性が同等または類似であることをいい、「異なる系」とは、同系以外のものをいう。同系か否かは、基準の選択の仕方によって異なり得る。例えば、有機か無機かを基準にした場合、有機化合物同士は同系の化合物であり、有機化合物と無機化合物とは異なる系の化合物である。ポリマーの繰り返し単位を基準にした場合、例えばアクリル系ポリマーとエポキシ系ポリマーとは有機化合物同士であるにもかかわらず異なる系の化合物であり、周期律表を基準にした場合、アルカリ金属と遷移金属とは無機元素同士であるにもかかわらず異なる系の元素である。
【００２８】
より具体的には、上記のような超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配は、以下の（１）〜（２）またはそれらの適切な組み合わせにより実現され得る：（１）マトリクス中の超微粒子成分の分散濃度を調整すること。例えば、超微粒子成分の分散濃度を大きくすることにより、超微粒子成分同士の電気的な反発が大きくなり、結果として、光拡散微粒子近傍まで超微粒子成分が存在することになり、屈折率変調領域において急峻な屈折率勾配を形成することができる（屈折率変調領域の厚みが小さくなる）。（２）光拡散性微粒子の架橋度を調整すること。例えば、架橋度が低い光拡散性微粒子では、微粒子表面の構成ポリマー分子の自由度が高くなるので、超微粒子成分が近寄りにくくなる。その結果、屈折率変調領域において緩やかな屈折率勾配を形成することができる（屈折率変調領域の厚みが大きくなる）。好ましくは、上記（１）および（２）を適切に組み合わせることにより、上記のような超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配が実現され得る。例えば、ジルコニアの超微粒子成分とＰＭＭＡの光拡散性微粒子とを用い、当該超微粒子成分の分散濃度をマトリクス１００重量部に対して３０重量部〜７０重量部に設定し、かつ、後述の樹脂成分前駆体に対する膨潤度が１００％〜２００％である光拡散性微粒子を用いることにより、マトリクス１０中の超微粒子成分１２の分散濃度が、光拡散性微粒子２０に近接する側では小さく、屈折率一定領域に近接する側では大きく、光拡散微粒子側から屈折率一定領域側に実質的な勾配を形成しながら変化するような、分散濃度勾配を実現することができる。さらに、光拡散性微粒子表面の位置によって厚みが異なる（例えば、金平糖の外郭形状のような）屈折率変調領域を形成することができる。ここで、「膨潤度」とは、膨潤前の粒子の平均粒径に対する膨潤状態の粒子の平均粒径の比率をいう。
【００２９】
上記のとおり、本実施形態の光拡散素子１００においては、好ましくはｎＭ＞ｎＰである。図４（ａ）および図４（ｂ）に比較して示すように、ｎＭ＞ｎＰである場合には、ｎＭ＜ｎＰである場合に比べて、屈折率変調領域の屈折率勾配が急峻であっても後方散乱をより良好に抑制することができる。
【００３０】
本発明の光拡散素子の光拡散特性は、代表的にはヘイズと光拡散半値角によって表される。ヘイズとは、光の拡散の強さ、すなわち入射光の拡散度合いを示すものである。一方、光拡散半値角とは、拡散光の質、すなわち拡散させる光の角度範囲を示すものである。本発明の光拡散素子は、ヘイズが高い場合にその効果が十分に発揮される。光拡散素子のヘイズは、好ましくは９０％以上であり、より好ましくは９０％〜９９．９％であり、さらに好ましくは９２％〜９９．９％であり、特に好ましくは９５％〜９９．９％であり、とりわけ好ましくは９６％〜９９．９％であり、最も好ましくは９７％〜９９．９％である。ヘイズが９０％以上であることにより、コリメートバックライトフロント拡散システムにおけるフロント光拡散素子として好適に用いることができる。また、光拡散素子をバックライト側の偏光素子に用いた場合に、ランプイメージ等の輝度ムラを良好に解消することができる。さらに、フロント基板（例えば、タッチパネル）を有する液晶表示装置に光拡散素子を用いた場合に、光拡散素子がスクリーンとして十分に機能するので、視差を低減し得る。特に平行光光源装置を用いる液晶表示装置においては、正面コントラスト比の向上と視差の低減を両立できるという点で好適である。本発明によれば、このような非常に高いヘイズを有し、かつ、後方散乱が抑制された光拡散素子が得られ得る。なお、コリメートバックライトフロント拡散システムとは、液晶表示装置において、コリメートバックライト光（一定方向に集光された、輝度半値幅の狭い（例えば、３°〜３５°もしくは±１．５°〜±１７．５°の）バックライト光）を用い、上側偏光板の視認側にフロント光拡散素子を設けたシステムをいう。ヘイズは、ＪＩＳ ７１３６に準じて求めることができる。
【００３１】
上記光拡散素子の光拡散特性は、光拡散半値角で示すならば、好ましくは１０°〜１５０°（片側５°〜７５°）であり、より好ましくは１０°〜１００°（片側５°〜５０°）であり、さらに好ましくは３０°〜８０°（片側１５°〜４０°）である。光拡散半値角が小さすぎると、斜めの視野角（例えば、白輝度）が狭くなる場合がある。光拡散半値角が大きすぎると、後方散乱が大きくなる場合がある。光拡散素子をバックライト側の偏光素子に用いる場合には、光拡散半値角は、好ましくは２５°（片側１２．５°）以上であり、より好ましくは３０°〜１４０°（片側１５°〜７０°）であり、さらに好ましくは５０°〜１２０°（片側２５°〜６０°）である。
【００３２】
光拡散素子は、後方散乱率が低ければ低いほど好ましい。具体的には、後方散乱率は、好ましくは０．５％以下である。なお、光拡散素子をバックライト側偏光素子に用いる場合には、後方散乱率は３％以下程度であればよく、より好ましくは２％以下である。
【００３３】
上記光拡散素子の厚みは、目的や所望の拡散特性に応じて適切に設定され得る。具体的には、上記光拡散素子の厚みは、好ましくは３μｍ〜５０μｍ、より好ましくは４μｍ〜５０μｍ、さらにより好ましくは４μｍ〜３０μｍ、特に好ましくは４μｍ〜２０μｍである。本発明によれば、このように非常に薄い厚みにもかかわらず、上記のような非常に高いヘイズ（優れた光拡散性）を有する光拡散素子が得られ得る。さらに、このような薄い厚みであれば折り曲げても割れたりせず、ロール状での保管が可能となる。加えて、後述するように、本発明の光拡散素子は塗工により形成され得るので、例えば、光拡散素子の製造と偏光板への貼り合わせとをいわゆるロール・トゥ・ロールで連続的に行うことができる。したがって、本発明の光拡散素子は、光拡散素子自体の生産性が非常に優れ、かつ、偏光板のような他の光学部材との貼り合わせの製造効率もきわめて高い。なお、ロール・トゥ・ロールとは、長尺のフィルム同士をロール搬送しながら、その長手方向を揃えて連続的に貼り合わせる方法をいう。
【００３４】
上記光拡散素子は、液晶表示装置に好適に用いられ、コリメートバックライトフロント拡散システム、フロント基板を有する液晶表示装置に特に好適に用いられる。光拡散素子は、単独でフィルム状または板状部材として提供してもよく、任意の適切な基材や偏光板に貼り付けて複合部材として提供してもよい。光拡散素子の上に反射防止層が積層されてもよい。また、光拡散素子は、液晶表示装置のバックライト部にも好適に用いられ得る。
【００３５】
Ａ−２．マトリクス
上記のとおり、マトリクス１０は、好ましくは樹脂成分１１および超微粒子成分１２を含む。上記のように、ならびに、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、超微粒子成分１２は、マトリクス１０と光拡散性微粒子２０との界面近傍に屈折率変調領域３０を形成するようにして、樹脂成分１１に分散している。
【００３６】
Ａ−２−１．樹脂成分
樹脂成分１１は、上記屈折率変調領域が形成される限りにおいて、任意の適切な材料で構成される。好ましくは、上記のように、樹脂成分１１は、光拡散性微粒子と同系の化合物であってかつ超微粒子成分とは異なる系の化合物で構成される。これにより、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍（光拡散性微粒子の表面近傍）に屈折率変調領域を良好に形成することができる。さらに好ましくは、樹脂成分１１は、光拡散性微粒子と同系の中でも相溶性の高い化合物で構成される。これにより、所望の屈折率勾配を有する屈折率変調領域を形成することができる。より詳細には、樹脂成分は、光拡散性微粒子の近傍においては、局所的には、超微粒子成分と均一溶解もしくは分散している状態よりも、むしろ、樹脂成分のみで光拡散性微粒子を取り囲む方が、系全体のエネルギーが安定する場合が多い。その結果、樹脂成分の重量濃度は、光拡散性微粒子の最近接領域において、マトリクス全体における樹脂成分の平均重量濃度よりも高く、光拡散性微粒子から遠ざかるにつれて低くなる。したがって、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍（光拡散性微粒子の表面近傍）に屈折率変調領域を良好に形成することができる。
【００３７】
上記樹脂成分は、好ましくは有機化合物で構成され、より好ましくは電離線硬化型樹脂で構成される。電離線硬化型樹脂は、塗膜の硬度に優れているため、後述する超微粒子成分の弱点である機械強度を補いやすい。また、光拡散素子をバックライト側の偏光素子に用いる場合には、得られる偏光素子にハードコート性を付与することができる。電離線としては、例えば、紫外線、可視光、赤外線、電子線が挙げられる。好ましくは紫外線であり、したがって、樹脂成分は、特に好ましくは紫外線硬化型樹脂で構成される。紫外線硬化型樹脂としては、例えば、アクリレート樹脂（エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、アクリルアクリレート、エーテルアクリレート）などのラジカル重合型モノマーおよび／またはオリゴマーから形成される樹脂が挙げられる。アクリレート樹脂を構成するモノマー成分（前駆体）の分子量は、好ましくは２００〜７００である。アクリレート樹脂を構成するモノマー成分（前駆体）の具体例としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＰＥＴＡ：分子量２９８）、ネオペンチルグリコールジアクリレート（ＮＰＧＤＡ：分子量２１２）、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ：分子量６３２）、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ：分子量５７８）、トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ：分子量２９６）が挙げられる。前駆体には、必要に応じて、開始剤を添加してもよい。開始剤としては、例えば、ＵＶラジカル発生剤（ＢＡＳＦジャパン社製イルガキュア９０７、同１２７、同１９２など）、過酸化ベンゾイルが挙げられる。上記樹脂成分は、上記電離線硬化型樹脂以外に別の樹脂成分を含んでいてもよい。別の樹脂成分は、電離線硬化型樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよい。別の樹脂成分の代表例としては、脂肪族系（例えば、ポリオレフィン）樹脂、ウレタン系樹脂が挙げられる。別の樹脂成分を用いる場合、その種類や配合量は、上記屈折率変調領域が良好に形成されるよう調整される。
【００３８】
上記樹脂成分は、代表的には、下記式（４）を満足する：
｜ｎＰ−ｎＡ｜＜｜ｎＰ−ｎＢ｜・・・（４）
式（４）中、ｎＡはマトリクスの樹脂成分の屈折率を表し、ｎＢはマトリクスの超微粒子成分の屈折率を表し、ｎＰは光拡散性微粒子の屈折率を表す。さらに、樹脂成分は下記式（５）も満足し得る：
｜ｎＰ−ｎＡ｜＜｜ｎＡ−ｎＢ｜・・・（５）
樹脂成分の屈折率は、好ましくは１．４０〜１．６０である。
【００３９】
上記樹脂成分の配合量は、マトリクス１００重量部に対して、好ましくは１０重量部〜８０重量部であり、より好ましくは２０重量部〜８０重量部であり、さらに好ましくは２０重量部〜６５重量部であり、特に好ましくは４５重量部〜６５重量部である。このような配合量であれば、式（２）を満足することができる。
【００４０】
Ａ−２−２．超微粒子成分
超微粒子成分１２は、上記のように、好ましくは上記樹脂成分および後述の光拡散性微粒子とは異なる系の化合物で構成され、より好ましくは無機化合物で構成される。好ましい無機化合物としては、例えば、金属酸化物、金属フッ化物が挙げられる。金属酸化物の具体例としては、酸化ジルコニウム（ジルコニア）（屈折率：２．１９）、酸化アルミニウム（屈折率：１．５６〜２．６２）、酸化チタン（屈折率：２．４９〜２．７４）、酸化ケイ素（屈折率：１．２５〜１．４６）が挙げられる。金属フッ化物の具体例としては、フッ化マグネシウム（屈折率：１．３７）、フッ化カルシウム（屈折率：１．４０〜１．４３）が挙げられる。これらの金属酸化物および金属フッ化物は、光の吸収が少ない上に、電離線硬化型樹脂や熱可塑性樹脂などの有機化合物では発現が難しい屈折率を有しているので、光拡散性微粒子との界面から離れるにつれて超微粒子成分の重量濃度が相対的に高くなることにより、屈折率を大きく変調させることができる。光拡散性微粒子とマトリクスとの屈折率差を大きくすることにより、薄膜であっても高ヘイズ（高い光拡散性）を実現でき、かつ、屈折率変調領域が形成されるので後方散乱防止の効果も大きい。特に好ましい無機化合物は、酸化ジルコニウムである。
【００４１】
