JP2012083744A - 光拡散素子および光拡散素子付偏光板 - Google Patents

Abstract

【課題】強い光拡散性を有し、かつ、偏光解消度が小さい、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の屈折率を有する第２の領域と；を有し、ヘイズが９０％〜９９．９％であり、かつ、偏光解消度が０．２％以下である。好ましくは、光拡散素子は、無機超微粒子成分および樹脂成分を含むマトリクスと、マトリクス中に分散された非晶性光拡散性微粒子と、を有し、屈折率変調領域は、マトリクス中の該無機超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配により、マトリクスと非晶性光拡散性微粒子との界面近傍に形成されている。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、光拡散素子および光拡散素子付偏光板に関する。

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。その結果、透過光量が低くなる、表示画面のコントラストが不十分となる、という問題がある。

さらに、液晶表示装置の利用の拡大に伴い、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したり、光拡散素子を反射型液晶表示装置に用いるなど、光拡散素子の利用分野が広がっている。このような利用形態においては、光拡散素子が偏光子の内側（液晶表示装置に適用された場合の液晶セル側）に配置される場合がある。しかし、上記特許文献１に記載のような光拡散素子は、偏光解消が大きいので、このような分野では実質的には利用できない。さらに、偏光メガネと、液晶表示装置を組み合わせることによって、３Ｄ（３次元）ディスプレイ化する動きがある。その際に、液晶表示装置の表示品位向上のために光拡散素子を視認側の偏光板に適用する場合、上記特許文献１に記載のような光拡散素子は、偏光解消が大きいので、偏光メガネでの偏光シャッター機能が完全に機能せず、クロストーク（本来右目でのみ見えるべき映像が左目にも見える、もしくは本来左目でのみ見えるべき映像が右目にも見える現象）が発生し、実用的には利用できない。

上記のような偏光解消を抑制する手段として、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）微粒子を自己融着させて得られる光拡散体が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、このようなＧＲＩＮ微粒子を自己融着させて得られる特許文献２の光拡散体は、融着時に膜が凹凸化しやすく、均一な表面を形成することが困難であるので、光学的均一性が不十分である。加えて、特許文献２の技術は、融着時に粒子間の隙間が残って気泡となる場合が多く、当該気泡により後方散乱が非常に大きくなる。したがって、気泡を除去するための脱気工程が必要となる。

特許第３０７１５３８号 特開２００２−２１４４０８号公報

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、強い光拡散性を有し、かつ、偏光解消度が小さい、薄膜の光拡散素子を提供することにある。

本発明の光拡散素子は、第１の屈折率を有する第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の屈折率を有する第２の領域と；を有し、ヘイズが９０％〜９９．９％であり、かつ、偏光解消度が０．２％以下である。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は、無機超微粒子成分および樹脂成分を含むマトリクスと、該マトリクス中に分散された非晶性光拡散性微粒子と、を有し、上記屈折率変調領域は、該マトリクス中の該無機超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配により、該マトリクスと該非晶性光拡散性微粒子との界面近傍に形成されている。
好ましい実施形態においては、上記マトリクスは上記無機超微粒子成分を４０重量％以上含む。
好ましい実施形態においては、上記無機超微粒子成分の平均１次粒子径は１００ｎｍ以下である。
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、光拡散半値角が１０°〜９０°である。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は、後方散乱率が１％以下である。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子は、面内位相差Ｒｅが５ｎｍ以下である。
好ましい実施形態においては、上記光拡散素子の厚みＴと上記光拡散性微粒子の平均粒径ｄ_ｐとの比Ｔ／ｄ_ｐは１０以下である。
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。

本発明によれば、強い光拡散性を有し、かつ、偏光解消度が小さい薄膜の光拡散素子を実現することができる。具体的には、ヘイズが９０％以上であり、かつ、偏光解消度が０．２％以下である光拡散素子を実現することができる。

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１Ａの光拡散素子の非晶性光拡散微粒子近傍を拡大して説明する模式図である。 図１Ａの光拡散素子における非晶性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。 マトリクス中の無機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。 （ａ）は、マトリクスの平均屈折率ｎ_Ｍ＞非晶性光拡散性微粒子の屈折率ｎ_Ｐ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ｎ_Ｍ＜ｎ_Ｐ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。 後方散乱と偏光解消との関係を説明するための概念図である。 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。 本発明の１つの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。 本発明の別の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。 本発明のさらに別の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。 本発明のさらに別の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。 本発明のさらに別の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。 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。 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。

