JP6724790B2 - 液晶表示素子、液晶表示装置および液晶表示素子の設計方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示素子、液晶表示装置および液晶表示素子の設計方法に関する。

液晶表示装置に用いられる液晶表示素子は、主に、観察者側に位置する偏光板と、面光源装置側に位置する偏光板と、これらの偏光板の間に配置された液晶セルとを備えている。

液晶表示素子の表面（観察者側の面）には、観察者および観察者の背景等の映り込みを抑制する目的や耐擦傷性を高める目的等から、光学フィルムが設けられることがある（特許文献１参照）。通常、この光学フィルムは観察者側に位置する偏光板の表面に配置される。

一方で、液晶表示素子の面光源装置側に位置する偏光板は、面光源装置と接触して、擦れるおそれがあるため、近年、液晶表示素子の観察者側の表面のみならず、耐擦傷性を向上させるために、液晶表示素子の裏面（面光源装置側の面）にも、光学フィルムを配置することが検討されている。

特開２０１１−２１５５１５号公報

液晶表示素子の表面および裏面の両方に光学フィルムを配置する場合、コストを低減する観点から、同一の光学フィルムを用いることが好ましい。ここで、光学フィルムとして、凹凸面を有する光学フィルムを用いた場合には、映像光を拡散させることができるので、面光源装置に起因する干渉縞が発生した場合であっても、干渉縞を不可視化できる。
このため、液晶表示素子の表面および裏面の両方に凹凸面を有する光学フィルムを配置することが検討されている。

しかしながら、液晶表示素子の表面および裏面の両方に同一形状の凹凸面を有する光学フィルムを配置した場合、液晶表示素子の厚み方向において、凹凸面の凸部の中心同士が一致するように凹凸の位置合わせをすることは困難である。すなわち、液晶表示素子の表面側の光学フィルムの凹凸面における凸部の中心に対して液晶表示素子の裏面側の光学フィルムの凹凸面における凸部の中心の位置がずれている可能性が高い。

ここで、液晶表示素子の表面および裏面の両方に同一形状の凹凸面を有する光学フィルムを配置した場合における光の拡散特性は、液晶表示素子の表面側の光学フィルムの凹凸面における凹凸と液晶表示素子の裏面側の光学フィルムの凹凸面における凹凸との位置関係によって変化する。このため、この位置関係によっては連続的な拡散特性を得ることができず、輝度ムラが生じるおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、液晶表示素子の裏面における耐擦傷性を向上させることができ、干渉縞を不可視化でき、かつ輝度ムラを抑制することができる液晶表示素子および液晶表示装置を提供することを目的とする。また、このような液晶表示素子を得ることができる液晶表示素子の設計方法を提供することを目的とする。

本発明の一の態様によれば、第１の偏光板と、第２の偏光板と、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板との間に配置された液晶セルとを備える液晶表示素子であって、前記第１の偏光板が、前記液晶表示素子の表面をなす第１の凹凸面を有する第１の光学フィルムと、前記第１の光学フィルムより液晶セル側に配置された第１の偏光子とを備え、前記第２の偏光板が、前記液晶表示素子の裏面をなす第２の凹凸面を有する第２の光学フィルムと、前記第２の光学フィルムより液晶セル側に配置された第２の偏光子とを備え、前記第１の凹凸面および前記第２の凹凸面が同一形状であり、前記第１の凹凸面を構成する凹凸および前記第２の凹凸面を構成する凹凸が同一の屈折率を有し、前記第２の凹凸面の平均傾斜角をθａ[°]とし、前記第２の凹凸面の局部山頂の平均間隔をＳ[μｍ]とし、前記第２の凹凸面を構成する前記凹凸の屈折率をＮとし、前記第１の凹凸面と前記第２の凹凸面との平均離間距離をＤ[μｍ]としたとき、下記式（１）を満たすことを特徴とする、液晶表示素子が提供される。
Ｄ≦Ｓ／（２×ｔａｎ（θａ−ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθａ）／Ｎ）））（１）

上記液晶表示素子は、上記第２の凹凸面の最大傾斜角をθｍａｘ[°]としたとき、下記式（２）をさらに満たすことが好ましい。
Ｄ≦Ｓ／（２×ｔａｎ（θｍａｘ−ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθａ）／Ｎ）））（２）

本発明の他の態様によれば、面光源装置と、前記面光源装置より観察者側に配置された上記の液晶表示素子とを備え、前記液晶表示素子の前記表面が観察者側に位置し、かつ前記液晶表示素子の前記裏面が面光源装置側に位置することを特徴とする、液晶表示装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、第１の偏光板と、第２の偏光板と、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板との間に配置された液晶セルとを備える液晶表示素子の設計方法であって、前記第１の偏光板が、前記液晶表示素子の表面をなす第１の凹凸面を有する第１の光学フィルムと、前記第１の光学フィルムより液晶セル側に配置された第１の偏光子とを備え、前記第２の偏光板が、前記液晶表示素子の裏面をなす第２の凹凸面を有する第２の光学フィルムと、前記第２の光学フィルムより液晶セル側に配置された第２の偏光子とを備え、前記第１の凹凸面を構成する凹凸および前記第２の凹凸面を構成する凹凸が同一の屈折率を有し、前記第１の凹凸面および前記第２の凹凸面が同一形状であり、前記第２の凹凸面の平均傾斜角をθａ[°]とし、前記第２の凹凸面の局部山頂の平均間隔をＳ[μｍ]とし、前記第２の凹凸面を構成する前記凹凸の屈折率をＮとし、前記第１の凹凸面と前記第２の凹凸面との平均離間距離をＤ[μｍ]としたとき、平均離間距離Ｄが下記式（１）を満たすように前記液晶表示素子を設計することを特徴とする、液晶表示素子の設計方法が提供される。
Ｄ≦Ｓ／（２×ｔａｎ（θａ−ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθａ）／Ｎ）））（１）

上記液晶表示素子の設計方法は、上記第２の凹凸面の最大傾斜角をθｍａｘ[°]としたとき、平均離間距離Ｄが、下記式（２）をさらに満たすことが好ましい。
Ｄ≦Ｓ／（２×ｔａｎ（θｍａｘ−ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθａ）／Ｎ）））（２）