上記超微粒子成分もまた、上記式（４）および(５)を満足し得る。上記超微粒子成分の屈折率は、好ましくは１．４０以下または１．６０以上であり、さらに好ましくは１．４０以下または１．７０〜２．８０であり、特に好ましくは１．４０以下または２．００〜２．８０である。屈折率が１．４０を超えまたは１．６０未満であると、光拡散性微粒子とマトリクスとの屈折率差が不十分となり、十分な光拡散性が得られないおそれがあり、また、光拡散素子がコリメートバックライトフロント拡散システムを採用する液晶表示装置に用いられた場合に、コリメートバックライトからの光を十分に拡散できず視野角が狭くなるおそれがある。
【００４２】
上記超微粒子成分の平均１次粒子径は、屈折率変調領域の平均厚みＬに比べて小さいことが好ましい。より具体的には、平均１次粒子径は、平均厚みＬに対して好ましくは１／５０〜１／２、より好ましくは１／２５〜１／３である。平均１次粒子径が平均厚みＬに対して１／２を超えると、屈折率変調領域における屈折率変化が実質的に連続的にならない場合がある。１／５０未満である場合、屈折率変調領域の形成が困難になる場合がある。上記平均１次粒子径は、好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍであり、より好ましくは１ｎｍ〜５０ｎｍである。超微粒子成分は２次凝集していてもよく、その場合の平均粒子径（凝集体の平均粒子径）は、好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、より好ましくは１０ｎｍ〜８０ｎｍであり、さらに好ましくは２０ｎｍ〜７０ｎｍである。このように、光の波長より小さい平均粒径の超微粒子成分を用いることにより、超微粒子成分と樹脂成分との間に幾何光学的な反射、屈折、散乱が生じず、光学的に均一なマトリクスを得ることができる。その結果、光学的に均一な光拡散素子を得ることができる。
【００４３】
上記超微粒子成分は、上記樹脂成分との分散性が良好であることが好ましい。本明細書において「分散性が良好」とは、上記樹脂成分と超微粒子成分と（必要に応じて少量のＵＶ開始剤と）揮発溶剤とを混合して得られた塗工液を塗布し、溶剤を乾燥除去して得られた塗膜が透明であることをいう。
【００４４】
好ましくは、上記超微粒子成分は、表面改質がなされている。表面改質を行うことにより、超微粒子成分を樹脂成分中に良好に分散させることができ、かつ、上記屈折率変調領域を良好に形成することができる。表面改質手段としては、本発明の効果が得られる限りにおいて任意の適切な手段が採用され得る。代表的には、表面改質は、超微粒子成分の表面に表面改質剤を塗布して表面改質剤層を形成することにより行われる。好ましい表面改質剤の具体例としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤等のカップリング剤、脂肪酸系界面活性剤等の界面活性剤が挙げられる。このような表面改質剤を用いることにより、樹脂成分と超微粒子成分との濡れ性を向上させ、樹脂成分と超微粒子成分との界面を安定化させ、超微粒子成分を樹脂成分中に良好に分散させ、かつ、屈折率変調領域を良好に形成することができる。
【００４５】
上記超微粒子成分の配合量は、マトリクス１００重量部に対して、好ましくは１５重量部〜８０重量部であり、より好ましくは２０重量部〜７０重量部である。光拡散素子をバックライト側の偏光素子に用いる場合には、超微粒子成分の配合量は、マトリクス１００重量部に対して、好ましくは１０重量部〜７０重量部であり、より好ましくは３５重量部〜５５重量部である．このような配合量であれば、式（２）を満足することができる。
【００４６】
Ａ−３．光拡散性微粒子
光拡散性微粒子２０もまた、上記屈折率変調領域が良好に形成される限りにおいて、任意の適切な材料で構成される。好ましくは、上記のように、光拡散性微粒子２０は、上記マトリクスの樹脂成分と同系の化合物で構成される。例えば、マトリクスの樹脂成分を構成する電離線硬化型樹脂がアクリレート系樹脂である場合には、光拡散性微粒子もまたアクリレート系樹脂で構成されることが好ましい。より具体的には、マトリクスの樹脂成分を構成するアクリレート系樹脂のモノマー成分が例えば上記のようなＰＥＴＡ、ＮＰＧＤＡ、ＤＰＨＡ、ＤＰＰＡおよび／またはＴＭＰＴＡである場合には、光拡散性微粒子を構成するアクリレート系樹脂は、好ましくは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、およびこれらの共重合体、ならびにそれらの架橋物である。ＰＭＭＡおよびＰＭＡとの共重合成分としては、ポリウレタン、ポリスチレン（ＰＳ）、メラミン樹脂が挙げられる。特に好ましくは、光拡散性微粒子は、ＰＭＭＡで構成される。マトリクスの樹脂成分および超微粒子成分との屈折率や熱力学的特性の関係が適切であるからである。さらに、好ましくは、光拡散性微粒子は、架橋構造（三次元網目構造）を有する。架橋構造の粗密（架橋度）を調整することにより、光拡散性微粒子表面において微粒子を構成するポリマー分子の自由度を制御することができるので、超微粒子成分の分散状態を制御することができ、結果として、所望の屈折率勾配を有する屈折率変調領域を形成することができる。例えば、後述の塗工液を塗布する際の光拡散性微粒子の樹脂成分前駆体（溶媒を含んでいてもよい）に対する膨潤度は、好ましくは１００％〜２００％である。ここで、「膨潤度」とは、架橋度の指標であり、膨潤前の粒子の平均粒径に対する膨潤状態の粒子の平均粒径の比率をいう。
【００４７】
上記光拡散性微粒子は、平均粒径（直径）が、好ましくは１μｍ〜１０μｍであり、より好ましくは２μｍ〜５μｍである。光拡散性微粒子の平均粒径は、好ましくは、光拡散素子の厚みの１／２以下（例えば、１／２〜１／２０）である。光拡散素子の厚みに対してこのような比率を有する平均粒径であれば、光拡散性微粒子を光拡散素子の厚み方向に複数配列することができるので、入射光が光拡散素子を通過する間に当該光を多重に拡散させることができ、その結果、十分な光拡散性が得られ得る。
【００４８】
光拡散性微粒子の重量平均粒径分布の標準偏差は、好ましくは１．０μｍ以下であり、より好ましくは０．５μｍ以下である。重量平均粒径に対して粒径の小さい光拡散性微粒子が多数混在していると、光拡散性が増大しすぎて後方散乱を良好に抑制できない場合がある。重量平均粒径に対して粒径の大きい光拡散性微粒子が多数混在していると、光拡散素子の厚み方向に複数配列することができず、多重拡散が得られない場合があり、その結果、光拡散性が不十分となる場合がある。
【００４９】
上記光拡散性微粒子の形状としては、目的に応じて任意の適切な形状が採用され得る。具体例としては、真球状、燐片状、板状、楕円球状、不定形が挙げられる。多くの場合、上記光拡散性微粒子として真球状微粒子が用いられ得る。
【００５０】
上記光拡散性微粒子もまた、上記式（４）および（５）を満足し得る。上記光拡散性微粒子の屈折率は、好ましくは１．３０〜１．７０であり、より好ましくは１．４０〜１．６０である。
【００５１】
上記光拡散性微粒子の配合量は、マトリクス１００重量部に対して、好ましくは１０重量部〜１００重量部であり、より好ましくは１０重量部〜４０重量部、さらに好ましくは１０重量部〜３５重量部である。このような配合量であれば、式（２）を満足することができる。例えばこのような配合量で上記好適範囲の平均粒径を有する光拡散性微粒子を含有させることにより、薄膜でかつ非常に優れた光拡散性を有する光拡散素子が得られ得る。光拡散素子をバックライト側の偏光素子に用いる場合には、光拡散性微粒子の配合量は、マトリクス１００重量部に対して、好ましくは１０重量部〜１００重量部であり、より好ましくは１５重量部〜４０重量部である。
【００５２】
Ａ−４．光拡散素子の製造方法
本実施形態の光拡散素子の製造方法は、マトリクスの樹脂成分またはその前駆体と超微粒子成分と光拡散性微粒子とを揮発性溶剤中に溶解または分散させた塗工液を基材に塗布する工程（工程Ａとする）と、該基材に塗布された塗工液を乾燥させる工程（工程Ｂとする）と、を含む。
【００５３】
（工程Ａ）
樹脂成分またはその前駆体、超微粒子成分、および光拡散性微粒子については、それぞれ、上記Ａ−２−１項、Ａ−２−２項およびＡ−３項で説明したとおりである。代表的には、上記塗工液は前駆体および揮発性溶剤中に超微粒子成分および光拡散性微粒子が分散した分散体である。超微粒子成分および光拡散性微粒子を分散させる手段としては、任意の適切な手段（例えば、超音波処理、攪拌機による分散処理）が採用され得る。
【００５４】
上記揮発性溶剤としては、上記各成分を溶解または均一に分散し得る限りにおいて、任意の適切な溶剤が採用され得る。揮発性溶剤の具体例としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル、２−ブタノン（メチルエチルケトン）、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、トルエン、イソプロピルアルコール、ｎ−ブタノール、シクロペンタン、水が挙げられる。
【００５５】
上記塗工液は、目的に応じて任意の適切な添加剤をさらに含有し得る。例えば、超微粒子成分を良好に分散させるために、分散剤が好適に用いられ得る。添加剤の他の具体例としては、紫外線吸収剤、レベリング剤、消泡剤が挙げられる。
【００５６】
上記塗工液における上記各成分の配合量は、上記Ａ−２項〜Ａ−３項で説明したとおりである。塗工液の固形分濃度は、好ましくは１０重量％〜７０重量％程度となるように調整され得る。このような固形分濃度であれば、塗工容易な粘度を有する塗工液が得られ得る。
【００５７】
上記基材としては、本発明の効果が得られる限りにおいて任意の適切なフィルムが採用され得る。具体例としては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム、ナイロンフィルム、アクリルフィルム、ラクトン変性アクリルフィルムなどが挙げられる。上記基材は、必要に応じて、易接着処理などの表面改質がなされていてもよく、滑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤などの添加剤が含まれていてもよい。当該基材は、後述の光拡散素子付偏光板において、保護層として機能し得る場合がある。
【００５８】
上記塗工液の基材への塗布方法としては、任意の適切なコーターを用いた方法が採用され得る。コーターの具体例としては、バーコーター、リバースコーター、キスコーター、グラビアコーター、ダイコーター、コンマコーターが挙げられる。
【００５９】
（工程Ｂ）
上記塗工液の乾燥方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体例としては、自然乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥が挙げられる。好ましくは、加熱乾燥である。加熱温度は、例えば６０℃〜１５０℃であり、加熱時間は、例えば３０秒〜５分である。
【００６０】
（工程Ｃ）
好ましくは、上記製造方法は、上記塗布工程の後に上記前駆体を重合させる工程（工程Ｃ）をさらに含む。重合方法は、樹脂成分（したがって、その前駆体）の種類に応じて任意の適切な方法が採用され得る。例えば、樹脂成分が電離線硬化型樹脂である場合には、電離線を照射することにより前駆体を重合する。電離線として紫外線を用いる場合には、その積算光量は、好ましくは５０ｍＪ／ｃｍ２〜１０００ｍＪ／ｃｍ２であり、より好ましくは２００ｍＪ／ｃｍ２〜４００ｍＪ／ｃｍ２である。電離線の光拡散性微粒子に対する透過率は、好ましくは７０％以上であり、より好ましくは８０％以上である。また例えば、樹脂成分が熱硬化型樹脂である場合には、加熱することにより前駆体を重合する。加熱温度および加熱時間は、樹脂成分の種類に応じて適切に設定され得る。好ましくは、重合は電離線を照射することにより行われる。電離線照射であれば、屈折率変調領域を良好に保持したまま塗膜を硬化させることができるので、良好な拡散特性の光拡散素子を作製することができる。前駆体を重合することにより、屈折率変調領域３０と屈折率一定領域とを有するマトリクス１０が形成される。
【００６１】
上記重合工程（工程Ｃ）は、上記乾燥工程（工程Ｂ）の前に行ってもよく、工程Ｂの後で行ってもよい。
【００６２】
以上のようにして、基材上に、図１Ａおよび図１Ｂに示すような光拡散素子が形成される。
【００６３】
本実施形態の光拡散素子の製造方法が、上記工程Ａ〜工程Ｃに加えて、任意の適切な時点で任意の適切な工程、処理および／または操作を含み得ることは言うまでもない。そのような工程等の種類およびそのような工程等が行われる時点は、目的に応じて適切に設定され得る。
【００６４】
以上のようにして、上記Ａ−１項〜Ａ−３項で説明したような光拡散素子が基材上に形成される。
【００６５】
Ａ−５．別の実施形態
図５は、本発明の別の実施形態による光拡散素子の概略断面図である。図５の光拡散素子１００’は、マトリクス１０と、マトリクス１０中に分散された光拡散性微粒子２０とを有する。光拡散性微粒子２０は、中心部から外側に向かって屈折率が変化する屈折率傾斜粒子（例えば、ＧＲＩＮ微粒子）であり、屈折率傾斜部分が屈折率変調領域３０を構成する。代表的には、屈折率傾斜粒子は、中心部と当該中心部を覆う表層部とからなるポリマー粒子である。このようなポリマー粒子を構成するポリマーの具体例としては、ビニル系ポリマー、（メタ）アクリル系ポリマー、スチレン系ポリマーが挙げられる。ポリマーを適切に選択することにより、屈折率傾斜を制御することができる。このようなポリマー粒子は、例えば、屈折率の異なる複数のモノマーを用い、それらの共重合において、重合の進行にしたがってモノマー量を変化させることにより、屈折率を段階的にまたは連続的に変化させることができる。このようなポリマー粒子およびその製造方法の詳細は、例えば、特開２００６−２２７２７９号公報に記載されており、その記載は本明細書に参考として援用される。マトリクス１０は、例えば、超微粒子成分を用いる形態の樹脂成分に関して上記Ａ−２−１項に記載したような樹脂で構成され得る。マトリクス１０は、超微粒子成分を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。本実施形態においては、光拡散性微粒子２０の中心部が第１の領域を構成し、マトリクス１０が第２の領域を構成する。屈折率変調領域３０においては、好ましくは、屈折率が実質的に連続的に変化する。