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。

Ａ．光拡散素子
Ａ−１．全体構成
本発明の光拡散素子は、第１の屈折率を有する第１の領域と第２の屈折率を有する第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。

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％〜９９．９％であり、より好ましくは９２％〜９９．９％であり、さらに好ましくは９５％〜９９．９％であり、特に好ましくは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。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。なお、光拡散半値角については後述する。

本発明の光拡散素子は、偏光解消度が０．２％以下であり、好ましくは０．１５％以下であり、より好ましくは０．１％以下である。偏光解消度の下限は、好ましくは０．０１％である。偏光解消度が０．２％以下であれば、光拡散素子を例えば３Ｄ液晶表示装置に適用した場合にクロストークを良好に抑制することができ、例えば反射型液晶表示装置に適用した場合には画質の劣化を良好に抑制することができる。後述のような高ヘイズかつ低後方散乱という特性を維持しつつ、このような非常に小さい偏光解消度を実現したことが本発明の成果の１つである。偏光解消度は、以下の式（１）から求めることができる。
偏光解消度Ｘ（％）＝｛（１／ＣＲ１）−（１／ＣＲ２）｝×１００ ・・・（１）
ここで、ＣＲ１は、２枚の偏光板の間に光拡散素子を挟んだ場合の偏光コントラストであり、ＣＲ２は、通常の（２枚の偏光板のみの）偏光コントラストである。偏光コントラストＣＲ１は、次のようにして求めることができる：光拡散素子を同じ偏光板２枚の間に挟み、挟んだ状態で偏光板を互いの吸収軸が直交するように配置する。この積層偏光板に垂直に白色平行光を照射しながら光拡散素子を回転させ、透過光量が最も小さい角度に光拡散素子を固定し、正面輝度を測定する（直交透過光輝度Ｌ_Ｃ）。一方、偏光板を互いの吸収軸が平行となるように位置関係を変更し、正面輝度を測定する（平行透過光輝度Ｌ_Ｐ）。ＣＲ１は、Ｌ_Ｐ／Ｌ_Ｃで得られる。偏光コントラストＣＲ２は、２枚の偏光板のみで測定したＬ_ＣおよびＬ_Ｐから、Ｌ_Ｐ／Ｌ_Ｃで得られる。

上記の第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。

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非晶性光拡散性微粒子とを有し、マトリクスと非晶性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。本実施形態においては、光拡散性微粒子が上記第１の領域に対応し、マトリクスが上記第２の領域に対応する。マトリクスは、好ましくは、樹脂成分および無機超微粒子成分を含む。本実施形態においては、非晶性光拡散性微粒子は名前のとおり非晶性材料で構成されている。光拡散性微粒子を非晶性材料で構成することにより、複屈折等による悪影響が排除され得る。非晶性光拡散性微粒子の詳細については、後述のＡ−３項で説明する。なお、本明細書においては、以下、「非晶性光拡散性粒子」を単に「光拡散性微粒子」と称する。

本実施形態においては、上記マトリクスは、無機超微粒子成分を好ましくは４０重量％以上、より好ましくは４０重量％〜７０重量％含む。マトリクス中に無機超微粒子成分をこのような高濃度で含有することが本実施形態の特徴の１つである。より詳細には、無機超微粒子成分は寸法変化率がきわめて小さいので、このような含有量であれば、マトリクスを形成する際の樹脂成分の収縮が小さくなる。例えば、樹脂成分として電離線硬化型樹脂を用いる場合、例えば硬化収縮を１０％未満とすることができる。マトリクスの硬化収縮が小さいと、光拡散性微粒子への収縮応力も小さくできるので、収縮に起因した歪によるマトリクスと光拡散性微粒子との界面の位相差が小さくなる。その結果、当該位相差による入射光の偏光状態の変化が抑制されるので、偏光解消度を小さくすることができる。さらに、本実施形態においては、無機超微粒子成分は、名前のとおり無機材料で構成される。無機材料は、光の吸収が少ない上に、マトリクスの樹脂成分および光拡散性微粒子（有機化合物）では発現が難しい屈折率を有しているので、マトリクス全体として、光拡散性微粒子との屈折率差を大きくすることができる。その結果、薄膜であっても高ヘイズを実現できる。さらに、無機材料を用いることにより、樹脂成分および光拡散性微粒子との相溶性の差が大きくなるので、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（後述）を形成することができる。結果として、後方散乱を防止することができ、偏光解消を小さくすることができる。なお、本明細書においては、以下、「無機超微粒子成分」を単に「超微粒子成分」と称する。

