JP2008122812A - 光拡散シート - Google Patents

Abstract

【課題】光拡散角度を拡大することが可能な、基材と異なる屈折率を有する透明樹脂層を含む光拡散シートを提供すること。
【解決手段】本発明に係る光拡散シート１は、基材２と、基材２上に形成され、長軸方向が互いに平行になるように、略一定のピッチで形成された溝３と、溝３中に埋め込まれた基材２と屈折率の異なる透明樹脂層４とを有するものである。また、溝３のピッチは１０μｍ以下であり、基材２と透明樹脂層４との屈折率差は０．００２以上であり、溝３の深さは５μｍ以上である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光拡散シートに関し、特に詳しくは、透明な基材と該基材とは異なる屈折率の透明樹脂が埋め込まれた複数の溝を有する光拡散シートに関する。

プロジェクション用スクリーンにおいては、観察者が広い視野角で映像を観察することができるように、光拡散シートが用いられている。このような光拡散シートとしては、透明な基材中に光拡散材が分散されたものや、半円柱状のレンズが一つの平面上に並列配置されたレンチキュラーレンズ、透明な基材の表面に微細な凹凸形状を転写したもの等が知られている。また、屈折率の異なる複数の樹脂が層状に形成され、光の回折を利用したものもある（例えば、特許文献１参照）。

層状に構成された屈折率の異なる樹脂からなる光拡散シートとしては、住友化学の「ルミスティー」が知られている。この光拡散シートの材料として、２種類の同一系材料をブレンドしたものが用いられる。ブレンドした２種類の同一系材料に紫外光線を照射して感光させることにより、当該材料が相分離し、層状構造を有する光拡散シートが製造される。
特許第２８３８２９５号

ところで、上述のブレンドした同一系材料を用いて製造された光拡散シートにおいては、各層の屈折率差を大きくすることができない。このため、光拡散角度が小さいという欠点を有する。

本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、光拡散角度を拡大することが可能な、基材と異なる屈折率を有する透明樹脂層を含む光拡散シートを提供することである。

本発明の第１の態様に係る光拡散シートは、透明な基材と、前記基材上に形成され、長軸方向が互いに平行になるように、略一定のピッチで形成された溝中に、前記基材と屈折率の異なる透明樹脂が埋め込まれてなる透明樹脂層とを有するものである。これにより、基材と透明樹脂層との屈折率差により、回折効果による光拡散を実現することができる。

本発明の第２の態様に係る光拡散シートは、上記の光拡散シートにおいて、前記溝のピッチは、１０μｍ以下であるものである。これにより、回折効果による光拡散を実現することができる。

本発明の第３の態様に係る光拡散シートは、上記の光拡散シートにおいて、前記溝のピッチは、５μｍ以下であるものである。これにより、光拡散角度を拡大することが可能である。

本発明の第４の態様に係る光拡散シートは、上記の光拡散シートにおいて、前記基材と前記透明樹脂層との屈折率差は、０．００２以上であるものである。これにより、基材と透明樹脂層との屈折率差を大きくすることができ、光拡散角度を拡大することができる。

本発明の第５の態様に係る光拡散シートは、上記の光拡散シートにおいて、前記基材と前記透明樹脂層との屈折率差は、０．０２以上であるものである。これにより、基材と透明樹脂層との屈折率差をさらに大きくすることができ、光拡散角度をより拡大することができる。

本発明の第６の態様に係る光拡散シートは、上記の光拡散シートにおいて、前記溝の深さは、５μｍ以上であるものである。これにより、基材部分と透明樹脂層が形成された部分との光路長差を大きくすることができ、光拡散角度を大きくすることができる。

本発明の第７の態様に係る光拡散シートは、上記の光拡散シートにおいて、前記透明樹脂層が埋め込まれた２枚以上の前記基材が、それぞれの基材に形成された溝の長軸方向が略直行又は略平行あるいはその組合せとするように貼り合わせられてなるものである。これにより、光の拡散方向を拡げることができる。

本発明によれば、光拡散角度を拡大することが可能な、基材と異なる屈折率を有する透明樹脂層を含む光拡散シートを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、これらの図及び説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明に合致する限り、他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る光拡散シート１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る光拡散シート１の構成の一例を示す図である。本発明に係る光拡散シート１は、光の回折効果によって光を拡散する回折シートである。光拡散シート１は、プロジェクションスクリーンの前面に配置されて用いられる。なお、光拡散シート１は単独で用いてもよく、レンチキュラーレンズ、フレネルレンズ等と組み合わせて使用することも可能である。