【００６６】
本実施形態については、構造の特徴的な部分についてのみ簡単に説明した。本実施形態の光拡散素子の全体的な特徴は、樹脂成分および超微粒子成分を含むマトリクスを用いる実施形態に関して上記したとおりである。
【００６７】
本発明の光拡散素子は、基材から剥離して単一部材として用いてもよく、基材付光拡散素子として用いてもよく、基材から偏光板等に転写して複合部材（例えば、光拡散素子付偏光板）として用いてもよく、基材ごと偏光板等に貼り付けて複合部材（例えば、光拡散素子付偏光板）として用いてもよい。基材ごと偏光板等に貼り付けて複合部材（例えば、光拡散素子付偏光板）として用いる場合には、当該基材は偏光板の保護層として機能し得る。本発明の光拡散素子は、上記で説明したコリメートバックライトフロント拡散システムを採用した液晶表示装置の視認側拡散素子以外に、例えば、液晶表示装置のバックライト用部材（例えば、バックライト側の偏光素子）、照明器具（例えば、有機ＥＬ、ＬＥＤ）用拡散部材として用いられ得る。光拡散素子をバックライト側の偏光素子に用いる場合には、上記の製造方法における基材の代わりに反射型偏光子を用いて、光拡散素子を反射型偏光子に直接形成することができる。
【００６８】
ここまで本発明の特定の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されず、第１の屈折率ｎ１を有する第１の領域と；第１の領域を包囲する実質的に球殻状の屈折率変調領域と；屈折率変調領域の第１の領域と反対側に位置し、第２の屈折率ｎ２を有する第２の領域と；を有し、上記式（１）および（２）を満足する光拡散素子を包含する。
【００６９】
Ｂ．光拡散素子付偏光板
Ｂ−１．光拡散素子付偏光板の全体構成
本発明の光拡散素子付偏光板は、１つの実施形態においては、液晶表示装置の視認側に配置される。図６は、本発明の好ましい実施形態による光拡散素子付偏光板の概略断面図である。この光拡散素子付偏光板２００は、光拡散素子１００と偏光子１１０とを有する。光拡散素子１００は、上記Ａ−１項〜Ａ−５項に記載した本発明の光拡散素子である。光拡散素子１００は、光拡散素子付偏光板が液晶表示装置の視認側に配置された場合に最も視認側となるように配置されている。１つの実施形態においては、光拡散素子１００の視認側に低反射層または反射防止処理層（アンチリフレクション処理層）が配置されている（図示せず）。図示例においては、光拡散素子付偏光板２００は、偏光子の両側に保護層１２０および１３０を有する。偏光子および保護層は、任意の適切な接着剤層または粘着剤層を介して貼り付けられている。光拡散素子は、好ましくは保護層または偏光子に直接形成されている。保護層１２０および１３０の少なくとも１つは、目的、偏光板の構成および液晶表示装置の構成に応じて省略されてもよい。例えば、光拡散素子を形成する際に用いられる基材が保護層として機能し得る場合には、保護層１２０が省略され得る。本発明の光拡散素子付偏光板は、コリメートバックライトフロント拡散システムを採用した液晶表示装置およびフロント基板（例えば、タッチパネル、透明保護板）を有する液晶表示装置における視認側偏光板として特に好適に用いられ得る。
【００７０】
Ｂ−２．偏光子
本明細書において「偏光子」とは、自然光または偏光を直線偏光に変換するものをいう。好ましくは、入射する光を直交する２つの偏光成分に分離し、一方の偏光成分を透過させ、他方の偏光成分を、吸収、反射および／または散乱させる機能を有する。１つの実施形態においては、上記偏光子１１０は吸収型偏光子である。吸収型偏光子としては、目的に応じて任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素などの二色性物質を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く特に好ましい。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、１〜８０μｍ程度である。
【００７１】
ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を吸着させて一軸延伸した偏光子は、例えば、ポリビニルアルコールをヨウ素の水溶液に浸漬することによって染色し、元長の３〜７倍に延伸することで作製することができる。必要に応じてホウ酸や硫酸亜鉛、塩化亜鉛等を含んでいてもよいし、ヨウ化カリウムなどの水溶液に浸漬することもできる。さらに必要に応じて染色の前にポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬して水洗してもよい。
【００７２】
ポリビニルアルコール系フィルムを水洗することでポリビニルアルコール系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させることで染色のムラなどの不均一を防止する効果もある。延伸はヨウ素で染色した後に行ってもよいし、染色しながら延伸してもよいし、また延伸してからヨウ素で染色してもよい。ホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液中や水浴中でも延伸することができる。
【００７３】
Ｂ−３．保護層
上記保護層１２０および１３０は、偏光板の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、（メタ）アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、（メタ）アクリル系、ウレタン系、（メタ）アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開２００１−３４３５２９号公報（ＷＯ０１／３７００７）に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとＮ−メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。
【００７４】
上記保護層（特に、液晶セル側に配置される保護層：内側保護層１３０）は、光学的に等方性を有することが好ましい。具体的には、内側保護層の厚み方向の位相差Ｒｔｈ（５５０）は、好ましくは−２０ｎｍ〜＋２０ｎｍ、さらに好ましくは−１０ｎｍ〜＋１０ｎｍ、特に好ましくは−６ｎｍ〜＋６ｎｍ、最も好ましくは−３ｎｍ〜＋３ｎｍである。内側保護層の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、好ましくは０ｎｍ以上１０ｎｍ以下、さらに好ましくは０ｎｍ以上６ｎｍ以下、特に好ましくは０ｎｍ以上３ｎｍ以下である。このような光学的に等方性を有する保護層を形成し得るフィルムの詳細は、特開２００８−１８０９６１号公報に記載されており、その記載は本明細書に参考として援用される。保護層の厚みは、代表的には１０μｍ〜２００μｍである。
【００７５】
Ｂ−４．光拡散素子付偏光板の製造方法
図７を参照して、本発明の光拡散素子付偏光板の製造方法の一例について簡単に説明する。図７において、符号１１１および１１２は、それぞれ、偏光板および光拡散素子／基材の積層体を巻回するロールであり、符号１２２は搬送ロールである。図示例では、偏光板（保護層１３０／偏光子１１０／保護層１２０）と、光拡散素子１００／基材１０１の積層体とを矢印方向に送り出し、それぞれの長手方向を揃えた状態で貼り合わせる。その際、光拡散素子１００と偏光板の保護層１２０とが隣接するように貼り合わせる。その後、必要に応じて基材１０１を剥離することにより、図６に示すような光拡散素子付偏光板２００が得られ得る。図示しないが、例えば、偏光板（保護層１３０／偏光子１１０）と光拡散素子１００／基材１０１の積層体とを、基材１０１と偏光子１１０とが隣接するように貼り合わせ、基材が保護層として機能する光拡散素子付偏光板を作製することもできる。このように、本発明によれば、いわゆるロール・トゥ・ロールを採用することができるので、光拡散素子付偏光板を非常に高い製造効率で製造することができる。さらに、このロール・トゥ・ロール工程は、上記Ａ−４項に記載の光拡散素子の製造工程から連続して行うことができるので、このような手順を採用すれば、光拡散素子付偏光板の製造効率をさらに向上させることができる。
【００７６】
Ｃ．偏光素子
Ｃ−１．偏光素子の全体構成
本発明の偏光素子は、少なくとも１つの偏光子と光拡散素子とを備える。図８は、本発明の好ましい実施形態による偏光素子３００の概略断面図であり、図９は、本発明の別の好ましい実施形態による偏光素子３００’の概略断面図である。偏光素子３００は、反射型偏光子１１０と、反射型偏光子１１０の片側に配置された光拡散素子１００とを備える。偏光素子３００’は、反射型偏光子１１０と、反射型偏光子１１０の片側に配置された光拡散素子１００と、反射型偏光子１１０のもう片側に配置された吸収型偏光子１２０とを備える。光拡散素子１００は、上記Ａ−１項〜Ａ−５項に記載した本発明の光拡散素子である。好ましくは、光拡散素子は、反射型偏光子に直接形成されている。図示しないが、本発明の偏光素子は、偏光子および光拡散素子以外に、その他の部材を備え得る。その他の部材としては、例えば、保護層が挙げられる。本発明の偏光素子の厚みは、その構成により異なるが、代表的には２０μｍ〜３００μｍである。
【００７７】
好ましい実施形態においては、上記偏光素子は、液晶表示装置の液晶セルのバックライト側に配置される。反射型偏光子と本発明の光拡散素子とを組み合わせることにより、輝度向上機能と光拡散機能とを兼ね備えた光学部材を提供することができる。好ましくは、光拡散素子がリア側（バックライト側）となるように配置される。本発明の光拡散素子は後方散乱が極めて低く、反射型偏光子から反射された反射光をリア側（バックライト側）に効率的に拡散し得る。その結果、反射型偏光子からの反射光を有効利用することができる。光拡散素子が反射型偏光子に直接形成されている場合、空気層が排除されて反射光をさらに有効利用することができる。さらに、図９の形態においては、光拡散素子付反射型偏光子と吸収型偏光子とを組み合わせることにより、輝度向上機能と光拡散機能とを兼ね備えた液晶パネルのリア側（バックライト側）の偏光素子として利用することができる。また、吸収型偏光子（偏光板）と組み合わせることにより、反射型偏光子のシートとしての自立性を考慮する必要がなく、より薄型（例えば、２５μｍ〜１００μｍ）の反射型偏光子を用いることができる。その結果、液晶表示装置の薄型化および軽量化にさらに寄与する。
【００７８】
Ｃ−２．反射型偏光子
反射型偏光子としては、自然光から直線偏光を、直交する軸方向で反射／透過することで、分離させる機能を有するものであれば、任意の適切なものが採用され得る。例えば、グリッド型偏光子（ワイヤーグリッド偏光子）、屈折率差を有する２種類以上の材料による２層以上の多層薄膜積層体、ビームスプリッターなどに用いられる屈折率の異なる蒸着多層薄膜、屈折率差を有する２種以上の材料による２層以上の複屈折層多層薄膜積層体、屈折率差を有する２種以上の樹脂を用いた２層以上の樹脂積層体を延伸したものが挙げられる。具体的には、延伸により位相差を発現する材料（例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート）またはアクリル系樹脂（例えば、ポリメチルメタクリレート）と、位相差発現量の少ない樹脂（例えば、ＪＳＲ社製のアートンのようなノルボルネン系樹脂）とを交互に積層した多層積層体を一軸延伸して得られるものを用いることができる。市販品としては、例えば、日東電工社製の商品名「ニポックスＡＰＣＦ」、３Ｍ社製の商品名「ＤＢＥＦ」が挙げられる。反射型偏光子の厚みは、代表的には２５μｍ〜２００μｍ程度である。
【００７９】
Ｃ−３．吸収型偏光子
吸収型偏光子としては、例えば、Ｂ−２項に記載の偏光子が挙げられる。実用的には、吸収型偏光子は、その少なくとも片側に保護層が配置された構成、すなわち偏光板の形態で、本発明の偏光素子に組み込まれる。保護層としては、例えば、Ｂ−３項に記載のフィルムが挙げられる。
【００８０】
Ｄ．液晶表示装置
図１０は、本発明の好ましい実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。液晶表示装置５００は、液晶セル５１０と、液晶セルの両側に配置された偏光板５２０および５３０と、偏光板５３０の外側に設けられたバックライトユニット５４０と、偏光板５２０の外側（視認側）に設けられた光拡散素子１００とを備える。バックライトユニット５４０は、液晶セル５１０に向かってコリメート光を出射する平行光光源装置である。目的に応じて任意の適切な光学補償板（位相差板）が、液晶セル５１０と偏光板５２０および／または５３０との間に配置され得る。液晶セル５１０は、一対の基板（代表的には、ガラス基板）５１１および５１２と、基板５１１および５１２間に配された、表示媒体としての液晶を含む液晶層５１３とを有する。
【００８１】