本発明の一の態様の液晶表示素子および他の態様の液晶表示装置によれば、液晶表示素子が上記式（１）を満たしているので、液晶表示素子の裏面における耐擦傷性を向上させることができ、干渉縞を不可視化でき、かつ輝度ムラを抑制することができる。また、本発明の他の態様の液晶表示素子の設計方法によれば、平均離間距離Ｄが上記式（１）を満たすように液晶表示素子を設計するので、液晶表示素子の裏面における耐擦傷性を向上させることができ、干渉縞を不可視化でき、かつ輝度ムラを抑制することができる液晶表示素子を得ることができる。

実施形態に係る液晶表示装置の概略構成図である。 凹凸面における集光距離の算出方法を説明するための模式図である。 凹凸面間の平均離間距離が集光距離よりも短い場合の光線追跡図である。 凹凸面間の平均離間距離が集光距離よりも長い場合の光線追跡図である。 実施例１〜４に係る光学フィルムの拡散特性を示すグラフである。 比較例１〜３に係る光学フィルムの拡散特性を示すグラフである。

以下、実施形態に係る液晶表示素子および液晶表示素子の設計方法について、図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態に係る液晶表示装置の概略構成図であり、図２は凹凸面における集光距離の算出方法を説明するための模式図であり、図３は凹凸面間の平均離間距離が集光距離よりも短い場合の光線追跡図であり、図４は凹凸面間の平均離間距離が集光距離よりも長い場合の光線追跡図である。なお、本明細書において、「フィルム」、「シート」、「板」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「フィルム」はシートや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。一具体例として、「光学フィルム」には、「光学シート」や「光学板」等と呼ばれる部材も含まれる。また、本明細書において、「重量平均分子量」は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等の溶媒に溶解して、従来公知のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法によるポリスチレン換算により得られる値である。

［液晶表示装置］
図１に示されるように本実施形態に係る液晶表示装置１０は、面光源装置２０と、面光源装置２０よりも観察者側に配置された液晶表示素子３０とから構成されている。

＜＜＜面光源装置＞＞＞
面光源装置２０は、液晶表示素子３０を背面側から面状に照らすものである。面光源装置２０は、例えば、光源２１と、光源２１の側方に配置された導光板２２とを備えている。光源２１としては。線状の冷陰極管等の蛍光灯、点状の発光ダイオード（ＬＥＤ）、または白熱電球等を用いることができる。

導光板２２は、光源２１側に位置する入光面２２Ａおよび液晶表示素子３０側に位置する出光面２２Ｂを備えている。光源２１から発せられた光は導光板２２の入光面２２Ａから入射し、導光板２２の出光面２２Ｂから出射される。面光源装置２０は、光源２１および導光板２２の他、導光板２２より観察者側に配置されたプリズムレンズシートや導光板２２の出光側とは反対側に配置された反射板等を備えていてもよい。

＜＜＜液晶表示素子＞＞＞
図１に示されるように、液晶表示素子３０は、第１の偏光板４０と、第２の偏光板５０と、第１の偏光板４０と第２の偏光板５０との間に配置された液晶セル６０と、第１の偏光板４０と液晶セル６０の間に配置された接着剤層７１と、第２の偏光板５０と液晶セル６０の間に配置された接着剤層７２とを備えている。第１の偏光板４０は液晶セル６０より観察者側に位置しており、第２の偏光板５０は液晶セル６０より面光源装置２０側に位置している。本実施形態においては、接着剤層７１、７２を備えているが、接着剤層７２、７３は備えていなくともよい。

＜＜液晶セル＞＞
液晶セル６０は、公知の液晶セルを用いることができる。液晶セル６０は、例えば、２枚のガラス基材間に、液晶層、配向膜、電極層、カラーフィルタ等から構成されており、電極層への電圧印加の有無によって液晶層内の液晶分子の配向方向が変化する。これにより、例えば、第１の偏光板４０と第２の偏光板５０がクロスニコルで配置されている場合には、第２の偏光板５０を透過した特定方向の直線偏光成分は、電圧印加がなされた液晶セル６０を通過する際にその偏光方向を９０°回転するので、第１の偏光板４０を透過するが、電圧印加がなされていない液晶セル６０を通過する際にはその偏光方向を維持するので、第１の偏光板４０を透過しない。

＜＜第１の偏光板および第２の偏光板＞＞
図１に示すように、第１の偏光板４０は、第１の光学フィルム４１と、第１の光学フィルム４１より液晶セル６０側に配置された第１の偏光子４２と、第１の偏光子４２より液晶セル６０側に配置され、かつ第１の偏光子４２を保護する保護フィルム４３とを備えている。また、図１に示すように、第２の偏光板５０は、第２の光学フィルム５１と、第２の光学フィルム５１より液晶セル６０側に配置された第２の偏光子５２と、第２の偏光子５２より液晶セル６０側に配置され、かつ第２の偏光子５２を保護する保護フィルム５３とを備えている。保護フィルム４３、５３は位相差フィルムであってもよい。本実施形態においては、第１の偏光板４０は保護フィルム４３を備えており、また第２の偏光板５０は保護フィルム５３を備えているが、保護フィルム４３、５３は備えていなくともよい。

＜第１の光学フィルムおよび第２の光学フィルム＞
第１の光学フィルム４１は、液晶表示素子３０の表面３０Ａをなす第１の凹凸面４１Ａを備えている。第２の光学フィルム５１は、液晶表示素子３０の裏面３０Ｂをなす第２の凹凸面５１Ａを備えている。液晶表示素子３０の表面３０Ａは、液晶表示装置１０においては、液晶表示素子３０の観察者側の面であり、液晶表示素子３０の裏面３０Ｂは、液晶表示装置１０においては、液晶表示素子３０の面光源装置２０側の面である。

第１の光学フィルム４１における第１の凹凸面４１Ａと第２の光学フィルム５１における第２の凹凸面５１Ａは同一形状となっている。本明細書における「第１の光学フィルムにおける第１の凹凸面と第２の光学フィルムにおける第２の凹凸面は同一形状である」とは、少なくとも、第１の凹凸面の平均傾斜角をθａ_１[°]とし、第２の凹凸面の平均傾斜角をθａ_２[°]としたとき、｜θａ_２−θａ_１｜／θａ_２が０以上０．１以下の範囲内にあり、かつ第１の凹凸面の局部山頂の平均間隔をＳ_１[μｍ]とし、第２の凹凸面の局部山頂の平均間隔をＳ_２[μｍ]としたとき、｜Ｓ_２−Ｓ_１｜／Ｓ_２が０以上０．１以下の範囲内にあり、第１の凹凸面の算術平均粗さをＲａ_１[μｍ]とし、第２の凹凸面の算術平均粗さをＲａ_２[μｍ]としたとき、｜Ｒａ_２−Ｒａ_１｜／Ｒａ_２が０以上０．１以下の範囲内にあることを意味する。