図１に示すように、本実施の形態に係る光拡散シート１は、基材２、溝３、透明樹脂層４を有している。基材２は、透明な樹脂からなる。本実施の形態においては、基材２として、ポジ型の感光性樹脂が用いられる。基材２には、略Ｖ字状の複数の溝３が形成されている。複数の溝３は、その長軸方向が互いに略平行になるように、略一定のピッチで形成されている。溝３の形成ピッチは、１０μｍ以下である。これにより、光の回折効果による拡散を実現することができる。また、より好ましくは、溝３の形成ピッチは５μｍ以下である。これにより、光拡散角度を拡大することが可能である。なお、後述するが、本実施の形態においては、溝３の形成ピッチは、その製造工程において用いられるマイクロレンズアレイのピッチによって決定される。

基材２に形成された溝３中には、透明樹脂層４が埋め込まれている。透明樹脂層４は、基材２の屈折率と異なる屈折率を有する。従って、光拡散シート１の透明樹脂層４が形成された部分と基材２のみの部分では、通過する光の光路長が異なる。これにより、光拡散シート１は、より大きな回折効果を有する。

基材２及び透明樹脂層４の屈折率差は、０．００２以上であることが好ましい。また、より好ましくは、基材２及び透明樹脂層４の屈折率差は、０．０２以上である。これにより、従来よりも基材２のみの部分と透明樹脂層４が形成された部分との光路長の差を大きくすることができ、さらに光拡散角度を拡大することが可能である。なお、基材２の屈折率が透明樹脂層４の屈折率よりも大きくてもよく、また、基材２の屈折率が透明樹脂層４の屈折率よりも小さくてもよい。

基材２の厚さ方向の溝３の深さは、５μ以上であることが好ましい。すなわち、基材２の厚さ方向の透明樹脂層４の厚さは、５μｍ以上である。これにより、光拡散角度を拡大することが可能である。従って、本実施の形態に係る光拡散シート１は、溝３の形成ピッチ、透明樹脂層４の厚み（溝３の深さ）、基材２と透明樹脂層４との屈折率差を調整することによって、所望の光拡散性能を実現させることができる。なお、溝３の形成ピッチはマイクロレンズアレイによって決定され、基材２と透明樹脂層４との屈折率差は材料の選択によって決まるため、光拡散角度の調整は透明樹脂層４の厚み（溝３の深さ）によって行われる。

基材２及び透明樹脂層４の材料としては、例えば以下の表に挙げたものの中から、所望の光拡散角度等を考慮して適宜選択することができる。

なお、図１に示した例では、溝３の断面形状を略Ｖ字状としたが、これに限定されるものではない。例えば、溝３の断面形状は、図２に示すように矩形状であってもよく、図３に示すように台形状であってもよい。また、図４に示すように、溝３の断面形状が放物線状であってもよい。上記のピッチで溝３が形成されており、溝３中に基材２と屈折率の異なる透明樹脂層４が形成されていれば、溝３の形状に関わらず、回折効果による高い拡散性能を発揮することができる。

また、光拡散シート１をプロジェクションスクリーンとして用いる際、基材２と透明樹脂層４の両方の開口がある面側から光を入射させて用いることが好ましい。すなわち、図１に示す光拡散シート１の透明樹脂層４が形成されている面側から光を入射させる。透明樹脂層４が形成されていない側から光を入射させると、透明樹脂層４の表面で、光が全反射し光の利用効率が低下してしまうおそれがある。これに対し、光拡散シート１の透明樹脂層４が形成されている側から光を入射させると、入射した光を効率よく拡散・透過させることができる。

ここで、本発明に係る光拡散シート１の製造方法について、図５を参照して説明する。図５は、本実施の形態に係る光拡散シート１の製造方法を説明するための、製造工程断面図である。

図５（ａ）に示すように、まず、マイクロレンズアレイ５を用いて、光感光性樹脂からなる基材２の一部を感光し、当該感光部を除去する。上述したように、本実施の形態においては、ポジ型の感光性樹脂を用いている。従って、感光性樹脂の光が照射された部分を、有機溶剤等を用いて溶解除去することができる。これにより、図５（ｂ）に示すように、基材２に複数の略Ｖ字状の溝３が、略等間隔に形成される。

その後、基材２に形成された溝３中に、基材２と異なる屈折率を有する透明樹脂層４を埋め込む。具体的には、透明樹脂層４となる透明な樹脂材料を塗布し、溝３に充填する。これにより、図５（ｃ）に示すように、溝３中に透明樹脂層４が埋め込まれた光拡散シート１が完成する。