上記超微粒子成分の平均１次粒子径は、好ましくは１００ｎｍ以下であり、より好ましくは７５ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５０ｎｍ以下である。超微粒子成分の平均１次粒子径の下限は、好ましくは５ｎｍである。このように、光の波長より十分に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、さらに、粒径が小さいほど粒子の複屈折の影響が小さく、位相差が生じにくいので、偏光解消を抑制することができる。さらに、光学的に均一なマトリクスを得ることができ、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。加えて、１００ｎｍ以下の超微粒子成分は、周辺のポリマーの配向を良好に緩和する作用があるので、マトリクスとしてポリマーを用いる場合に、ポリマー製膜時（マトリクス形成時）の応力に起因する位相差（面内位相差、厚み方向位相差）の発生を抑制することができる。その結果、位相差に起因する偏光解消を抑制することができる。なお、超微粒子成分の詳細については、後述のＡ−２−２項で説明する。

本実施形態の光拡散素子においては、好ましくは、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。したがって、マトリクスは、光拡散性微粒子との界面近傍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。本明細書において「マトリクスと光拡散性微粒子との界面近傍」とは、光拡散性微粒子表面、表面付近の外部および表面付近の内部を包含する。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。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、後方散乱を抑制して偏光解消を抑制できるのに加えて、光拡散性微粒子および超微粒子成分の構成材料ならびに超微粒子成分の濃度による効果との相乗効果により偏光解消度を非常に小さくすることができる。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。なお、後方散乱と偏光解消との関係については後述する。

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の光拡散素子の光拡散微粒子近傍を拡大して説明する模式図である。上記のように、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。

光拡散素子１００は、好ましくは下記の式（２）および（３）を満足する：
Δｎ≧０．０８ ・・・（２）
０．０００６≦Δｎ／Ｌ ・・・（３）
ここで、Δｎはマトリクスの平均屈折率ｎ_Ｍと光拡散性微粒子の屈折率ｎ_Ｐとの差の絶対値｜ｎ_Ｍ−ｎ_Ｐ｜であり、Ｌは屈折率変調領域の平均厚みである。マトリクスの平均屈折率ｎ_Ｍは、樹脂成分の屈折率と超微粒子成分の屈折率との加重平均である。Δｎは、好ましくは０．１０以上である。Δｎの上限は、好ましくは０．２０である。Δｎが０．１０未満であると、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０．２０を超えると、後方散乱が増大し、結果として偏光解消を防止できないおそれがある。また、マトリクスの樹脂成分および超微粒子成分の選択が困難となる場合がある。さらに、好ましくは、ｎ_Ｍ＞ｎ_Ｐである。Δｎ／Ｌ（ｎｍ^−１）は、好ましくは０．０００７５〜０．０１である。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、拡散性が不十分となる場合がある。本実施形態の光拡散素子においては、屈折率変調領域の平均厚みＬが非常に薄いにもかかわらず、Δｎが大きい（すなわち、Δｎ／Ｌが格段に大きい）屈折率変調領域を形成することができる。しかも、上記のように、本実施形態の光拡散素子においては、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できる。これらの相乗的な作用により、本実施形態によれば、強い光拡散性を有し、かつ、後方散乱が抑制され、偏光解消度が小さい薄膜の光拡散素子を実現することができる。