上記平均傾斜角θａ（θａ_１、θａ_２）の定義は、表面粗さ測定器：ＳＥ−３４００／（株）小坂研究所製取り扱い説明書（１９９５．０７．２０改訂）に従うものとする。具体的には、θａは下記式で表される。
θａ＝ｔａｎ^−１Δａ
式中、Δａは傾斜を縦横比率で表したものであり、各凹凸の極小部と極大部の差（各凸部の高さに相当）の総和を基準長さで割った値である。

上記局部山頂の平均間隔Ｓ（Ｓ_１、Ｓ_２）および上記算術平均粗さＲａ（Ｒａ_１、Ｒａ_２）の定義は、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に従うものとする。

平均傾斜角θａ、局部山頂の平均間隔Ｓおよび算術平均粗さＲａは、２０回測定した際の平均値とする。平均傾斜角θａ、局部山頂の平均間隔Ｓおよび算術平均粗さＲａは、例えば、表面粗さ測定器（型番：ＳＥ−３４００／（株）小坂研究所製）を用いて、下記の測定条件により測定を行うことができる。
１）表面粗さ検出部の触針（（株）小坂研究所製の商品名ＳＥ２５５５Ｎ（２μ標準））
・先端曲率半径２μｍ、頂角９０度、材質ダイヤモンド
２）表面粗さ測定器の測定条件
・基準長さ（粗さ曲線のカットオフ値λｃ）：０．８ｍｍ
・評価長さ（基準長さ（カットオフ値λｃ）×５）：４．０ｍｍ
・触針の送り速さ：０．５ｍｍ／ｓ
・予備長さ：（カットオフ値λｃ）×２
・縦倍率：２０００倍
・横倍率：１０倍

第１の凹凸面４１Ａおよび第２の凹凸面５１Ａの平均傾斜角θａは、映り込みを抑制しつつ白茶けも抑制する観点から、０．１°以上５．０°以下であることが好ましい。また、第１の凹凸面４１Ａおよび第２の凹凸面５１Ａの局部山頂の平均間隔Ｓは、輝度ムラをより抑制する観点から、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。第１の凹凸面４１Ａおよび第２の凹凸面５１Ａの算術平均粗さＲａは、干渉縞をより不可視化しやすくする観点から、０．０２μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。

第１の凹凸面４１Ａを構成する凹凸および第２の凹凸面５１Ａを構成する凹凸は同一の屈折率を有する。本明細書における「第１の凹凸面を構成する凹凸および第２の凹凸面を構成する凹凸が同一の屈折率を有する」とは、第１の凹凸面を構成する凹凸の屈折率と第２の凹凸面を構成する凹凸の屈折率との差の絶対値が０以上０．０２以下の範囲内にあることを意味する。

第１の凹凸面４１Ａを構成する凹凸および第２の凹凸面５１Ａを構成する凹凸の屈折率は、後述する第１の凹凸面４１Ａを有する第１の凹凸層４５や第２の凹凸面５１Ａを有する第２の凹凸層５５を形成した後、アッベ屈折率計（アタゴ社製ＮＡＲ−４Ｔ）やエリプソメータによって測定できる。

第１の凹凸面４１Ａおよび第２の凹凸面５１Ａを構成する凹凸の屈折率は、干渉縞をより発生しにくくする観点から、１．４０以上１．６０以下であることが好ましい。

第１の光学フィルム４１と第２の光学フィルム５１は液晶セル６０等を介して配置されているので、互いに離間している。第２の凹凸面５１Ａの平均傾斜角をθａ[°]とし、第２の凹凸面５１Ａの局部山頂の平均間隔をＳ[μｍ]とし、第２の凹凸面５１Ａを構成する凹凸の屈折率をＮとし、第１の光学フィルム４１の第１の凹凸面４１Ａと第２の光学フィルム５１の第２の凹凸面５１Ａとの平均離間距離をＤ[μｍ]としたとき、液晶表示素子３０は、下記式（１）を満たしている。
Ｄ≦Ｓ／（２×ｔａｎ（θａ−ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθａ）／Ｎ）））（１）

第２の凹凸面５１Ａはレンズとして作用するので、面光源装置２０の導光板２２から出射し、第２の光学フィルム５１に入射した光は、第２の凹凸面５１Ａによって屈折し、ある点において集光し、その後拡散する。上記式（１）は、第１の光学フィルム４１の第１の凹凸面４１Ａと第２の光学フィルム５１の第２の凹凸面５１Ａとの平均離間距離Ｄが第２の光学フィルム５１の第２の凹凸面５１Ａにおける集光距離以下であることを表している。本明細書において、「第１の光学フィルムの第１の凹凸面と第２の光学フィルムの第２の凹凸面との平均離間距離」とは、液晶表示素子の厚み方向における、第１の凹凸面を構成する凹凸の凹部の底から第２の凹凸面を構成する凹凸の凹部の底までの距離の平均を意味するものとする。

上記式（１）は、以下のようにして導かれる。
図２は、凹凸面における集光距離の算出方法を説明しやすくするために、凹凸形状を模式化した模式図である。まず、図２に示されるような互いに離間した凹凸面８１Ａ、８２Ａを有する凹凸部８１、８２を想定する。なお、凹凸部８１、８２は、凹凸面８１Ａ、８２Ａが互いに外側となるように配置される。入光側に位置する凹凸面８２Ａの平均傾斜角をθａとし、この凹凸面８２Ａの局部山頂の平均間隔をＳとし、凹凸面８２Ａに光が入射し、屈折したときの光の屈折角をψとし、凹凸部８２の屈折率をＮとし、集光距離をＦとし、凹凸面間の平均離間距離をＤとする。凹凸面８２Ａの局部山頂の平均間隔Ｓは、凸部の平均幅とみなすことができる。
なお、図２では、凹凸部８２が存在しない谷部に光Ｌが入射しているように見えるが、これは光Ｌの集光の挙動を図示しやすくするためであり、実際の光Ｌの入射位置は谷部から僅かにずれた位置である。