光拡散素子１００は、上記Ａ−１項〜Ａ−５項に記載した本発明の光拡散素子である。あるいは、光拡散素子１００および視認側偏光板５２０の代わりに、上記Ｂ項に記載した本発明の光拡散素子付偏光板２００を配置してもよい。光拡散素子は、液晶セルを通過した光（代表的には、後述のようなコリメート光）を透過および拡散させる。本発明の液晶表示装置によれば、コリメート光を出射するバックライトユニットを用い、かつ、本発明の光拡散素子を視認側に配置することにより、優れた視野角特性を有し、かつ、階調反転が抑制された液晶表示装置を得ることができる。さらに、平行光光源装置による正面コントラスト比の向上効果が格段に向上する。
【００８２】
上記バックライトユニットは、コリメート光を出射し得る任意の適切な構成を有し得る。例えば、バックライトユニットは、光源と、光源から出射された光をコリメートする集光素子とを有する（いずれも図示せず）。この場合、集光素子としては、光源から出射された光をコリメートし得る任意の適切な集光素子が採用され得る。光源自体がコリメート光を出射し得る場合には、集光素子は省略され得る。バックライトユニット（平行光光源装置）の具体的構成としては、例えば、以下のようなものが挙げられる：（１）レンチキュラーレンズまたは砲弾型レンズの平坦面側のレンズの焦点以外の部分に遮光層または反射層を設けた集光素子を、光源（例えば、冷陰極蛍光ランプ）の液晶セル側に配置した構成（例えば、特開２００８−２６２０１２号公報）；（２）サイドライト型ＬＥＤ光源と、その導光板と、導光板側に凸面が形成され、該導光板の液晶セル側に配置された変角プリズムとを有する構成（本構成においては、必要に応じて異方性拡散素子がさらに用いられ得る；例えば、特許第３４４２２４７号）；（３）光吸収性樹脂と透明性樹脂が交互にストライプ状に形成されたルーバー層をバックライトとバックライト側偏光板との間に配置した構成（例えば、特開２００７−２７９４２４号公報）；（４）光源として砲弾型ＬＥＤを用いた構成（例えば、特開平６−１３０２５５号公報）；（５）フレネルレンズと必要に応じて拡散板とを用いた構成（例えば、特開平１−１２６６２７号公報）。これらの詳細な構成を記載した上記公報は、本明細書に参考として援用される。以下、一例として、（５）の構成について説明する。
【００８３】
図１１Ａは、上記（５）の平行光光源装置の概略図である。該平行光光源装置７は、光源１、プロジェクションレンズ２、レンチキュラーレンズ３、反射板４、およびフレネルレンズ５を備える。光源１から照射された光線は、プロジェクションレンズ２およびレンチキュラレンズ３を透過し、反射板４の鏡面で反射される。反射された光線は、フレネルレンズ５を透過し、平行光として照射される。
【００８４】
上記（５）の形態の平行光光源装置は、投影型バックライトユニットのフレネルレンズの光源側もしくは液晶セル側に所望の拡散性を付与する拡散板を配置するのが好ましい。図１１Ｂは、拡散板６がフレネルレンズ５の液晶セル側に配置された形態を示す。光源１から照射された光線は、プロジェクションレンズ２およびレンチキュラレンズ３を透過し、反射板４の鏡面で反射される。反射された光線は、フレネルレンズ５を透過し、平行光として照射される。照射された平行光は、さらに拡散板６を透過し、拡散照射される。
【００８５】
上記拡散板の拡散性は、ヘイズとしては、好ましくは２％〜９２％であり、より好ましくは３０％〜８０％である。また、該拡散板の拡散性は、光拡散半値角としては、好ましくは１°〜３０°であり、より好ましくは５°〜２０°である。ただし、拡散板は、直進透過成分があってもよく、その場合の光拡散半値角は、直進透過成分を除いた拡散光について半値角が１°〜３０°であることが好ましい。
【００８６】
このような性質を有する拡散板としては、任意の適切なものを用いることができる。具体的には、透明基板フィルム上に微粒子を含むバインダーを塗工した表面凹凸型拡散フィルムもしくは内部拡散フィルム；非相溶の樹脂を配合し押成形した相分離押出シート；エンボスロールにて表面に凹凸パターンを形成したエンボスシート；フレネルレンズの片面または両面に、微粒子を含むバインダーを塗工するなどして微細凹凸形状を付与した、レンズと拡散板との一体構造が挙げられる。
【００８７】
バックライトユニット５４０の拡散性能は、半値角が好ましくは１°〜４０°であり、より好ましくは２°〜３０°であり、さらに好ましくは２．５°〜２０°である。半値角が１°未満であると、光拡散素子の拡散性能を向上させても、グレア（眩しさ）を低減することができないおそれがある。半値角が４０°を超えると、黒表示で、完全に補償されない斜め光が発生し、それが光拡散素子により正面にも拡散するため、黒輝度が上昇し、正面コントラスト比を低下させるおそれがある。なお、本発明において、半値角とは、図１２に示すように、輝度が極大となる方向から、角度を振ったときの輝度が１／２となる角度の半値全幅のことをいう。ただし、半値角が１°未満であっても、拡散の裾が広がっているようであれば、１°以上であるのと同じ効果が得られる場合がある。例えば、以下の式で示される平均拡散角度θｄが１°以上であれば、多重拡散する光拡散素子との組み合わせにより、グレア（眩しさ）を低減することができる。
【数１】
【００８８】
好ましくは、液晶層５１３は、黒表示時に垂直配向した液晶分子を含む。このような液晶層を有する液晶セルの駆動モードとしては、例えば、ＶＡ（垂直配向）モード、ＭＶＡ（マルチドメイン垂直配向）モード、ＰＶＡ（パターンＶＡ）モード、ＴＮ（ツイスティッドネマティック）モード、ＥＣＢ（電界制御複屈折）モード、ＯＣＢ（光学補償ベンド）モードが挙げられる。また、液晶セルの駆動モードは、ＩＰＳ（インプレーンスイッチング）モードであってもよい。
【００８９】
図１３は、本発明の別の好ましい実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。この液晶表示装置５００’は、図１０の液晶表示装置における光拡散素子１００の視認側にフロント基板５６０をさらに備える。光拡散素子１００とフロント基板５６０との間には、接着剤層、粘着剤層または両面テープ（いずれも図示せず）が配置される。
【００９０】
フロント基板５６０は、液晶表示装置の視認側表面に設けられる基板である限り、任意の適切なものを用いることができる。好ましくは、フロント基板は、液晶セルを保護する透明保護板、または、タッチパネルである。透明保護板としては、任意の適切なものを用いることができる。具体的には、ガラス板やプラスチック基板等が挙げられ、好ましくはアクリル板などのプラスチック基板である。タッチパネルとしては特に制限はなく、例えば、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式など種々のものを用いることができる。
【００９１】
上記抵抗膜方式のタッチパネルは、可動電極部、固定電極部および、可動電極部と固定電極部との間に配置されるスペーサーを有する。可動電極部および固定電極部は、透明導電性薄膜とガラス板や透明樹脂フィルム等の透明支持体との積層体である。抵抗膜方式のタッチパネルでは、可動電極部の導電性薄膜と、固定電極部の導電性薄膜がスペーサーを介して対向するように配置される。抵抗膜式タッチパネルは、可動電極部が視認側になるように配置される。可動電極部は、入力時には指やペン等により押圧を受けることにより、固定電極部と接触して通電し、それにより接触部の位置が検出される。
【００９２】
光拡散素子１００とフロント基板５６０との間に配置される接着剤層または粘着剤層を形成する材料としては、被着体の種類や用途に応じて、任意の適切な材料を用いることができる。好ましくは、上記接着剤層または粘着剤層を形成する材料は、アクリル系重合体をベースポリマーとする感圧性接着剤（アクリル系粘着剤ともいう）である。透明性、接着性、耐候性、および耐熱性に優れるからである。上記アクリル系粘着剤層の厚みは、被着体の材質や用途に応じて適切に調整され得、通常、５μｍ〜５０μｍである。
【００９３】
本実施形態の液晶表示装置に用いられる本発明の光拡散素子は厚みが薄いため、貼り合せ手段として両面テープを用いた場合であっても、空気層の影響が小さく、視差の低減効果が得られ得る。両面テープとしては、液晶表示装置に用いられ得るものであれば、任意の適切なものを用いることができる。両面テープは、市販品を用いてもよい。好適に用いることができる市販品としては、日東電工社製、商品名「Ｎｏ．５３２」等が挙げられる。両面テープの厚みは好ましくは、１０μｍ〜１００μｍであり、より好ましくは３０μｍ〜８０μｍである。両面テープの厚みを上記の範囲内に設定することにより、形成される空気層の影響が小さくなり、光拡散素子を用いることによる視差の低減効果がより一層発揮され得る。なお、本明細書において、両面テープの厚みとは両側の剥離紙を剥離した後の粘着面の厚みをいう。
【００９４】
本発明の液晶表示装置は、図１３の液晶表示装置と光学的に同等な構成を有していてもよい。すなわち、フロント基板がタッチパネルである場合、光拡散素子は、タッチパネルのガラス板と導電性薄膜との間に配置されてもよい。より具体的には、光拡散素子は、可動電極部のガラス板と導電性薄膜との間に配置されてもよく、固定電極部のガラス板と導電性薄膜との間に配置されてもよい。また、光拡散素子は、タッチパネルの上部（視認側）に配置されるガラス板と導電性薄膜との間に配置されていてもよく、タッチパネルの下部（液晶セル側）に配置されるガラス板と導電性薄膜との間に配置されていてもよい。
【００９５】
本発明のさらに別の実施形態による液晶表示装置は、液晶セルと、バックライト部と、該液晶セルと該バックライト部との間に配置された上記Ｃ項に記載の本発明の偏光素子と、を備える。図１４は、本発明のさらに別の実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。この液晶表示装置５００”は、液晶セル５１０と、光源５５１が配列されたランプハウス５５０と、液晶セル５１０の両側に配置された偏光板５２０および５３０と、偏光板５３０のバックライト側に配置された反射型偏光子１１０と、反射型偏光子１１０のバックライト側に設けられた光拡散素子１００と、光拡散素子１００とランプハウス５５０との間に配置された拡散板５５２とを備える。本実施形態では、ランプハウスおよび拡散板がバックライト部を構成する。１つの実施形態においては、反射型偏光子１１０と光拡散素子１００とは一体化されて、本発明の偏光素子として提供され得る。光源５５１（ランプハウス５５０）は、液晶セル５１０と対向して配置されている（直下型方式）。図示しないが、目的に応じて任意の適切な光学補償板（位相差板）が、液晶セル５１０と偏光板５２０および／または５３０との間に配置され得る。液晶セル５１０については、上記の通りである。
【００９６】
直下型方式について説明したが、バックライト部は、エッジライト方式であってもよい。エッジライト方式では、通常、直下型方式の構成に加え、導光板およびプリズムシートをさらに含む。導光板は液晶セルと対向して設けられ、光源は導光板の側面に配置される。また、プリズムシートは、導光板の主面上に敷設される。一般的に、直下型方式は高い輝度が得られるという利点を有し、エッジライト方式は液晶表示装置をより薄くできるという利点を有する。
【００９７】
光源５５１としては、通常、冷陰極管（ＣＣＦＬ）、ＬＥＤ等の棒状光源が使用される。これらの光源は拡散光を発し、表示に必要な輝度や光量、所望の消費電力等との関係で、所定の高さに、一定の間隔をもってランプハウス５５０に配列されている。（光源から拡散板までの距離）／（隣接する光源の間隔）の比率は、好ましくは、０．７以上である。このような比においても、上記光拡散素子を有する偏光素子を用いることで、ランプイメージを良好に解消し得る。なお、比率が０．７を下回る場合であっても、例えば、光拡散性を有する層を、適切な位置（例えば、液晶パネルの視認側）に設けることで、ランプイメージを解消し得る。
【００９８】
例えば、上記比率が２．０を超える場合、拡散板５４０を透明板（例えば、アクリル板）にかえても、パネル部による若干の光拡散性まで含めることで、ランプイメージを良好に解消し得る。その結果、光の利用効率をさらに向上させることができる。
【００９９】
従来の液晶表示装置においては、拡散フィルムおよび拡散シートが据え置きされている。この場合、拡散フィルムおよび拡散シートと他の光学部材との間に空気層が存在する。屈折率差の大きい空気層との界面では、光をロスしやすく、光利用効率が低下する。拡散フィルムおよび拡散シートが複数枚用いられれば、その分、空気層が増加して光利用効率がさらに低下する。一方、本実施形態の液晶表示装置に用いられる光拡散素子（本発明の光拡散素子）は、非常に薄く、かつ、光学部材（偏光子）に直接形成することができ、空気層を排除することができる。その結果、光利用効率の向上に寄与する。さらに、本発明の光拡散素子は、通常用いられている拡散フィルムおよび拡散シート（代表的には、１００μｍ〜３００μｍ）に比べて非常に薄く、従来の拡散フィルムおよび拡散シート複数枚と同等もしくはそれ以上の光拡散性を有している。その結果、本実施形態の液晶表示装置は、非常に優れた薄型化および軽量化を達成することができる。また、本発明の光拡散素子は光学部材への通常の表面処理と同様の方法で形成することができる上に、得られる偏光素子は直接液晶パネル（液晶セル）に貼り合わせることができる。その結果、本実施形態の液晶表示装置は、部材（特に、バックライト部の部材）を低減させることができ、生産性、コストの面でも非常に優れる。
【実施例】
【０１００】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。実施例における評価方法は下記の通りである。また、特に明記しない限り、実施例における「部」および「％」は重量基準である。