上記のように、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。好ましくは、これに加えて、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、本発明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。本実施形態の光拡散素子においては、上記のように光拡散性微粒子および超微粒子成分の構成材料ならびにマトリクス中の超微粒子成分の濃度を適切に選択し、さらにマトリクスの樹脂成分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るので、結果として、後方散乱を抑制することができ、偏光解消度を小さくすることができる。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。その結果、薄膜であっても高いヘイズ（強い光拡散性）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おいては、屈折率差を大きくして高ヘイズを実現しつつ、後方散乱を顕著に抑制し、偏光解消度を小さくすることができる。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光拡散性（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。さらに、光拡散性微粒子とマトリクスとの界面での反射によって、偏光解消の問題も生じる場合が多い。本実施形態の光拡散素子においては、Δｎ／Ｌが非常に大きく、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、強い光拡散性を有し、かつ、後方散乱が抑制され、偏光解消度が小さい薄膜の光拡散素子を得ることができる。

好ましくは、上記光拡散素子１００は、式（４）を満足する：
０．０１≦Ｌ／ｒ_Ｐ≦０．２ ・・・（４）
ここで、ｒ_Ｐは上記光拡散性微粒子の半径である。Ｌ／ｒ_Ｐは、より好ましくは０．０２〜０．１５である。本実施形態の光拡散素子においては、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／ｒ_Ｐ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（強い光拡散性）を実現することができる。さらに、後方散乱を抑制することにより、結果として偏光解消度を小さくすることができる。

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。

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。超微粒子成分１２は、マトリクス１０（実質的には樹脂成分１２）中に分散している。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。本実施形態の光拡散素子においては、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。

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。すなわち、樹脂成分および光拡散性微粒子を有機化合物同士で構成し、しかも光拡散性微粒子を非晶性材料で構成し、超微粒子成分を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、樹脂成分および光拡散性微粒子を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。本実施形態の光拡散素子においては、マトリクス中の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）。

本実施形態の光拡散素子１００においては、好ましくはｎ_Ｍ＞ｎ_Ｐである。図４（ａ）および図４（ｂ）に比較して示すように、ｎ_Ｍ＞ｎ_Ｐである場合には、ｎ_Ｍ＜ｎ_Ｐ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。

光拡散素子の拡散特性は、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。

光拡散素子の後方散乱率は、好ましくは１％以下であり、より好ましくは０．７％以下であり、さらに好ましくは０．５％以下である。本発明の光拡散素子においては、後方散乱率を１％以下と小さくすることができるので、偏光解消度を小さくすることができる。後方散乱が小さいと偏光解消度を小さくすることができる理由について簡単に説明する。（１）後方散乱により、入射光の進行方向が大きく変わってしまうので、入射光と散乱光の偏光の軸がずれてくる。さらに、後方散乱が大きいと、後方散乱がさらに後方散乱し、結果としてその光は前方に散乱する。このような前方散乱光の偏光の軸は、もはや入射光の偏光の軸とは一致しない。（２）図５に示すように、後方散乱が大きい光拡散素子は、光拡散性微粒子とマトリクスとの界面での屈折率差が大きいので、当該界面での反射も大きい。このとき、界面に入射した光は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分に偏光分離されてしまい、特に、斜めの光は偏光分離されやすい。また、入射した光のうち、界面で反射される光は、光拡散性微粒子表面に対して、Ｓ偏光成分を多く含む。さらには、入射角がブリュースター角である場合は、完全にＳ偏光成分のみが反射される。光拡散性微粒子は多くの場合球面であることからいろいろな方向の反射界面を有する。したがって、界面で反射された光の偏光の軸はさまざまな方向を有することになり、反射光の量に応じて入射の偏光を乱してしまう。これらの（１）および（２）の現象に対して、本発明によれば、光拡散性微粒子とマトリクスとの間で屈折率を実質的に連続的に変化させることにより、界面反射を小さくできるので、後方散乱を小さくできるだけでなく、上記の偏光分離も抑制することができるので、偏光解消を小さくすることができる。

光拡散素子の面内位相差Ｒｅは、小さければ小さいほど好ましく、好ましくは５ｎｍ以下であり、より好ましくは３ｎｍ以下である。面内位相差Ｒｅが小さければ、斜め散乱光が光拡散素子を通過しても偏光状態の変化を小さくすることができるので、偏光解消を小さくすることができる。なお、面内位相差Ｒｅは、２３℃における波長５９０ｎｍの光で測定したフィルム面内の位相差値をいい、以下の式から求めることができる。
Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ
ここで、ｎｘは面内の屈折率が最大になる方向（すなわち、遅相軸方向）の屈折率であり、ｎｙは面内で遅相軸に垂直な方向の屈折率であり、ｄは測定されるフィルム（ここでは光拡散素子）の厚み（ｎｍ）である。