まず、スネルの法則より、下記式（３）が成り立つ。そして、下記式（３）を変形すると、下記式（４）が得られる。
ｓｉｎθａ／ｓｉｎψ＝Ｎ （３）
ψ＝ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθａ）／Ｎ） （４）
一方、図２においては、下記式（５）が成り立つ。
φ＝θａ−ψ （５）
したがって、上記式（５）のψに上記式（４）を代入すると、下記式（６）が得られる。
φ＝θａ−ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθａ）／Ｎ）（６）

一方、図２から集光距離Ｆは、下記式（７）で表される。
Ｆ＝Ｓ／（２×ｔａｎφ） （７）
上記（７）のφに、上記式（６）を代入すると、下記式（８）が得られる。
Ｆ＝Ｓ／（２×ｔａｎ（θａ−ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθａ）／Ｎ）））（８）
したがって、凹凸面８１Ａ、８２Ａ間の平均離間距離Ｄが集光距離Ｆ以下の場合には、上記式（１）となる。

第１の凹凸面４１Ａと第２の凹凸面５１Ａとの平均離間距離Ｄは、液晶表示装置の軽量薄型化および製造歩留まりの観点から、２００μｍ以上１００００μｍ以下であることが好ましい。

本発明者は、驚くべきことに、第１の凹凸面および第２の凹凸面が同一形状であり、第１の凹凸面を構成する凹凸および第２の凹凸面を構成する凹凸が同一の屈折率を有する場合において、第１の凹凸面と第２の凹凸面との平均離間距離Ｄが上記式（１）を満たすように第１の凹凸面を有する第１の光学フィルムと第２の凹凸面を有する第２の光学フィルムとを配置した場合には、第１の凹凸面における凹凸と第２の凹凸面における凹凸がどのような位置関係にあっても、連続的な拡散特性が得られることを見出した。

具体的には、２つの凹凸面が同一形状であり、かつ凹凸面を構成する凹凸同士が同一の屈折率を有する場合において、凹凸面間の平均離間距離が集光距離以下の場合と、集光距離を超える場合とで、出射側の凹凸面から出射する光の拡散状態をシミュレーションしたところ、図４に示されるように、凹凸面９１と凹凸面９２との平均離間距離Ｄが集光距離Ｆを超える場合、すなわち上記式（１）を満たさない場合には、凹凸面９１における凹凸と凹凸面９２における凹凸との位置関係によっては、凹凸面９１から光が分かれて出射されてしまうことがある。この分かれて出射された光が原因で、連続的な拡散特性が得られず、輝度ムラが生じてしまうものと考えられる。これに対し、図３（ａ）および（ｂ）に示されるように、凹凸面９１と凹凸面９２との平均離間距離Ｄが集光距離Ｆ以下の場合には、凹凸面９１における凹凸と凹凸面９２における凹凸とがどのような位置関係にあったとしても、凹凸面９１から出射される光は分かれずに出射する。したがって、第１の凹凸面と第２の凹凸面との平均離間距離が集光距離以下の場合、すなわち上記式（１）を満たす場合には、第１の凹凸面における凹凸と第２の凹凸面における凹凸とがどのような位置関係にあっても、第１の光学フィルムの第１の凹凸面から光が分かれて出射されないので、連続的な拡散特性が得られるものと考えられる。

第２の凹凸面５１Ａの最大傾斜角をθｍａｘ[°]としたとき、液晶表示素子３０は、下記式（２）をさらに満たすことが好ましい。
Ｄ≦Ｓ／（２×ｔａｎ（θｍａｘ−ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθａ）／Ｎ）））（２）

平均傾斜角θａは凹凸面の平均傾斜角であるので、凹凸面の中にはθａよりも小さい傾斜角を有する凹凸やθａよりも大きい傾斜角を有する凹凸が存在する。θａよりも大きい傾斜角を有する凹凸においては、集光距離は傾斜角がθａのときの集光距離よりも短くなる。このため、平均傾斜角θａを用いた場合には、凹凸の多くは第１の凹凸面と第２の凹凸面との平均離間距離以上の集光距離を有するが、凹凸中には第１の凹凸面と第２の凹凸面との平均離間距離よりも短い集光距離を有するものがあることも想定される。これに対し、θｍａｘは、凹凸面の最大傾斜角であるので、集光距離が最も短くなる。したがって、上記式（２）を満たすことにより、第２の凹凸面５１Ａにおける全ての凹凸の集光距離が、第１の光学フィルム４１の第１の凹凸面４１Ａと第２の光学フィルム５１の第２の凹凸面５１Ａとの平均離間距離Ｄよりも短くなるおそれがない。したがって、より輝度ムラを抑制できる。

θｍａｘは、例えば、凹凸面の表面形状を測定し、そこで得られたデータを解析することにより得られる。表面形状を測定する装置としては、接触式表面粗さ計や非接触式の表面粗さ計（例えば、干渉顕微鏡、共焦点顕微鏡、原子間力顕微鏡等）が挙げられる。これらの中でも、測定の簡便性から干渉顕微鏡が好ましい。このような干渉顕微鏡としては、Ｚｙｇｏ社製の「ＮｅｗＶｉｅｗ」シリーズ等が挙げられる。

第１の凹凸面４１Ａおよび第２の凹凸面５１Ａの最大傾斜角θｍａｘは、映り込みを抑制しつつ白茶けも抑制する観点から、０．５°以上１５°以下であることが好ましい。

第１の光学フィルム４１および第２の光学フィルム５１の全ヘイズ値は０％以上４０％以下が好ましい。また、第１の光学フィルム４１および第２の光学フィルム５１の内部ヘイズ値は０％以上３０％以下が好ましい。全ヘイズ値および内部ヘイズ値は、第１の光学フィルム全体または第２の光学フィルム全体として測定したときの値である。例えば、本実施形態においては、後述するように凹凸層４５、５５上に低屈折率層等の機能層が設けられていないので、第１の光学フィルム４１の全ヘイズ値および内部ヘイズ値は、光透過性基材４４および凹凸層４５からなる第１の光学フィルム４１を用いて測定された値である。また、例えば、凹凸層上に低屈折率層等の機能層が設けられている場合には、光学フィルムの全ヘイズ値および内部ヘイズ値は、光透過性基材、凹凸層、および機能層からなる光学フィルムを用いて測定された値である。