【０１０１】
（１）光拡散素子の厚み
マイクロゲージ式厚み計（ミツトヨ社製）にて基材と光拡散素子との合計厚みを測定し、当該合計厚みから基材の厚みを差し引き、光拡散素子の厚みを算出した。
（２）屈折率変調領域の厚み
実施例および比較例で得られた光拡散素子と基材との積層体を液体窒素で冷却しながら、ミクロトームにて０．１μｍの厚さにスライスし、測定試料とした。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、当該測定試料の光拡散素子部分の微粒子の状態および当該微粒子とマトリクスとの界面の状態を観察し、微粒子とマトリクスとの界面が不明瞭な部分を屈折率変調領域と認定し、その平均厚みＬをＴＥＭ画像から画像解析ソフトを用いて算出した。より具体的には、広視野（倍率３００倍）の断面ＴＥＭ画像で観察された範囲の中で一番大きい微粒子を選択し、選択した微粒子とマトリクスとの界面の拡大画像（倍率１２０００倍）で観察された厚みを画像解析ソフトで算出した。この解析を任意の５ヶ所で行い、その平均厚みを屈折率変調領域の厚みとした。微粒子とマトリクスとの界面が明瞭な場合は屈折率変調領域が形成されていないと認定した。
（３）ヘイズおよび全光線透過率
ＪＩＳ ７１３６で定める方法により、ヘイズメーター（村上色彩科学研究所社製、商品名「ＨＮ−１５０」）を用いて測定した。
（４）光拡散半値角
光拡散素子の正面からレーザー光を照射し、拡散した光の拡散角度に対する拡散輝度を、ゴニオフォトメーターで１°おきに測定し、図１５に示すように、レーザーの直進透過光を除く光拡散輝度の最大値から半分の輝度となる拡散角度を、拡散の両側で測定し、当該両側の角度を足したもの（図１５の角度Ａ＋角度Ａ’）を光拡散半値角とした。
（５）後方散乱率
実施例および比較例で得られた光拡散素子と基材との積層体を、透明粘着剤を介して黒アクリル板（住友化学社製、商品名「ＳＵＭＩＰＥＸ」（登録商標）、厚み２ｍｍ）の上に貼り合わせ、測定試料とした。この測定試料の積分反射率を分光光度計（日立計測器社製、商品名「Ｕ４１００」）にて測定した。一方、上記光拡散素子用塗工液から微粒子を除去した塗工液を用いて、基材と透明塗工層との積層体を作製して対照試料とし、上記と同様にして積分反射率（すなわち、表面反射率）を測定した。上記測定試料の積分反射率から上記対照試料の積分反射率（表面反射率）を差し引くことにより、光拡散素子の後方散乱率を算出した。
（６）重量部数ＡおよびＢ
式（２）における第１の領域を構成する材料（本実施例では光拡散性微粒子）の重量部数Ａおよび第２の領域を構成する材料（本実施例ではマトリクス）の重量部数Ｂを以下のようにして測定した：第１の領域、第２の領域および屈折率変調領域を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の観察により区別することができる。さらに、ＴＥＭの３次元化解析（３Ｄ−ＴＥＭ）を用いて、光拡散素子中の第１の領域、第２の領域、および屈折率変調領域の体積部数を測定することができる。そこで、実施例および比較例で得られた光拡散素子を光学顕微鏡で観察しながら、当該光拡散素子から第１の領域または第２の領域のいずれかのみをＳＡＩＣＡＳ法によりスライスして試料とした。この試料を、柴山科学機器製作所の密度勾配管法密度測定機を用いた密度勾配管法に供し、当該試料中の第１の領域または第２の領域の密度を測定した。次いで、光拡散素子全体を基材から剥離し、上記と同様にして密度を測定した。このようにして測定された第１の領域または第２の領域の密度と光拡散素子全体の密度、ならびに、３Ｄ−ＴＥＭにより測定された第１の領域または第２の領域の体積部数から、重量部数ＡまたはＢを算出した。なお、屈折率変調領域の密度は、第１の領域および第２の領域の密度の平均密度として計算した。
（７）第１の領域および第２の領域の屈折率
上記（６）のようにして得られた試料をマッチングオイルに投入し観察することにより、マッチング屈折率を測定した。
（８）平行光光源装置の半値角
平行光光源装置の半値角は、図１２に示すように、出射プロファイルに対して、輝度の最大値（通常は出射角度０°の輝度）の半分の輝度に当たる出射角度の半値全幅を半値角とした。
（９）正面白輝度および正面黒輝度
出射光が液晶表示装置の鉛直方向となす角度が３０°で入射するように、蛍光ランプ（２００ｌｘ：照度計ＩＭ−５での測定値）を配置し、照射した。測定装置として、輝度計（トプコン社製、商品名「ＳＲ−ＵＬ１」、測定距離：５００ｍｍ、測定角：１°）を配置し、正面白輝度および正面黒輝度を測定した。
（１０）視差
明室環境下で、距離３００ｍｍ、タッチペンでポイントした際の表示部とのズレを液晶表示装置の画面鉛直方向に対して２０°の位置より目視観察した。表示部とのズレがないものは○、表示部とのズレがあるものは×とした。
（１１）光拡散照度
光拡散照度は、全光線の透過強度を示す指標である。バックライト上に配置された偏光素子から上方に所定の間隔をあけてコノスコープ（Ａｕｔｒｏｎｉｃ−Ｍｅｌｃｈｅｒｓ製、Ｃｏｎｏｓｃｏｐｅ）を設置し、図１６に示すように、全方位（極角θ：０°〜８０°、方位角φ：０°〜３６０°）１°おきに輝度Ｌ（θ，φ）を測定した。測定した輝度を以下の式で積分し、光拡散照度（単位：Ｌｘ）を算出した。
【数２】
（１２）ランプイメージ
目視によりランプイメージを観察した。
（評価基準）
◎：バックライト側偏光素子／バックライト構成においてランプイメージが確認されなかった。
○：バックライト側偏光素子／バックライト構成においてランプイメージが若干確認されたが、液晶パネル／バックライト側偏光素子／バックライト構成においてランプイメージが確認されなかった。
×：液晶パネル／バックライト側偏光素子／バックライト構成においてランプイメージが確認された。
【０１０２】
＜実施例１：光拡散素子の作製＞
超微粒子成分としてのジルコニアナノ粒子（平均１次粒子径１０ｎｍ、平均粒子径６０ｎｍ、屈折率２．１９）を６２％含有するハードコート用樹脂（ＪＳＲ社製、商品名「オプスターＫＺ６６６１」（ＭＥＫ／ＭＩＢＫ含有））１００部に、樹脂成分の前駆体としてのペンタエリスリトールトリアクリレート（大阪有機化学工業社製、商品名「ビスコート＃３００」、屈折率１．５２）の５０％メチルエチルケトン（ＭＥＫ）溶液を１１部、光重合開始剤（ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「イルガキュア９０７」）を０．５部、レベリング剤（ＤＩＣ社製、商品名「ＧＲＡＮＤＩＣ ＰＣ ４１００」）を０．５部、および、光拡散性微粒子としてのポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）微粒子（積水化成品工業社製、商品名「ＳＡＸ−１０２」、平均粒径２．５μｍ、屈折率１．４９５）を１５部添加した。ディスパーを用いてこの混合物を分散処理し、上記の各成分が均一に分散した塗工液を調製した。この塗工液の固形分濃度は５５％であった。当該塗工液を調製後ただちに、バーコーターを用いてＴＡＣフィルム（富士フィルム社製、商品名「フジタック」、厚み４０μｍ）からなる基材上に塗工し、１００℃にて１分間乾燥後、積算光量３００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し、厚み１１μｍの光拡散素子を得た。ＴＥＭ観察により、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子におけるマトリクスの平均屈折率ｎＭと光拡散性微粒子の屈折率ｎＰとの差は０．１２（ｎＭ＞ｎＰ）であった。得られた光拡散素子を上記（１）〜（７）の評価に供した。さらに、（Δｎ）２×Ａ×Ｂの値を求めた。結果を、後述の実施例２〜１０および比較例１〜４の結果と併せて表１に示す。加えて、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍部分のＴＥＭ画像から３次元像を再構成し、当該３次元再構成像を二値化した。この二値化した像を図１７Ａに示す。図１７Ａのマトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍部分を５つの解析エリアに分けて、５つの解析エリアそれぞれについて画像処理を行い、それぞれの解析エリアにおける光拡散性微粒子表面からの距離と超微粒子成分の分散濃度（存在比率）との関係を算出した。５つの解析エリアについて算出したものを平均し、光拡散性微粒子表面からの距離と超微粒子成分の分散濃度（存在比率：５つの解析エリアの平均）との関係をグラフ化した。当該グラフを図１７Ｂに示す。このグラフから、超微粒子成分の分散濃度の勾配が形成されていることがわかる。
【０１０３】
【表１】
【０１０４】
＜実施例２：光拡散素子の作製＞
光拡散性微粒子としてポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）微粒子（積水化成品工業社製、商品名「ＸＸ−１３１ＡＡ」、平均粒径２．５μｍ、屈折率１．４９５）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１０５】
＜実施例３：光拡散素子の作製＞
光拡散性微粒子としてのポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）微粒子（根上工業社製、商品名「アートパールＪ４Ｐ」、平均粒径２．１μｍ、屈折率１．４９５）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１０６】
＜実施例４：光拡散素子の作製＞
光拡散性微粒子としてポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）微粒子（総研化学社製、商品名「ＭＸ１８０ＴＡ」、平均粒径１．８μｍ、屈折率１．４９５）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１６μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１０７】
＜実施例５：光拡散素子の作製＞
超微粒子成分としてチタニアナノ粒子（平均１次粒子径１０ｎｍ、平均粒子径６０ｎｍ、屈折率２．３）を６０％含有するハードコート用樹脂（ＪＳＲ社製、ＭＥＫ／ＰＧＭＥ含有）１００部を用いたこと以外は実施例３と同様にして、厚み１１μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子をＴＥＭ観察したところ、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１０８】
＜実施例６：光拡散素子の作製＞
樹脂成分の前駆体としてヒドロキシエチルアクリルアミド（株式会社興人製、商品名「ＨＥＡＡ」、屈折率１．５２）の５０％ＭＥＫ溶液１１部を用いたこと以外は実施例３と同様にして、厚み１１μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子をＴＥＭ観察したところ、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１０９】
＜実施例７：光拡散素子の作製＞
樹脂成分の前駆体としてアクリロイルモルホリン（株式会社興人製、商品名「ＡＣＭＯ」、屈折率１．５２）の５０％ＭＥＫ溶液１１部を用いたこと以外は実施例３と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子をＴＥＭ観察したところ、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１０】
＜実施例８：光拡散素子の作製＞
光拡散性微粒子としてポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）に親水基を付与した微粒子（積水化成品工業製、商品名「ＸＸ−１５７−ＡＡ」、平均粒子径２．５μｍ、屈折率１．４９５）１５部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子をＴＥＭ観察したところ、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１１】
＜実施例９：光拡散素子の作製＞
光拡散性微粒子としてポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）とポリスチレン（ＰＳ）の共重合微粒子（積水化成品工業製、商品名「ＸＸ−１６４−ＡＡ」、平均粒子径２．５μｍ、屈折率１．４９５）１５部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子をＴＥＭ観察したところ、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１２】
＜実施例１０：光拡散素子の作製＞
超微粒子成分としてのジルコニアナノ粒子のハードコート用樹脂中の含有量を２５％としたこと以外は実施例１と同様にして、厚み９μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子をＴＥＭ観察したところ、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に屈折率変調領域が形成されていることを確認した。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１３】
＜比較例１＞
超微粒子成分を含まない構成の光拡散素子を、以下の手順で作製した：
アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ）樹脂（旭化成ケミカルズ社製、商品名「スタイラックＡＳ」、屈折率１．５７）２０部をシクロペンタノン（ＣＰＮ）１００部に溶解した溶液に、シリコーン樹脂微粒子（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、商品名「トスパール１２０」、平均粒径２．０μｍ、屈折率１．４３）を４部添加して塗工液を調製した。この塗工液の固形分濃度は１９．４％であった。当該塗工液を調製後ただちに、アプリケーターを用いてＴＡＣフィルム（富士フィルム社製、商品名「フジタック」）上に塗工し、１５０℃で１分間乾燥して、厚み１３μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１４】
＜比較例２＞
超微粒子成分としてのジルコニアナノ粒子を含まないハードコート用樹脂を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。さらに、ＴＥＭ観察により、マトリクスと光拡散性微粒子との界面は明確であり、屈折率変調領域は形成されていないことを確認した。
【０１１５】
＜比較例３＞
超微粒子成分としてシリカナノ粒子（平均1次粒子径１０ｎｍ、平均粒子径４０ｎｍ、屈折率１．４９）を３０％含有するハードコート用樹脂（ＪＳＲ社製、商品名「Ｚ７５４０」）１００部に、光拡散性微粒子としてポリスチレン（ＰＳ）微粒子（綜研化学社製、商品名「ＳＸ−３５０Ｈ」、平均粒子径３．５μｍ、屈折率１．５９５）１５部を添加したこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１６】
＜比較例４＞
光拡散性微粒子としてシリカにメチル修飾を施した微粒子（日本触媒製、商品名「シーホスターＫＥ−２５０」）１５部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚み１０μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【０１１７】
＜実施例１１：液晶表示装置の作製＞
マルチドメイン型ＶＡモードの液晶セルを備える市販の液晶テレビ（ＳＯＮＹ社製、ブラビア２０型、商品名「ＫＤＬ２０Ｊ３０００」）から液晶セルを取り出した。当該液晶セルの両側に、市販の偏光板（日東電工社製、商品名「ＮＰＦ−ＳＥＧ１４２３ＤＵ」）を、それぞれの偏光子の吸収軸が直交するようにして貼り合わせた。より具体的には、バックライト側偏光板の偏光子の吸収軸方向が垂直方向（液晶パネルの長辺方向に対して９０°）となり、視認側偏光板の偏光子の吸収軸方向が水平方向（液晶パネルの長辺方向に対して０°）となるようにして貼り合わせた。さらに、視認側偏光板の外側に、実施例１の光拡散素子を基材から転写して貼り合わせ、液晶パネルを作製した。
【０１１８】
一方、ＰＭＭＡシートの片面に、レンチキュラーレンズのパターンを、転写ロールを用いて溶融熱転写した。レンズパターンが形成された面とは反対側の面（平滑面）に、レンズの焦点のみ光が透過するよう、アルミニウムのパターン蒸着を行い、開口部の面積比率７％（反射部の面積比率９３％）の反射層を形成した。このようにして、集光素子を作製した。バックライトの光源として冷陰極蛍光ランプ（ソニー社製、ＢＲＡＶＩＡ２０ＪのＣＣＦＬ）を用い、当該光源に集光素子を取り付けて、コリメート光を出射する平行光光源装置（バックライトユニット）を作製した。
【０１１９】
上記液晶パネルに上記バックライトユニットを組み込み、コリメートバックライトフロント拡散システムの液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置について暗所にて白表示および黒表示を行い、その表示状態を目視にて観察した。その結果、斜め方向から見た場合、明所での黒表示が黒くかつ暗所の白表示の輝度が高いという良好な表示特性を示した。
【０１２０】
＜比較例５＞
比較例１の光拡散素子を用いたこと以外は実施例１１と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置について暗所にて白表示および黒表示を行い、その表示状態を目視にて観察した。その結果、斜め方向から見た場合、暗所の白表示の輝度は高かったが、明所での黒表示は白ぼけて見えた。
【０１２１】
＜比較例６＞
比較例２の光拡散素子を用いたこと以外は実施例１１と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置について暗所にて白表示および黒表示を行い、その表示状態を目視にて観察した。その結果、斜め方向から見た場合、暗所の白表示の輝度は高かったが、明所での黒表示は白ぼけて見えた。
【０１２２】
＜実施例１２：液晶表示装置の作製＞
実施例１の光拡散素子の代わりに実施例２の光拡散素子を用いたこと以外は実施例１１と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置について暗所にて白表示および黒表示を行い、その表示状態を目視にて観察した。その結果、斜め方向から見た場合、明所での黒表示が黒くかつ暗所の白表示の輝度が高いという良好な表示特性を示した。
【０１２３】
＜実施例１３：液晶表示装置の作製＞
実施例１の光拡散素子の代わりに実施例３の光拡散素子を用いたこと以外は実施例１１と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置について暗所にて白表示および黒表示を行い、その表示状態を目視にて観察した。その結果、斜め方向から見た場合、明所での黒表示が黒くかつ暗所の白表示の輝度が高いという良好な表示特性を示した。
【０１２４】
＜実施例１４：マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と後方散乱との関係＞
ＦＩＴ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）法による電磁界解析ソフト（ＣＳＴ社製、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｔｕｄｉｏ）を用いて、光拡散性微粒子１個あたりの散乱強度を種々の条件下でシミュレーションした。波長は５５０ｎｍに設定した。なお、ＦＩＴ法とは、積分形式のＭａｘｗｅｌｌ方程式を離散化し、時間領域で解析するものである。以下、実施例１７まで同様のシミュレーションを行った。
本実施例では、図１８（ａ）および図１８（ｂ）にそれぞれ示すような屈折率変化を示す光拡散性微粒子／マトリクスの系について上記シミュレーションを行った。なお、図１８（ａ）において、ｎは屈折率であり、ｄは光拡散性微粒子の中心からの距離（μｍ）である（以下、特に明記しなければ、同様である）。図１８（ａ）の７−１の系および図１８（ｂ）の７−２系について、後方散乱率を比較して図１８（ｃ）に示す。図１８（ｃ）から明らかなように、ｎＭ＞ｎＰのほうが、後方散乱率が小さくなる。なお、屈折率変化にギャップが存在する系は、ｎＭとｎＰの大小関係にかかわらず、後方散乱率は図１８（ｃ）に示すものに比べて格段に大きかった。
【０１２５】
＜実施例１５：マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と拡散性および後方散乱との関係＞
図１９（ａ）に示すような屈折率変化を示す光拡散性微粒子／マトリクスの系８−１〜８−５についてそれぞれ、実施例１４に記載のシミュレーションを行った。それぞれの系についての単位体積当たりの散乱強度（拡散性に対応）と後方散乱率との関係を図１９（ｂ）に示す。図１９（ｂ）から明らかなように、系８−１〜系８−５で、それほど大きな違いは認められなかった。このことから、ｎＭ＞ｎＰであれば、光拡散性微粒子と屈折率変調領域との境界の屈折率のギャップ、および、屈折率変調領域とマトリクスとの境界の屈折率のギャップはいずれも、所定の範囲内（例えば、Δｎが０．０５以下）であれば許容され得ることがわかる。
【０１２６】
＜実施例１６：マトリクスの平均屈折率および光拡散性微粒子の屈折率と拡散性および後方散乱との関係＞
図２０（ａ）に示すような屈折率変化を示す光拡散性微粒子／マトリクスの系９−１〜９−３、および、図２１（ａ）に示すような屈折率変化を示す光拡散性微粒子／マトリクスの系９−４〜９−６について、それぞれ、実施例１４に記載のシミュレーションを行った。系９−１〜９−３についての単位体積当たりの散乱強度（拡散性に対応）と後方散乱率との関係を図２０（ｂ）に、系９−４〜９−６についての単位体積当たりの散乱強度（拡散性に対応）と後方散乱率との関係を図２１（ｂ）に示す。図２０（ｂ）から、ｎＭ＜ｎＰであれば、屈折率変調領域とマトリクスとの境界に屈折率のギャップが存在すると、後方散乱率が顕著に大きくなってしまうことがわかる。一方、図２１（ｂ）から、ｎＭ＞ｎＰであれば、光拡散性微粒子と屈折率変調領域との境界、および／または、屈折率変調領域とマトリクスとの境界に屈折率のギャップが存在しても、後方散乱率はそれほど変わらないことがわかる。これは、図１９（ｂ）の結果とも整合している。
【０１２７】
＜実施例１７：Δｎ／Ｌと拡散性との関係＞
種々のΔｎ／Ｌの系について、実施例１４に記載のシミュレーションを行った。結果を表２および図２２に示す。計算例１から５は、ｒＰ＋Ｌを一定にしつつ、かつ、Ｌの大きさを減少させていった計算を行った。Ｌが減少していくにつれて、Δｎ２×Ａ×Ｂも増加していき、Δｎ／Ｌが０．０００６以上かつΔｎ２×Ａ×Ｂが１０以上となった計算例４および５では、強い光拡散強度が算出された。次に、計算例５から７にかけては、ｒＰを固定しながらＬを増加させて計算を行った。Ｌが増加するにつれて、Δｎ／ＬおよびΔｎ２×Ａ×Ｂが減少していき、Δｎ／Ｌが０．０００６以上かつΔｎ２×Ａ×Ｂが１０以上を満たす計算例５のみで、強い光拡散強度が算出された。さらに、計算例８、９および１１では、急峻な屈折率変調勾配Δｎ／Ｌを持ちながら、（ＡまたはΔｎが小さいために）Δｎ２×Ａ×Ｂが１０未満となるケースの計算を行ったところ、強い光拡散強度は算出されなかった。計算例１０では、計算例５と比較してΔｎを減少させるものの、Δｎ２×Ａ×Ｂが１０以上となる程度にΔｎを減少させた条件で、計算を行ったところ、強い光拡散強度が算出された。
【０１２８】
【表２】
【０１２９】
＜評価＞
表１から明らかなように、屈折率変調領域が形成され、Δｎ／Ｌおよび（Δｎ）２×Ａ×Ｂが所定の範囲内に最適化された実施例の光拡散素子は、ヘイズが高く、かつ、後方散乱率が低かった。また、実施例の光拡散素子は、厚みが最大でも１６μｍであり、非常に薄い。さらに、実施例の光拡散素子は、コリメートバックライトフロント拡散システムの液晶表示装置のフロント拡散素子として用いた場合に、非常に優れた表示特性を示した。さらに、本発明の実施例の光拡散素子は、煩雑なプロセスを用いることなく製造することができる。一方、屈折率変調領域が形成されない比較例１の光拡散素子は、ヘイズは高いが後方散乱率が高く、比較例２の光拡散素子は、後方散乱率は低いがヘイズはきわめて不十分であった。比較例の光拡散素子は、コリメートバックライトフロント拡散システムの液晶表示装置のフロント拡散素子として用いた場合に、明所での黒表示が白ぼけるという問題が認められた。このように、本発明によれば、ヘイズ値が高く、強い光拡散性を有し、かつ、後方散乱が抑制された薄膜の光拡散素子を得ることができる。
【０１３０】
＜参考例１：反射防止素子付光拡散素子の作製＞
エチレングリコール換算による数平均分子量が５００〜１００００であるシロキサンオリゴマー（コルコート（株）社製、商品名「コルコートＮ１０３」、固形分濃度２重量％）を用意した。測定したシロキサンオリゴマーの数平均分子量は、エチレングリコール換算で９５０であった。また、ポリスチレン換算による数平均分子量が５０００以上であって、フルオロアルキル構造およびポリシロキサン構造を有するフッ素化合物（ＪＳＲ（株）社製、商品名「オプスターＪＴＡ１０５」、固形分濃度５重量％）を用意し、同様に数平均分子量を測定した。測定したフッ素化合物の数平均分子量は、ポリスチレン換算で８０００であった。
シロキサンオリゴマー５０部、フッ素化合物１００部、硬化剤（ＪＳＲ（株）社製、商品名「ＪＴＡ１０５Ａ」、固形分濃度５重量％）１部およびＭＥＫ１６０．５部を混合して、反射防止層形成材料を調製した。得られた反射防止層形成材料を実施例１で作製した光拡散素子上に、同じ幅になるように、バーコーターを用いて塗工した。反射防止層形成材料を塗布した光拡散素子を１２０℃で３分間加熱することにより、乾燥・硬化して反射防止層（低屈折率層、厚み０．１１μｍ、屈折率１．４２）付光拡散素子（厚み１１μｍ、ヘイズ９８％、光拡散半値角６２°）を形成した。上記の反射防止層は、厚みが薄いので、反射防止層付光拡散素子の厚みは、実施例１の光拡散素子と実質的に同一である。
【０１３１】
＜参考例２：平行光光源装置の作製＞
以下のようにして、図１１Ａに示す構成の平行光光源装置を作製した。１００Ｗのメタルハライドランプ光源の前面に、プロジェクションレンズ、レンチキュラレンズ（スポット状スリット）、アルミ鏡面反射板、アクリル製フレネルレンズ（サイズ：対角２０インチ、焦点距離：ｆ＝４０ｃｍ）を配置し、平行光光源装置１を作製した。平行光光源装置１の半値角は２．５°であった。
【０１３２】
＜参考例３：平行光光源装置の作製＞
ヘイズが７０％、光拡散半値角が１５°の表面凹凸光拡散シートを用いた以外は参考例２と同様にして、平行光光源装置２を作製した。平行光光源装置２の半値角は１５°であった。
【０１３３】
＜参考例４：光拡散粘着層の作製＞