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４μｍ〜５０μｍ、より好ましくは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従来の光拡散素子に比べて格段に優れ、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。

光拡散素子の厚みＴと光拡散性微粒子の平均粒径ｄ_ｐとの比Ｔ／ｄ_ｐは、好ましくは１０以下であり、より好ましくは５以下である。Ｔ／ｄ_ｐが１０を超えると、多重散乱が多くなりすぎて、偏光解消度が大きくなってしまう場合が多い。本発明によれば、光拡散素子の厚みを非常に薄くできるので、Ｔ／ｄ_ｐを小さくすることができる。その結果、適度な多重散乱により強い光拡散性を維持しつつ、偏光解消を抑制することができる。

本発明の光拡散素子は、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。また、光拡散素子の上に反射防止層が積層されてもよい。

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。

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、光拡散性微粒子と化学構造や特性が類似の化合物であってかつ超微粒子成分とは化学構造や特性が類似しない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。

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。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もしく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。

上記樹脂成分は、代表的には、下記式（５）を満足する：
｜ｎ_Ｐ−ｎ_Ａ｜＜｜ｎ_Ｐ−ｎ_Ｂ｜・・・（５）
式（５）中、ｎ_Ａはマトリクスの樹脂成分の屈折率を表し、ｎ_Ｂはマトリクスの超微粒子成分の屈折率を表し、ｎ_Ｐ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（６）も満足し得る：
｜ｎ_Ｐ−ｎ_Ａ｜＜｜ｎ_Ａ−ｎ_Ｂ｜・・・（６）
上記樹脂成分の屈折率は、好ましくは１．４０〜１．６０である。

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〜６５重量部である。

Ａ−２−２．超微粒子成分
超微粒子成分１２は、上記のように、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および偏光解消抑制の効果も大きい。特に好ましい無機化合物は、酸化ジルコニウムである。

上記超微粒子成分もまた、上記式（５）および（６）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、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。

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。その結果、後方散乱が増大し、結果として、偏光解消を小さくできない場合がある。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。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である。

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。

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。

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。

Ａ−３．光拡散性微粒子
光拡散性微粒子２０は、上記のように非晶性材料で構成される。好ましくは、光拡散性微粒子は、上記屈折率変調領域が良好に形成され得る任意の適切な材料で構成され、さらに好ましくは、上記マトリクスの樹脂成分と化学構造や特性が類似した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（ＰＳｔ）、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。

上記光拡散性微粒子は、平均粒径が、好ましくは１．０μｍ〜５．０μｍであり、より好ましくは１．０μｍ〜４．０μｍである。このような平均粒径であれば、上記Ｔ／ｄ_ｐを所望の範囲とすることができる。

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、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。

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。

上記光拡散性微粒子もまた、上記式（５）および（６）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。

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。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、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。

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。

（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。

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かぎりにおいて、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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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／ｃｍ^２〜１０００ｍＪ／ｃｍ^２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。

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。

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。

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。

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。

Ａ−５．別の実施形態
図６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６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。

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。

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。

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の屈折率を有する第２の領域と；を有し、ヘイズおよび偏光解消度が上記所定の範囲を満足する光拡散素子を包含する。

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
図７Ａは、本発明の１つの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。光拡散素子、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。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。図７Ｂは、本発明の別の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。この実施形態においては、保護層１３０の代わりに位相差層１４０が配置され、当該位相差層１４０が保護層を兼ねている。位相差層の光学特性（例えば、屈折率楕円体、面内位相差、厚み方向位相差）は、目的に応じて適切に設定され得る。位相差層１４０に遅相軸が発現する場合、当該遅相軸と偏光子１１０の吸収軸とは、１つの実施形態（例えば、コリメートバックライトフロント拡散システムの視認側偏光板）においては実質的に直交または平行であり、別の実施形態（例えば、３Ｄ用偏光板）においては１５°〜７５°、好ましくは４０°〜５０°の角度を規定する。