全ヘイズ値および内部ヘイズ値は、ヘイズメーター（ＨＭ−１５０、村上色彩技術研究所製）を用いてＪＩＳＫ７１３６に準拠した方法により測定することができる。具体的には、ヘイズメーターを用いて、ＪＩＳＫ７１３６に従って第１の光学フィルムや第２の光学フィルムの全ヘイズ値を測定する。また、内部ヘイズ値は、以下のように求められる。第１の光学フィルムの凹凸層の表面に、凹凸面を形成する樹脂と屈折率が等しいか、またはこの樹脂との屈折率差が０．０２以下である樹脂をワイヤーバーで乾燥膜厚が８μｍ、すなわち完全に凹凸面の凹凸形状がなくなり、表面が平坦とできる膜厚となるように塗布し、７０℃で１分間乾燥後、塗布した樹脂に１００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射して、樹脂を硬化させる。これによって、第１の光学フィルムの表面に存在する凹凸がつぶれ、平坦な表面となったフィルムが得られる。ただし、この凹凸形状を有する凹凸層を形成する組成物中にレベリング剤等が入っていることで、上記凹凸層の表面に塗布する樹脂がはじかれやすく濡れにくいような場合は、予め凹凸層の表面をケン化処理（２ｍｏｌ／ＬのＮａＯＨ（又はＫＯＨ）溶液で５５℃、３分浸した後、水洗し、キムワイプ（登録商標）等で水滴を完全に除去した後、５０℃オーブンで１分乾燥）により、親水処理を施すとよい。そして、この状態で、ヘイズメーター（ＨＭ−１５０、村上色彩技術研究所製）を用いて、ＪＩＳＫ７１３６に従ってヘイズ値を測定することで内部ヘイズ値を求める。この内部ヘイズは、第１の光学フィルムや防眩フィルムにおける表面の凹凸形状を加味しないものである。

第１の光学フィルム４１および第２の光学フィルム５１の表面ヘイズ値は０％以上２０％以下が好ましい。表面ヘイズ値は、第１の光学フィルムや第２の光学フィルムにおける表面の凹凸形状のみに起因するものであり、全体ヘイズ値から内部ヘイズ値を差し引くことにより、第１の光学フィルムや第２の光学フィルムにおける表面の凹凸形状のみに起因する表面ヘイズ値が求められる。

第１の光学フィルム４１は、光透過性基材４４と、光透過性基材４４の観察者側（液晶セル６０側とは反対側）に設けられ、かつ凹凸面を有する凹凸層４５とを備えている。第２の光学フィルム５１は、光透過性基材５４と、光透過性基材５４の面光源装置２０側（液晶セル６０側とは反対側）に設けられ、かつ凹凸面を有する凹凸層５５とを備えている。

本実施形態においては、凹凸層４５、５５上に低屈折率層等の機能層が設けられていないので、凹凸層４５の凹凸面が第１の光学フィルム４１の第１の凹凸面４１Ａとなっており、凹凸層５５の凹凸面が第２の光学フィルム５１の第２の凹凸面５１Ａとなっている。
「機能層」とは、光学フィルムにおいて、何らかの機能を発揮することを意図された層であり、具体的には、例えば、反射防止性、帯電防止性、または防汚性等の機能を発揮するための層が挙げられる。機能層は、単層のみならず、２層以上積層されたものであってもよい。

（（光透過性基材））
光透過性基材４４、５４としては、光透過性を有すれば特に限定されないが、例えば、セルロースアシレート基材、シクロオレフィンポリマー基材、ポリカーボネート基材、アクリレート系ポリマー基材、ポリエステル基材、またはガラス基材が挙げられる。

セルロースアシレート基材としては、例えば、セルローストリアセテート基材、セルロースジアセテート基材が挙げられる。シクロオレフィンポリマー基材としては、例えばノルボルネン系モノマーおよび単環シクロオレフィンモノマー等の重合体からなる基材が挙げられる。

ポリカーボネート基材としては、例えば、ビスフェノール類（ビスフェノールＡ等）をベースとする芳香族ポリカーボネート基材、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート等の脂肪族ポリカーボネート基材等が挙げられる。

アクリレート系ポリマー基材としては、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸メチル基材、ポリ（メタ）アクリル酸エチル基材、（メタ）アクリル酸メチル−（メタ）アクリル酸ブチル共重合体基材等が挙げられる。

ポリエステル基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートの少なくとも１種を構成成分とする基材等が挙げられる。

ガラス基材としては、例えば、ソーダライムシリカガラス、ホウ珪酸塩ガラス、無アルカリガラス等のガラス基材が挙げられる。

これらの中でも、リタデーションに優れ、かつ偏光子との接着が容易であることからセルロースアシレート基材が好ましく、さらにセルロースアシレート基材の中でもトリアセチルセルロース基材（ＴＡＣ基材）が好ましい。トリアセチルセルロース基材は、可視光域３８０〜７８０ｎｍにおいて、平均光透過率を５０％以上とすることが可能な光透過性基材である。トリアセチルセルロース基材の平均光透過率は７０％以上、更に８５％以上であることが好ましい。

なお、トリアセチルセルロース基材としては、純粋なトリアセチルセルロース以外に、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートの如くセルロースとエステルを形成する脂肪酸として酢酸以外の成分も併用した物であってもよい。また、これらトリアセチルセルロースには、必要に応じて、ジアセチルセルロース等の他のセルロース低級脂肪酸エステル、或いは可塑剤、紫外線吸收剤、易滑剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。

リタデーションおよび耐熱性に優れる面からはシクロオレフィンポリマー基材が好ましく、また機械特性および耐熱性の面からはポリエステル基材が好ましい。

光透過性基材４４、５４の厚みは、特に限定されないが、５μｍ以上１０００μｍ以下とすることが可能であり、光透過性基材４４、５４の厚みの下限はハンドリング性等の観点から１５μｍ以上が好ましく、２５μｍ以上がより好ましい。光透過性基材４４、５４の厚みの上限は薄膜化の観点から８０μｍ以下であることが好ましい。

（（凹凸層））
凹凸層４５、５５は、凹凸面を有する層である。凹凸層４５は防眩性および光拡散性を発揮する層であり、凹凸層５５は光拡散性を発揮する層であるが、凹凸層４５、５５は、これらの機能とともに、他の機能を発揮する層であってもよい。具体的には、凹凸層４５は防眩性および光拡散特性を発揮するとともに、例えば、ハードコート性、反射防止性、帯電防止性、または防汚性等の機能を発揮する層であってもよい。同様に、凹凸層５５は光拡散特性を発揮するとともに、例えば、ハードコート性、反射防止性、帯電防止性、または防汚性等の機能を発揮する層であってもよい。