アクリル粘着剤の塗工液（固形分濃度：１２重量％）１００重量部に、シリコーン微粒子（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製、商品名「トスパール１４０」、粒子径４．２μｍ）を３．８重量部を加えて、１時間攪拌し、光拡散粘着層形成用塗工液を得た。軽剥離処理が施されたＰＥＴフィルム（セパレータ）上に該光拡散粘着層形成用塗工液を塗工して、１２０℃で乾燥し、厚み２５μｍの塗工層を得た。塗工および乾燥工程を３回繰り返し、塗工層が３層積層した光拡散粘着層（厚み：７５μｍ）を作製した。この光拡散粘着層は、ヘイズが９７％、全光線透過率が８９％、光拡散半値角が３１°であった。
【０１３４】
＜実施例１８：光拡散素子付偏光板および液晶表示装置の作製＞
厚み６０μｍのポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルム（クラレ（株）社製 商品名「ＶＦ−ＰＥ＃６０００」）をフィルム長手方向に張力を付与しながら通常の条件で膨潤、染色、架橋および水洗工程に供し、最終的な延伸倍率がフィルム元長に対して、６．２倍となるように延伸した。この延伸フィルムを４０℃の空気循環式乾燥オーブン内で１分間乾燥させて、偏光子（厚み：２４μｍ）を作製した。
得られた偏光子の片面に厚み４０μｍのセルロース系樹脂を含有する高分子フィルム（コニカ・ミノルタ社製、商品名「ＫＣ４ＵＹ」）をポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤（日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーＺ２００」）を介して貼り合せた。次いで、該偏光子の他方の面に実施例１で得られた光拡散素子をポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤５μｍ（日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーＺ２００」）を介して、基材から転写し、貼り合せた。その後、上記セルロース系樹脂を含有する高分子フィルムの表面に、アクリル系粘着剤２０μｍを塗布し、光拡散素子付偏光板を得た。
得られた光拡散素子付偏光板を上記高分子フィルムの表面に塗布したアクリル系粘着剤を介してツイステッド・ネマチック（ＴＮ）型の液晶セルに貼り合せた。次いで、光拡散素子の偏光子と対向していない面に、アクリル系粘着剤５μｍを介して、フロント基板としてアクリル板（日立社製携帯電話、商品名「Ｗ４３Ｈ」に使用された透明アクリル板、厚み：４８５μｍ）を密着させて貼り合せた。次いで、液晶セルの光拡散素子付偏光板を貼り合わせていない面に市販の偏光板（日東電工社製、商品名「ＮＷＦ−ＬＮＳＥＧ」）を貼り合せた。当該偏光板の外側に平行光光源装置１を配置して、表３に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１３５】
【表３】
【０１３６】
＜実施例１９：液晶表示装置の作製＞
実施例１の光拡散素子の代わりに、参考例１で得られた反射防止層付光拡散素子を用いた以外は実施例１８と同様にして、表３に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１３７】
＜実施例２０：液晶表示装置の作製＞
平行光光源装置１の代わりに、平行光光源装置２を用いた以外は実施例１８と同様にして、表３に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１３８】
＜比較例７＞
光拡散素子の代わりに参考例４で得られた光拡散粘着層を用い、該光拡散粘着層と偏光子とが密着するように貼り合せて光拡散粘着層付偏光板を得た。この光拡散粘着層付偏光板を用いた以外は実施例１８と同様にして、表３に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１３９】
＜比較例８＞
光拡散素子の代わりに参考例４で得られた光拡散粘着層を用い、該光拡散粘着層と偏光子とが密着するように貼り合せて光拡散粘着層付偏光板を得た。この光拡散粘着層付偏光板を用いた以外は実施例２０と同様にして、表３に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４０】
＜実施例２１：液晶表示装置の作製＞
フロント基板として、アクリル板の代わりにタッチパネル（ＮＥＣ社製ＮＯＴＥ−ＰＣ、商品名「ＳｈｉｅｌｄＰＲＯ」に使用されていた抵抗膜方式タッチパネル、厚み：９４５μｍ）を用いた以外は実施例１８と同様にして、表４に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４１】
【表４】
【０１４２】
＜実施例２２：液晶表示装置の作製＞
実施例１の光拡散素子の代わりに、参考例１で得られた反射防止層付光拡散素子を用いた以外は実施例２１と同様にして、表４に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４３】
＜比較例９＞
光拡散素子の代わりに参考例４で得られた光拡散粘着層を用い、該光拡散粘着層と偏光子とが密着するように貼り合せて光拡散粘着層付偏光板を得た。この光拡散粘着層付偏光板を用いた以外は実施例２１と同様にして、表４に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４４】
＜実施例２３：液晶表示装置の作製＞
ガラス板（厚み：２００μｍ）の表面を洗浄し、スパッタリング法により、酸化インジウムと酸化スズとの複合酸化物からなる透明な導電性薄膜（以下、ＩＴＯ薄膜ともいう）（厚み：１５０Å）を形成し、上部基板を得た。同様に、表面を洗浄したガラス板（厚み：２００μｍ）に、アクリル系粘着剤５μｍを塗布し、実施例１で得られた光拡散素子を貼付した。次いで、該光拡散素子の表面にスパッタリング法により、ＩＴＯ薄膜（厚み：１５０Å）を形成し、下部基板を得た。これらの上部基板および下部基板を、ＩＴＯ薄膜同士が対向するように、厚さ５０μｍのスペーサを介して対向配置してタッチパネルを作製した。
フロント基板および光拡散素子付偏光板の代わりに上記の光拡散素子を有するタッチパネルをアクリル系粘着剤５μｍを介して積層した以外は実施例１８と同様にして、表５に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４５】
【表５】
【０１４６】
＜比較例１０＞
実施例１の光拡散素子およびアクリル系粘着剤の代わりに、参考例４で得られた光拡散粘着層を用いた以外は実施例２３と同様にして、表５に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４７】
＜実施例２４：液晶表示装置の作製＞
粘着剤層を形成する代わりに、両面テープ（日東電工社製、商品名「Ｎｏ．５３２」、厚み：６０μｍ）を配置した以外は実施例１８と同様にして、表６に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１４８】
【表６】
【０１４９】
＜比較例１１＞
露出した光拡散粘着層に透光性フィルム（富士フィルム社製、商品名「フジタック」、厚み：４０μｍ）を貼り合わせ、透光性フィルムの縁部に両面テープ（日東電工社製、商品名「Ｎｏ．５３２」、厚み：６０μｍ）を配置して、アクリル板を貼り合わせた以外は比較例７と同様にして、表６に示す構成の液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表７に示す。
【０１５０】
【表７】
【０１５１】
＜評価＞
表７から明らかなように、光拡散素子を用いた実施例１８〜２４は、光拡散粘着層を用いた比較例７〜１１に比べて、明環境において、白輝度が向上し、かつ黒輝度を抑えることができ、正面コントラスト比も向上した。また、光拡散素子は光拡散粘着層に比べて、厚みが薄いので、優れた視認性を有し、かつ、液晶表示装置の薄型化が可能となる。実施例１８〜２４では、より厚みの薄い光拡散素子を用いるため、比較例７〜１１よりも液晶セルとの距離が近くなり、視差が低減された。
【０１５２】
本発明の光拡散素子は、非常に薄いため、両面テープを用いてフロント基板を貼り合せた実施例２４であっても、空気層による影響が少なく、良好な明環境下での視認性を有し、視差を低減することができた。一方、光拡散粘着層を用いた比較例１１においては、十分な視差の改善効果が得られなかった。
【０１５３】
＜実施例２５：偏光素子の作製＞
超微粒子成分としてのジルコニアナノ粒子（平均粒径６０ｎｍ、屈折率２．１９）を６２％含有するハードコート用樹脂（ＪＳＲ社製、商品名「オプスターＫＺ６６６１」（ＭＥＫ／ＭＩＢＫ含有））１００部に、樹脂成分の前駆体としてのペンタエリスリトールトリアクリレート（大阪有機化学工業社製、商品名「ビスコート＃３００」、屈折率１．５２）の５０％ＭＥＫ溶液を７０部、光重合開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカル社製、商品名「イルガキュア９０７」）を０．５部、レベリング剤（ＤＩＣ社製、商品名「メガファック４７９」）を０．１部、および、光拡散性微粒子としてのアクリレート系微粒子（根上工業社製、商品名「アートパール Ｊ４Ｐ」、平均粒径２．１μｍ、屈折率１．４９）を２０部添加し、固形分が５０％となるように希釈溶剤としてトルエンを加えた。この混合物をディスパーにて、上記の各成分を均一に分散させて塗工液を調製した。
当該塗工液を、複屈折性多層構造を有する反射型偏光子（３Ｍ社製、商品名「ＤＢＥＦ」、厚み３８μｍ）上にダイコーターを用いて塗布し、８０℃にて２分間オーブンで乾燥後、高圧水銀灯で積算光量３００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し、反射型偏光子上に厚み６．５μｍの光拡散素子を形成した。光拡散素子のＴＥＭ観察により、マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍に実施例１と同様の屈折率変調領域が形成されていることを確認した。
次いで、反射型偏光子側に、粘着剤（厚み５μｍ）を介して、吸収型偏光子を含む偏光板（日東電工製、商品名「ＮＰＦ」、厚み１０８μｍ）を貼り合わせて偏光素子を作製した。
【０１５４】
得られた偏光素子を、拡散板／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１５５】
＜実施例２６：偏光素子の作製＞
光拡散素子の厚みを１０．５μｍとしたこと以外は実施例２５と同様にして、偏光素子を作製した。得られた偏光素子を、拡散板／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１５６】
＜実施例２７：偏光素子の作製＞
ＴＡＣフィルム（富士フイルム社製、商品名「フジタック」）上に、実施例２５と同様にして、厚み１７．３μｍの光拡散素子を形成し、光拡散素子付フィルム作製した。得られた光拡散素子付フィルムの光拡散素子側に、粘着剤（厚み５μｍ）を介して、反射型偏光子（３Ｍ社製、商品名「ＤＢＥＦ」、厚み３８μｍ）を貼り合わせた。次いで、反射型偏光子側に、粘着剤（厚み５μｍ）を介して、吸収型偏光子を含む偏光板（日東電工製、商品名「ＮＰＦ」）を貼り合わせて偏光素子を作製した。得られた偏光素子を、拡散板／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１５７】
＜実施例２８：偏光素子の作製＞
光拡散素子の厚みを５．０μｍとしたこと以外は実施例２７と同様にして、偏光素子を作製した。得られた偏光素子を、拡散板／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１５８】
＜実施例２９：偏光素子の作製＞
光拡散素子の厚みを２１．５μｍとしたこと以外は実施例２７と同様にして、偏光素子を作製した。得られた偏光素子を、拡散板／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１５９】
＜実施例３０：光拡散照度およびランプイメージの評価＞
実施例２６で得られた偏光素子を、透明板（アクリル板）／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１６０】
＜実施例３１：光拡散照度およびランプイメージの評価＞
実施例２７で得られた偏光素子を、透明板（アクリル板）／ランプハウス構成のバックライト上に配置して、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１６１】
＜比較例１２＞
市販の液晶テレビ（ソニー製、商品名「Ｂｒａｖｉａ ＫＤＬ−２０Ｊ１」）からバックライトユニットを取り出した。このバックライトユニットは、拡散フィルムが上下に積層された複屈折性多層構造を有する反射型偏光子（３Ｍ社製、商品名「ＤＢＥＦ−Ｄ４００」、厚み４１５μｍ）と拡散シートが、拡散板上に据え置きされて構成されている。このバックライトユニットの上（ＤＢＥＦ−４００側）に、偏光板（日東電工製、商品名「ＮＰＦ」）を接着せずにそのまま据え置き、この状態で、光拡散照度およびランプイメージの評価を行った。
【０１６２】
各実施例の光拡散素子の特性を表８に示す。また、光拡散照度およびランプイメージの評価結果を得られた偏光素子の総厚とともに表９に示す。
【０１６３】
【表８】
【０１６４】
【表９】
【０１６５】