図７Ｃは、本発明のさらに別の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。この実施形態においては、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液晶セル側（内側）となるように配置されている。図７Ｄは、本発明のさらに別の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。この実施形態においては、光拡散素子を偏光子に貼り付けた後、基材を剥離して薄型化を図り、さらに、保護層１３０の代わりに位相差層１４０が配置されている。なお、便宜上、基材を剥離した光拡散素子を光拡散層１００ａとする。図７Ｅは、本発明のさらに別の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。この実施形態においては、位相差層１４０が最も視認側となるように配置されている。この実施形態による光拡散素子付偏光板は、３Ｄ用偏光板として特に好適に用いられ得る。

図７Ａ〜図７Ｅに示した実施形態は、目的に応じて適切に組み合わせることができる。さらに、目的に応じて、光拡散素子付偏光板における各層の配置順序を入れ替えてもよく、特定の層を追加または省略してもよい。例えば、図７Ｃの形態において保護層１３０を省略してもよく、図７Ｄの形態において光拡散層１００ａと位相差層１４０とを入れ替えてもよく、または、位相差層１４０を省略してもよく、図７Ｅの形態において光拡散層１００ａと位相差層１４０とを入れ替えてもよい。また例えば、複数の位相差層を配置してもよい。

本発明の光拡散素子付偏光板は、例えば、コリメートバックライトフロント拡散システムの視認側偏光板、反射型液晶表示装置用偏光板、３Ｄ用偏光板（直線偏光出射偏光板または円偏光出射偏光板）として好適に用いられ得る。

Ｂ−２．偏光子
上記偏光子１１０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。

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。

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。

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。

上記保護層（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。

Ｂ−４．光拡散素子付偏光板の製造方法
図８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８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６Ａ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。

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。

（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
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
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９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９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）偏光解消度
偏光解消測定装置（Ａｕｔｒｏｎｉｃ社製、商品名ＣｏｎｏＳｃｏｐｅ）を用いて、２枚の同一の偏光板を積層したときの直交透過光輝度Ｌ_Ｃおよび平行透過光輝度Ｌ_Ｐを測定し、Ｌ_Ｐ／Ｌ_Ｃから偏光コントラストＣＲ２を算出した。偏光コントラストＣＲ２は９２００であった。なお、直交透過光輝度Ｌ_Ｃは、偏光板を互いの吸収軸が直交するように積層して測定した正面輝度であり、平行透過光輝度Ｌ_Ｐは、偏光板を互いの吸収軸が平行となるように積層して測定した正面輝度である。次に、実施例および比較例で得られた光拡散素子を同じ偏光板２枚の間に挟み、挟んだ状態で偏光板を互いの吸収軸が直交するように配置した。この積層偏光板に垂直に白色平行光を照射しながら光拡散素子を回転させ、透過光量が最も小さい角度に光拡散素子を固定し、正面輝度（直交透過光輝度Ｌ_Ｃ）を測定した。さらに、偏光板を互いの吸収軸が平行となるように位置関係を変更し、正面輝度（平行透過光輝度Ｌ_Ｐ）を測定した。Ｌ_Ｐ／Ｌ_Ｃから偏光コントラストＣＲ１を算出した。最後に、偏光解消度を、以下の式（１）から求めた。
偏光解消度Ｘ（％）＝｛（１／ＣＲ１）−（１／ＣＲ２）｝×１００ ・・・（１）

＜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（平均粒径６０ｎｍ、平均１次粒子径１０ｎｍ、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「ＸＸ−１３１ＡＡ」、平均粒径２．５μｍ、屈折率１．４９５）を１５部添加した。攪拌機（浅田鉄工株式会社製、商品名「デスパ（ＤＥＳＰＡ）」）を用いてこの混合物を３０分間攪拌して分散処理を行い、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、バーコーターを用いてＴＡＣフィルム（コニカミノルタオプト社製、商品名「ＫＣ４ＵＹ」、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／ｃｍ^２の紫外線を照射し、厚み７μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子におけるマトリクスの平均屈折率ｎ_Ｍと光拡散性微粒子の屈折率ｎ_Ｐとの差は０．１２（ｎ_Ｍ＞ｎ_Ｐ）であった。得られた光拡散素子を上記（１）〜（６）の評価に供した。結果を、後述の実施例２および比較例１〜３の結果と併せて表１に示す。