凹凸層４５、５５が、防眩性の他に、ハードコート性を発揮する層である場合、凹凸層４５、５５は、ＪＩＳＫ５６００−５−４（１９９９）で規定される鉛筆硬度試験（４．９Ｎ荷重）で「Ｈ」以上の硬度を有する。

凹凸層４５の凹凸面（第１の凹凸面４１Ａ）および凹凸層５５の凹凸面（第２の凹凸面５１Ａ）の形成方法としては、例えば、（Ａ）金型を用いた転写方法によって凹凸面を形成する方法、（Ｂ）硬化後バインダ樹脂となる硬化性樹脂前駆体および微粒子を含む凹凸層用組成物を用いて凹凸面を形成する方法、（Ｃ）サンドブラストにより凹凸層の表面を荒すことによって凹凸面を形成する方法、または（Ｄ）エンボスロールにより凹凸層の表面に凹凸を付与することによって凹凸面を形成する方法等が挙げられる。

凹凸層４５、５５は、例えば、硬化性樹脂前駆体の硬化物を含んでおり、上記（Ａ）の方法によって形成されている。

（硬化性樹脂前駆体の硬化物）
本明細書における「硬化性樹脂前駆体」とは、樹脂前駆体が電離放射線硬化性や熱硬化性を有し、電離放射線硬化または熱硬化によって樹脂となる樹脂前駆体を意味する。樹脂は、硬化性樹脂前駆体の硬化物の他、溶剤乾燥型樹脂を含んでいてもよい。電離放射線硬化性を有する電離放射線硬化性樹脂前駆体は、電離放射線重合性官能基を少なくとも１つ有するものである。
本明細書における、「電離放射線重合性官能基」とは、電離放射線照射により重合反応し得る官能基である。電離放射線重合性官能基としては、例えば、（メタ）アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性二重結合が挙げられる。なお、本明細書における「（メタ）アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」および「メタクリロイル基」の両方を含む意味である。また、電離放射線硬化性樹脂前駆体を硬化させる際に照射される電離放射線としては、電磁波又は荷電粒子線のうち、分子を重合あるいは架橋し得るエネルギー量子を有するものを意味し、通常、紫外線（ＵＶ）又は電子線（ＥＢ）が用いられるが、その他、Ｘ線、γ線などの電磁波、α線、イオン線などの荷電粒子線も使用可能である。熱硬化性を有する熱硬化性樹脂前駆体は、熱重合性官能基を少なくとも１つ有するものである。

電離放射線硬化性樹脂前駆体としては、電離放射線重合性モノマー、電離放射線重合性オリゴマー、または電離放射線重合性プレポリマーが挙げられ、これらを適宜調整して、用いることができる。電離放射線硬化性樹脂前駆体としては、電離放射線重合性モノマーと、電離放射線重合性オリゴマーまたは電離放射線重合性プレポリマーとの組み合わせが好ましい。

・電離放射線重合性モノマー
電離放射線重合性モノマーは、重量平均分子量が１０００未満のものである。電離放射線重合性モノマーとしては、電離放射線重合性官能基を２つ（すなわち、２官能）以上有する多官能モノマーが好ましい。

２官能以上のモノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ（メタ）アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ（メタ）アクリレート、イソシアヌル酸トリ（メタ）アクリレート、イソシアヌル酸ジ（メタ）アクリレート、ポリエステルトリ（メタ）アクリレート、ポリエステルジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールジ（メタ）アクリレート、ジグリセリンテトラ（メタ）アクリレート、アダマンチルジ（メタ）アクリレート、イソボロニルジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタンジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレートや、これらをＰＯ、ＥＯ等で変性したものが挙げられる。

これらの中でも硬度が高い凹凸層を得る観点から、ペンタエリスリトールトリアクリレート(ＰＥＴＡ）、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（ＰＥＴＴＡ）、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ）等が好ましい。

・電離放射線重合性オリゴマー
電離放射線重合性オリゴマーは、重量平均分子量が１０００以上１００００未満のものである。
電離放射線重合性オリゴマーとしては、２官能以上の多官能オリゴマーが好ましい。多官能オリゴマーとしては、ポリエステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル−ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリオール（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、イソシアヌレート（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート等が挙げられる。

・電離放射線重合性プレポリマー
電離放射線重合性ポリマーは、重量平均分子量が１００００以上のものであり、重量平均分子量としては１００００以上８００００以下が好ましく、１００００以上４００００以下がより好ましい。重量平均分子量が８００００を超える場合は、粘度が高いため塗工適性が低下してしまい、得られる光学積層体の外観が悪化するおそれがある。上記多官能ポリマーとしては、ウレタン（メタ）アクリレート、イソシアヌレート（メタ）アクリレート、ポリエステル−ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート等が挙げられる。

熱硬化性樹脂前駆体としては、特に限定されず、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂等のそれぞれの前駆体を挙げることができる。

溶剤乾燥型樹脂は、熱可塑性樹脂等、塗工時に固形分を調整するために添加した溶剤を乾燥させるだけで、被膜となるような樹脂である。溶剤乾燥型樹脂を添加した場合、防眩層１２を形成する際に、塗液の塗布面の被膜欠陥を有効に防止することができる。溶剤乾燥型樹脂としては特に限定されず、一般に、熱可塑性樹脂を使用することができる。

熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース誘導体、シリコーン系樹脂及びゴム又はエラストマー等を挙げることができる。

熱可塑性樹脂は、非結晶性で、かつ有機溶媒（特に複数のポリマーや硬化性化合物を溶解可能な共通溶媒）に可溶であることが好ましい。特に、透明性や耐候性という観点から、スチレン系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース誘導体（セルロースエステル類等）等が好ましい。

凹凸層４５、５５は、例えば、以下の方法によって形成することができる。まず、光透過性基材４４の表面と、第１の凹凸面４１Ａに対応した形状の溝を有する金型との間に、以下の凹凸層用組成物を塗布する。同様に、光透過性基材５４の表面と、第２の凹凸面５１Ａに対応した形状の溝を有する金型との間に、以下の凹凸層用組成物を塗布する。

凹凸層用組成物は、少なくとも、上記硬化性樹脂前駆体を含むものである。その他、必要に応じて、凹凸層用組成物に、溶剤、重合開始剤を添加してもよい。さらに、凹凸層用組成物には、凹凸層の硬度を高くする、硬化収縮を抑える、屈折率を制御する等の目的に応じて、従来公知の分散剤、界面活性剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、増粘剤、着色防止剤、着色剤（顔料、染料）、消泡剤、レベリング剤、難燃剤、紫外線吸収剤、接着付与剤、重合禁止剤、酸化防止剤、表面改質剤、易滑剤等を添加していてもよい。