従来、同一系ブレンド材料を用いて製造された光拡散シートにおいては、各層の屈折率差を大きくすることができないため、光拡散角度が小さいという欠点があった。しかしながら、本発明に係る光拡散シート１では、基材２と透明樹脂層４とを適宜選択することができ、基材２と透明樹脂層４との屈折率差を所望の値に大きくすることができるため、光拡散角度を大きくすることが可能となる。

なお、溝３の形成方法は、上記の方法に限定されるものではない。例えば、米国特許６４７３２２０号に開示された方法によって、基材２上に溝３を形成することも可能である。すなわち、エッチング法、モールド法、エンボス加工などさまざまな方法を用いることができる。また、溝パターンを形成したスタンパを用いて、２Ｐ（photo polymerization）法により基材２上に溝３を形成することもできる。すなわち、光学的特性のよいプラスチック平板を用意し、これとスタンパとの間に光硬化樹脂を充填する。そして、プラスチック平板側から光を照射して、光硬化樹脂を硬化させることにより、スタンパの表面に形成された凹凸パターンが転写された樹脂板を得ることができる。また、基材２として、感光層で屈折率が変化する材料を用いても良い。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る光拡散シート１０の構成について、図６を参照して説明する。図６は、本実施の光拡散シート１０の構成の一例を示す分解斜視図である。本実施の形態に係る光拡散シート１０は、実施の形態１において説明した光拡散シート１が２枚貼り合わせられた構成を有している。

図６に示すように、本実施の形態に係る光拡散シート１０は、２枚の光拡散シート１が、それぞれの基材２に形成された溝３の長軸方向が略直行するように貼り合わせられている。これにより、光拡散シート１０の上下方向のみならず、左右方向の拡散も実現できる。

従来の表面凹凸形状を有する回折拡散シートを２枚貼りあわせた場合、回折拡散シート間に空気層ができ、貼り合わせ後の拡散シートの剛性が低下してしまうおそれがあった。しかしながら、実施の形態１において説明したように、それぞれの溝３は透明樹脂層４で埋め込まれている。このため、光拡散シート１間に空気層が形成されることなく、２枚の光拡散シートを貼り合わせることができる。従って、貼り合わせ強度を高くすることができ、完成した光拡散シート１０自体の剛性を高くすることができる。

また、従来の表面凹凸形状を有する回折拡散シートが吸湿性を有する材料から形成されている場合には、拡散シートの表面に歪が生じ、しわが発生してしまう。しかしながら、本発明によれば、溝３は透明樹脂層４で埋められているため、歪、しわの発生を抑制することができる。

以上説明したように、本発明によれば、基材に一定ピッチで形成された溝中に、当該基材と異なる屈折率を有する透明樹脂層を形成することによって、光拡散角度を拡大させることができる。さらに、溝が透明樹脂層で埋められているため、光拡散シートの剛性を高めることができる。また、複数の光拡散シートを貼り合わせて１枚の拡散シートを形成する際に、しわ等の発生を抑制することができ、信頼性の高い光拡散シートを提供することができる。

実施の形態１に係る光拡散シートの構成の一例を示す図である。 実施の形態１に係る光拡散シートの溝の形状の他の例を示す図である。 実施の形態１に係る光拡散シートの溝の形状の他の例を示す図である。 実施の形態１に係る光拡散シートの溝の形状の他の例を示す図である。 実施の形態１に係る光拡散シートの製造方法の一例を示す製造工程図である。 実施の形態２に係る光拡散シートの構成の一例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 光拡散シート
２ 基材
３ 溝
４ 透明樹脂層
５ マイクロレンズアレイ

Claims (7)

1. 透明な基材と、
   前記基材上に形成され、長軸方向が互いに略平行になるように、略一定のピッチで形成された溝中に、前記基材と屈折率の異なる透明樹脂が埋め込まれてなる透明樹脂層と、
   を有する光拡散シート。
2. 前記溝のピッチは、１０μｍ以下である請求項１に記載の光拡散シート。
3. 前記溝のピッチは、５μｍ以下である請求項２に記載の光拡散シート。
4. 前記基材と前記透明樹脂層との屈折率差は、０．００２以上である請求項１、２又は３に記載の光拡散シート。
5. 前記基材と前記透明樹脂層との屈折率差は、０．０２以上である請求項４に記載の光拡散シート。
6. 前記溝の深さは、５μｍ以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載の光拡散シート。
7. 前記透明樹脂層が埋め込まれた２枚以上の前記基材が、それぞれの基材に形成された溝の長軸方向が略直行又は略平行あるいはその組合せとするように貼り合わせられてなる請求項１〜６のいずれか１項記載の光拡散シート。

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