＜実施例２：光拡散素子の作製＞
塗工厚みを変更したこと以外は実施例１と同様にして、厚み１１．５μｍ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。

＜比較例１＞
ポリスチレン樹脂（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製、商品名ポリスチレンスタンダード、分子量３００００） ８５部、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） １５部、および酢酸エチル５００部を混合し、当該混合物を１日攪拌して塗工液を調製した。当該塗工液を、ワイヤーバーを用いてＴＡＣフィルム（コニカミノルタオプト社製、商品名「ＫＣ４ＵＹ」、厚み４０μｍ）上に塗工し、８０℃で５分間乾燥して、厚み１９μｍ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。

＜比較例２＞
フルオレン系アクリレートモノマー（大阪ガスケミカル社製、商品名オグソールＥＡ−２０００、固形分１００％）２５部、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）２．５部、光重合開始剤（ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「イルガキュア９０７」）０．０７部、および、レベリング剤（ＤＩＣ社製、商品名「ＧＲＡＮＤＩＣ ＰＣ ４１００」）０．６部を混合した。この混合物を５分間超音波処理し、上記の各成分が均一に分散した塗工液を調製した。当該塗工液を、バーコーターを用いてＴＡＣフィルム（コニカミノルタオプト社製、商品名「ＫＣ４ＵＹ」、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／ｃｍ^２の紫外線を照射し、厚み２５μｍの光拡散素子を得た。得られた光拡散素子を上記（１）〜（６）の評価に供した。結果を上記表１に示す。

＜比較例３＞
塗工厚みを変更したこと以外は実施例１と同様にして、厚み３０μｍ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。

＜評価＞
表１から明らかなように、マトリクス中に無機超微粒子成分を高濃度で含有する実施例１および２の光拡散素子は、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おり、偏光解消度が非常に小さく、ヘイズ値が高くかつ光拡散半値角が大きく（光拡散性が強く）、ならびに、後方散乱率が小さい。一方、無機超微粒子成分を含まない比較例１〜３の光拡散素子は、後方散乱率が大きく、偏光解消度も大きい。なお、比較例１〜３の光拡散素子を、実施例の光拡散素子と同程度の厚みで作製すると、光拡散性が顕著に低下することも確認した。

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（例えば、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、反射型液晶表示装置、３Ｄ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、３Ｄ用偏光メガネ等に好適に用いられ得る。

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 光拡散素子
１１０ 偏光子
１２０ 保護層
１３０ 保護層
１４０ 位相差層
２００ 光拡散素子付偏光板

Claims (9)

1. 第１の屈折率を有する第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の屈折率を有する第２の領域と；を有し、
   ヘイズが９０％〜９９．９％であり、かつ、偏光解消度が０．２％以下である、
   光拡散素子。
2. 無機超微粒子成分および樹脂成分を含むマトリクスと、該マトリクス中に分散された非晶性光拡散性微粒子と、を有し、
   前記屈折率変調領域が、該マトリクス中の該無機超微粒子成分の分散濃度の実質的な勾配により、該マトリクスと該非晶性光拡散性微粒子との界面近傍に形成されている、
   請求項１に記載の光拡散素子。
3. 前記マトリクスが前記無機超微粒子成分を４０重量％以上含む、請求項２に記載の光拡散素子。
4. 前記無機超微粒子成分の平均１次粒子径が１００ｎｍ以下である、請求項２または３に記載の光拡散素子。
5. 光拡散半値角が１０°〜９０°である、請求項１から４のいずれかに記載の光拡散素子。
6. 後方散乱率が１％以下である、請求項１から５のいずれかに記載の光拡散素子。
7. 面内位相差Ｒｅが５ｎｍ以下である、請求項１から６のいずれかに記載の光拡散素子。
8. 前記光拡散素子の厚みＴと前記光拡散性微粒子の平均粒径ｄ_ｐとの比Ｔ／ｄ_ｐが、１０以下である、請求項１から７のいずれかに記載の光拡散素子。
9. 請求項１から８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。