（溶剤）
溶剤は、上記凹凸層用組成物を塗布しやすくするために粘度を調整する目的や、蒸発速度や微粒子に対する分散性を調整して、凹凸層形成時における微粒子の凝集度合を調整して所定の凹凸面を形成させやすくする目的で使用されうる。溶剤としては、例えば、アルコール（例、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ベンジルアルコール、ＰＧＭＥ、エチレングリコール）、ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、シクロヘプタノン、ジエチルケトン等）、エーテル類（１，４−ジオキサン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン等）、脂肪族炭化水素類（ヘキサン等）、脂環式炭化水素類（シクロヘキサン等）、芳香族炭化水素類（トルエン、キシレン等）、ハロゲン化炭素類（ジクロロメタン、ジクロロエタン等）、エステル類（蟻酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、乳酸エチル等）、セロソルブ類（メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等）、セロソルブアセテート類、スルホキシド類（ジメチルスルホキシド等）、アミド類（ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等）等が例示でき、これらの混合物であってもよい。

（重合開始剤）
重合開始剤は、光照射により分解されて、ラジカルを発生して電離放射線重合性化合物の重合（架橋）を開始または進行させる成分である。

重合開始剤は、光照射によりラジカル重合を開始させる物質を放出することが可能であれば特に限定されない。重合開始剤としては、特に限定されず、公知のものを用いることができ、具体例には、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、チオキサントン類、プロピオフェノン類、ベンジル類、ベンゾイン類、アシルホスフィンオキシド類が挙げられる。また、光増感剤を混合して用いることが好ましく、その具体例としては、例えば、ｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−ｎ−ブチルホスフィン等が挙げられる。

上記重合開始剤としては、上記バインダ樹脂がラジカル重合性不飽和基を有する樹脂系の場合は、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等を単独又は混合して用いることが好ましい。

凹凸層用組成物における重合開始剤の含有量は、電離放射線重合性化合物１００質量部に対して、０．５質量部以上１０．０質量部以下であることが好ましい。重合開始剤の含有量をこの範囲内にすることにより、硬化阻害を抑制できる。

凹凸層用組成物中における原料の含有割合（固形分）としては特に限定されないが、通常は５質量％以上７０質量％以下が好ましく、２５質量％以上６０質量％以下とすることがより好ましい。

（レベリング剤）
レベリング剤としては、例えば、シリコーンオイル、フッ素系界面活性剤等が、凹凸層がベナードセル構造となることを回避することから好ましい。溶剤を含む樹脂組成物を塗工し、乾燥する場合、塗膜内において塗膜表面と内面とに表面張力差等を生じ、それによって塗膜内に多数の対流が引き起こされる。この対流により生じる構造はベナードセル構造と呼ばれ、形成する凹凸層にゆず肌や塗工欠陥といった問題の原因となる。

凹凸層用組成物の調製方法としては、各成分を均一に混合できれば特に限定されず、例えば、ペイントシェーカー、ビーズミル、ニーダー、ミキサー等の公知の装置を使用して行うことができる。

光透過性基材４４、５４と金型の間に、凹凸層用組成物を塗布した後、塗膜状の凹凸層用組成物に紫外線等の光を照射して、硬化性樹脂前駆体を重合（架橋）させることにより凹凸層用組成物を硬化させる。そして、凹凸層用組成物の硬化物を離型することにより、凹凸層４５、５５が形成される。

凹凸層用組成物を硬化させる際の光として、紫外線を用いる場合には、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプ等から発せられる紫外線等が利用できる。また、紫外線の波長としては、１９０〜３８０ｎｍの波長域を使用することができる。電子線源の具体例としては、コッククロフトワルト型、バンデグラフト型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、又は直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器が挙げられる。

＜第１の偏光子および第２の偏光子＞
第１の偏光子４２および第２の偏光子５２は、特定の直線偏光成分のみを透過させるものである。第１の偏光子および第２の偏光子としては、例えば、ヨウ素等により染色し、延伸したポリビニルアルコールフィルム、ポリビニルホルマールフィルム、ポリビニルアセタールフィルム、エチレン−酢酸ビニル共重合体系ケン化フィルム等が挙げられる。第１の光学フィルム４１と第１の偏光子４２とを積層する際または第２の光学フィルム５１と第２の偏光子５２とを積層する際には予め光透過性基材４４、５４に鹸化処理を施すことが好ましい。鹸化処理を施すことによって、接着性が良好になる。

＜＜液晶表示素子の設計方法＞＞
上述したように、本実施形態に係る液晶表示素子３０の設計方法は、第１の偏光板４０と、第２の偏光板５０と、第１の偏光板４０と第２の偏光板５０との間に配置された液晶セル６０とを備え、第１の偏光板４０が、液晶表示素子３０の表面３０Ａをなす第１の凹凸面４１Ａを有する第１の光学フィルム４１と、第１の光学フィルム４１より液晶セル６０側に配置された第１の偏光子４２とを備え、第２の偏光板５０が、液晶表示素子３０の裏面３０Ｂをなす第２の凹凸面５１Ａを有する第２の光学フィルム５１と、第２の光学フィルム５１より液晶セル６０側に配置された第２の偏光子５２とを備える液晶表示素子３０において、第１の凹凸面４１Ａを構成する凹凸および第２の凹凸面５１Ａを構成する凹凸が同一の屈折率を有し、第１の凹凸面４１Ａおよび第２の凹凸面５１Ａが同一形状であり、第２の凹凸面５１Ａの平均傾斜角をθａ[°]とし、第２の凹凸面５１Ａの局部山頂の平均間隔をＳ[μｍ]とし、第２の凹凸面５１Ａを構成する凹凸の屈折率をＮとし、第１の凹凸面４１Ａと第２の凹凸面５１Ａとの平均離間距離をＤ[μｍ]としたとき、平均離間距離Ｄが下記式（１）を満たすように液晶表示素子３０を設計する方法である。
Ｄ≦Ｓ／（２×ｔａｎ（θａ−ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθａ）／Ｎ）））（１）

第２の凹凸面５１Ａの最大傾斜角をθｍａｘ[°]としたとき、平均離間距離Ｄが下記式（２）を満たすように液晶表示素子３０を設計することが好ましい。
Ｄ≦Ｓ／（２×ｔａｎ（θｍａｘ−ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθａ）／Ｎ）））（２）