表９から明らかなように、実施例２５〜３１において、複数枚の拡散フィルムおよび拡散シートを用いた比較例１２と同様、ランプイメージを良好に解消することができた。また、比較例１２よりも光拡散照度が高く、光利用効率を向上させることができた。これは、表８に示すとおり、実施例に用いた光拡散素子が、優れた光拡散性を示し、かつ、後方散乱率が良好に抑制されていることによると考えられる。後方散乱率が２．０％以下の光拡散素子を備える場合（実施例２５〜２８）に至っては、比較例に比べて１０％以上も光拡散照度を向上させることができた。また、実施例に用いた光拡散素子は、非常に薄く、かつ、光学部材（反射型偏光子）に直接形成されて空気層を排除することができた。これらも、光利用効率の向上に寄与していると考えられる。具体的には、比較例１２のように、拡散フィルムおよび拡散シートが据え置きされている場合、空気層が存在する。屈折率差の大きい空気層との界面では、光をロスしやすく、光利用効率が低下する。さらに、各実施例は、比較例１２に比べて厚み（総厚）が格段に薄く、１／３以下に薄型化することができた。
【産業上の利用可能性】
【０１６６】
本発明の光拡散素子および光拡散素子付偏光板は、液晶表示装置の視認側部材、液晶表示装置のバックライト用部材、照明器具（例えば、有機ＥＬ、ＬＥＤ）用拡散部材に好適に用いられ得、コリメートバックライトフロント拡散システムの液晶表示装置のフロント拡散素子として特に好適に用いられ得る。本発明の偏光素子は、液晶表示装置のバックライト側部材として好適に用いられ得る。本発明の液晶表示装置は、任意の適切な用途に使用される。その用途としては、例えば、パソコンモニター，ノートパソコン，コピー機などのＯＡ機器、携帯電話，時計，デジタルカメラ，携帯情報端末（ＰＤＡ），携帯ゲーム機などの携帯機器、ビデオカメラ，テレビ，電子レンジなどの家庭用電気機器、バックモニター，カーナビゲーションシステム用モニター，カーオーディオなどの車載用機器、商業店舗用インフォメーション用モニター、デジタルインフォメーションディスプレイなどの展示機器、監視用モニターなどの警備機器、介護用モニター，医療用モニターなどの介護・医療機器が挙げられる。本発明の液晶表示装置の特に好ましい用途の１つとして、コリメートバックライトフロント拡散システムの液晶表示装置が挙げられる。本発明の液晶表示装置の別の好ましい用途の１つとして、携帯電話、タッチパネルを含む製品に用いられる液晶表示装置が挙げられる。
【符号の説明】
【０１６７】
１０ マトリクス
１１ 樹脂成分
１２ 超微粒子成分
２０ 光拡散性微粒子
３０ 屈折率変調領域
１００、１００’ 光拡散素子
１１０ 偏光子
１２０ 保護層
１３０ 保護層
２００ 光拡散素子付偏光板
２１０、２１０’ 偏光素子
５００、５００’、５００” 液晶表示装置
５１０ 液晶セル
５１１、５１２ 基板
５１３ 液晶層
５３０ 偏光板
５５０ バックライトユニット（バックライト部）
５６０ フロント基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の屈折率ｎ１を有する第１の領域と；該第１の領域を包囲する実質的に球殻状の屈折率変調領域と；該屈折率変調領域の該第１の領域と反対側に位置し、第２の屈折率ｎ２を有する第２の領域と；を有し、下記の式（１）および（２）を満足する、光拡散素子：
０．０００６≦Δｎ／Ｌ ・・・（１）
１０≦（Δｎ）２×Ａ×Ｂ≦１００ ・・・（２）
ここで、Δｎは第１の屈折率ｎ１と第２の屈折率ｎ２との差の絶対値｜ｎ１−ｎ２｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第１の領域を構成する材料の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第２の領域を構成する材料の重量部数である。
【請求項２】
マトリクスと該マトリクス中に分散された光拡散性微粒子とを有し、
該光拡散性微粒子の表面近傍外部に、屈折率が実質的に連続的に変化する屈折率変調領域が形成され、かつ、下記の式（１）および（２）を満足する、光拡散素子：
０．０００６≦Δｎ／Ｌ ・・・（１）
１０≦（Δｎ）２×Ａ×Ｂ≦１００ ・・・（２）
ここで、Δｎはマトリクスの平均屈折率ｎＭと光拡散性微粒子の屈折率ｎＰとの差の絶対値｜ｎＭ−ｎＰ｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの光拡散性微粒子の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときのマトリクスの重量部数である。
【請求項３】
ｎＭ＞ｎＰである、請求項２に記載の光拡散素子。
【請求項４】
式（３）を満足する、請求項２または３に記載の光拡散素子：
０．００５≦Ｌ／ｒＰ≦０．４０ ・・・（３）
ここで、ｒＰは前記光拡散性微粒子の半径（ｎｍ）である。
【請求項５】
前記マトリクスが樹脂成分および超微粒子成分を含み、前記屈折率変調領域が、該マトリクス中の該超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配により形成されている、請求項２から４のいずれかに記載の光拡散素子。
【請求項６】
式（４）を満足する、請求項５に記載の光拡散素子：
｜ｎＰ−ｎＡ｜＜｜ｎＰ−ｎＢ｜・・・（４）
ここで、ｎＡはマトリクスの樹脂成分の屈折率を表し、ｎＢはマトリクスの超微粒子成分の屈折率を表す。
【請求項７】
ヘイズが９０％〜９９．９％である、請求項２から６のいずれかに記載の光拡散素子。
【請求項８】
厚みが４μｍ〜５０μｍである、請求項２から７のいずれかに記載の光拡散素子。
【請求項９】
光拡散半値角が１０°〜１５０°である、請求項２から８のいずれかに記載の光拡散素子。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の光拡散素子と偏光子とを有する、光拡散素子付偏光板。
【請求項１１】
液晶セル、フロント基板および平行光光源装置を含む液晶表示装置に用いられる、請求項１０に記載の光拡散素子付偏光板であって、
該液晶表示装置に用いる際に、該光拡散素子と該フロント基板が対向するように配置される、光拡散素子付偏光板。
【請求項１２】
液晶表示装置の液晶セルのバックライト側に配置される偏光素子であって、
請求項１から９のいずれかに記載の光拡散素子と反射型偏光子とを有する、偏光素子。
【請求項１３】
前記光拡散素子が前記反射型偏光子に直接形成されている、請求項１２に記載の偏光素子。
【請求項１４】
吸収型偏光子をさらに備える、請求項１２または１３に記載の偏光素子。
【請求項１５】
液晶セルと、
該液晶セルに向かってコリメート光を出射する平行光光源装置と、
該液晶セルを通過したコリメート光を透過および拡散させる、請求項１から９のいずれかに記載の光拡散素子と、を備える
液晶表示装置。
【請求項１６】
液晶セルと、
該液晶セルに向かってコリメート光を出射する平行光光源装置と、
該液晶セルを通過したコリメート光を透過および拡散させる、請求項１から９のいずれかに記載の光拡散素子と、
該光拡散素子のさらに視認側に配置されたフロント基板と、を備える
液晶表示装置。
【請求項１７】
前記フロント基板が透明保護板またはタッチパネルである、請求項１６に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
液晶セルと、
該液晶セルの両側に配置された偏光板と、
視認側に配置された偏光板のさらに視認側に該偏光板と対向するように配置されたタッチパネルと、
該タッチパネルのガラス板と導電性薄膜との間に配置された請求項１から９のいずれかに記載の光拡散素子と、
視認側と反対に配置された偏光板の外側に配置された、コリメート光を出射する平行光光源装置と、を備える
液晶表示装置。
【請求項１９】
液晶セルと、
バックライト部と、
該液晶セルと該バックライト部との間に配置された、請求項１２から１４のいずれかに記載の偏光素子と、を備える
液晶表示装置。
【請求項１】
第１の屈折率ｎ１を有する第１の領域と；該第１の領域を包囲する実質的に球殻状の屈折率変調領域と；該屈折率変調領域の該第１の領域と反対側に位置し、第２の屈折率ｎ２を有する第２の領域と；を有し、下記の式（１）および（２）を満足する、光拡散素子：
０．０００６≦Δｎ／Ｌ ・・・（１）
１０≦（Δｎ）２×Ａ×Ｂ≦１００ ・・・（２）
ここで、Δｎは第１の屈折率ｎ１と第２の屈折率ｎ２との差の絶対値｜ｎ１−ｎ２｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第１の領域を構成する材料の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときの第２の領域を構成する材料の重量部数である。
【請求項２】
マトリクスと該マトリクス中に分散された光拡散性微粒子とを有し、
該光拡散性微粒子の表面近傍外部に、屈折率が実質的に連続的に変化する屈折率変調領域が形成され、かつ、下記の式（１）および（２）を満足する、光拡散素子：
０．０００６≦Δｎ／Ｌ ・・・（１）
１０≦（Δｎ）２×Ａ×Ｂ≦１００ ・・・（２）
ここで、Δｎはマトリクスの平均屈折率ｎＭと光拡散性微粒子の屈折率ｎＰとの差の絶対値｜ｎＭ−ｎＰ｜であり、Ｌ（ｎｍ）は屈折率変調領域の平均厚みであり、Δｎ／Ｌの単位は（ｎｍ−１）であり、Ａは光拡散素子全体を１００重量部としたときの光拡散性微粒子の重量部数であり、Ｂは光拡散素子全体を１００重量部としたときのマトリクスの重量部数である。
【請求項３】
ｎＭ＞ｎＰである、請求項２に記載の光拡散素子。
【請求項４】
式（３）を満足する、請求項２または３に記載の光拡散素子：
０．００５≦Ｌ／ｒＰ≦０．４０ ・・・（３）
ここで、ｒＰは前記光拡散性微粒子の半径（ｎｍ）である。
【請求項５】
前記マトリクスが樹脂成分および超微粒子成分を含み、前記屈折率変調領域が、該マトリクス中の該超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配により形成されている、請求項２から４のいずれかに記載の光拡散素子。
【請求項６】
式（４）を満足する、請求項５に記載の光拡散素子：
｜ｎＰ−ｎＡ｜＜｜ｎＰ−ｎＢ｜・・・（４）
ここで、ｎＡはマトリクスの樹脂成分の屈折率を表し、ｎＢはマトリクスの超微粒子成分の屈折率を表す。
【請求項７】
ヘイズが９０％〜９９．９％である、請求項２から６のいずれかに記載の光拡散素子。
【請求項８】
厚みが４μｍ〜５０μｍである、請求項２から７のいずれかに記載の光拡散素子。
【請求項９】
光拡散半値角が１０°〜１５０°である、請求項２から８のいずれかに記載の光拡散素子。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の光拡散素子と偏光子とを有する、光拡散素子付偏光板。
【請求項１１】
液晶セル、フロント基板および平行光光源装置を含む液晶表示装置に用いられる、請求項１０に記載の光拡散素子付偏光板であって、
該液晶表示装置に用いる際に、該光拡散素子と該フロント基板が対向するように配置される、光拡散素子付偏光板。
【請求項１２】
液晶表示装置の液晶セルのバックライト側に配置される偏光素子であって、
請求項１から９のいずれかに記載の光拡散素子と反射型偏光子とを有する、偏光素子。
【請求項１３】
前記光拡散素子が前記反射型偏光子に直接形成されている、請求項１２に記載の偏光素子。
【請求項１４】
吸収型偏光子をさらに備える、請求項１２または１３に記載の偏光素子。
【請求項１５】
液晶セルと、
該液晶セルに向かってコリメート光を出射する平行光光源装置と、
該液晶セルを通過したコリメート光を透過および拡散させる、請求項１から９のいずれかに記載の光拡散素子と、を備える
液晶表示装置。
【請求項１６】
液晶セルと、
該液晶セルに向かってコリメート光を出射する平行光光源装置と、
該液晶セルを通過したコリメート光を透過および拡散させる、請求項１から９のいずれかに記載の光拡散素子と、
該光拡散素子のさらに視認側に配置されたフロント基板と、を備える
液晶表示装置。
【請求項１７】
前記フロント基板が透明保護板またはタッチパネルである、請求項１６に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
液晶セルと、
該液晶セルの両側に配置された偏光板と、
視認側に配置された偏光板のさらに視認側に該偏光板と対向するように配置されたタッチパネルと、
該タッチパネルのガラス板と導電性薄膜との間に配置された請求項１から９のいずれかに記載の光拡散素子と、
視認側と反対に配置された偏光板の外側に配置された、コリメート光を出射する平行光光源装置と、を備える
液晶表示装置。
【請求項１９】
液晶セルと、
バックライト部と、
該液晶セルと該バックライト部との間に配置された、請求項１２から１４のいずれかに記載の偏光素子と、を備える
液晶表示装置。
【図１Ａ】
【図２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２２】
【図２３】
【図１Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２２】
【図２３】
【図１Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−８８６９２（Ｐ２０１２−８８６９２Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０２２８４（Ｐ２０１１−２０２２８４）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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