本実施形態によれば、第１の凹凸面４１Ａおよび第２の凹凸面５１Ａが同一形状であり、第１の凹凸面４１Ａを構成する凹凸および第２の凹凸面５１Ａを構成する凹凸が同一の屈折率を有する場合において、第１の凹凸面４１Ａと第２の凹凸面５１Ａとの平均離間距離Ｄが上記式（１）を満たしているので、上記した理由から、第１の凹凸面４１Ａにおける凹凸と第２の凹凸面５１Ａにおける凹凸とがどのような位置関係にあったとしても、連続的な拡散特性を得ることができる。これにより、輝度ムラを抑制できる。

本実施形態によれば、液晶表示素子３０の裏面３０Ｂに第２の光学フィルム５１を配置しているので、液晶表示素子３０の裏面３０Ｂにおける耐擦傷性を向上させることができる。

本実施形態によれば、液晶表示素子３０の裏面３０Ｂに第２の凹凸面５１Ａを有する第２の光学フィルム５１を配置しているので、面光源装置２０に起因する干渉縞が発生した場合であっても、干渉縞を不可視化することができる。ここで、液晶表示素子の表面に第１の凹凸面を有する第１の光学フィルムを配置し、かつ液晶表示素子の裏面に第２の凹凸面を有する第２の光学フィルムを配置しない場合であっても、第１の凹凸面で映像光を拡散させることができるので、上記干渉縞を弱めることは可能であるが、第１の光学フィルムの他に、第２の光学フィルムを配置した方が、第１の光学フィルムのみの場合に比べて、映像光をより拡散させる。これにより、上記干渉縞を不可視化することができる。

本発明を詳細に説明するために、以下に実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの記載に限定されない。

＜実施例１＞
まず、上記実施形態で述べた液晶表示素子を簡略化してシミュレーションするために、表面が第１の凹凸面となり、かつ裏面が第２の凹凸面となった光学フィルムを設計した。具体的には、第１の凹凸面および第２の凹凸面の平均傾斜角θａをそれぞれ３°とし、第１の凹凸面および第２の凹凸面の局部の平均間隔Ｓをそれぞれ５０μｍとし、第１の凹凸面および第２の凹凸面の算術平均粗さＲａをそれぞれ０．３μｍとし、第１の凹凸面および第２の凹凸面を構成する凹凸の屈折率をそれぞれ１．５１５とした。そして、第１の凹凸面と第２の凹凸面との平均離間距離を、第２の凹凸面に光を入射させたときの集光距離の０．２９倍に設定し、第１の凹凸面に対する第２の凹凸面の位置を変えながら、第１の凹凸面から出射する光の拡散特性をシミュレーションした。ここで、図５および図６における「０％」とは、第１の凹凸面における凹凸に対する第２の凹凸面における凹凸の位置が光学フィルムの厚さ方向において完全に一致している場合を表しており、「２０％」、「４０％」、「６０％」、「８０％」とは、第１の凹凸面における凹凸に対する第２の凹凸面における凹凸の位置が光学フィルムムの厚さ方向において２０％、４０％、６０％、８０％ずれている場合を表しており、「１００％」とは、第１の凹凸面における凹凸に対する第２の凹凸面における凹凸の位置が光学フィルムの厚さ方向において完全にずれている場合（第１の凹凸面における凹凸の凸部の中心位置と、第２の凹凸面における凹凸の谷の位置とが一致している場合）を表している。なお、上記式（８）から第２の凹凸面に光を入射させたときの集光距離を求めると、１．４０４μｍであった。

＜実施例２＞
実施例２においては、第１の凹凸面と第２の凹凸面との平均離間距離を集光距離の０．４３倍としたこと以外は、実施例１と同様の条件によって拡散特性をシミュレーションした。

＜実施例３＞
実施例３においては、第１の凹凸面と第２の凹凸面との平均離間距離を集光距離の０．７１倍としたこと以外は、実施例１と同様の条件によって拡散特性をシミュレーションした。

＜実施例４＞
実施例３においては、第１の凹凸面と第２の凹凸面との平均離間距離を集光距離の１．００倍としたこと以外は、実施例１と同様の条件によって拡散特性をシミュレーションした。

＜比較例１＞
比較例１においては、第１の凹凸面と第２の凹凸面との平均離間距離を集光距離の１．２９倍としたこと以外は、実施例１と同様の条件によって拡散特性をシミュレーションした。

＜比較例２＞
比較例２においては、第１の凹凸面と第２の凹凸面との平均離間距離を集光距離の１．５７倍としたこと以外は、実施例１と同様の条件によって拡散特性をシミュレーションした。

＜比較例３＞
比較例３においては、第１の凹凸面と第２の凹凸面との平均離間距離を集光距離の２．１４倍としたこと以外は、実施例１と同様の条件によって拡散特性をシミュレーションした。

以下、結果について述べる。図５（ａ）〜（ｄ）は実施例１〜４に係る光学フィルムの拡散特性を示すグラフであり、図６（ａ）〜（ｃ）は比較例１〜３に係る光学フィルムの拡散特性を示すグラフである。図６（ａ）〜（ｃ）に示されるように、比較例１〜３においては、第１の凹凸面と第２の凹凸面との平均離間距離が第２の凹凸面に光を入射させたときの集光距離を超えている、すなわち上記（１）を満たしていないので、第１の凹凸面を構成する凹凸と第２の凹凸面を構成する凹凸の位置関係によっては、不連続な拡散特性が見られることが確認された（図４中の比較例１における８０％、１００％のときの拡散特性、比較例２における６０％、８０％、１００％のときの拡散特性、比較例３における全ての拡散特性参照）。これに対し、図５（ａ）〜（ｄ）に示されるように、実施例１〜４においては、第１の凹凸面と第２の凹凸面との平均離間距離が第２の凹凸面に光を入射させたときの集光距離以下となっている、すなわち上記式（１）を満たしているので、第１の凹凸面を構成する凹凸と第２の凹凸面を構成する凹凸がどのような位置関係であっても、連続的な拡散特性が得られることが確認された。

１０…液晶表示装置
２０…面光源装置
３０…液晶表示素子
３０Ａ…表面
３０Ｂ…裏面
４０…第１の偏光板
４１…第１の光学フィルム
４１Ａ…第１の凹凸面
４２…第１の偏光子
５０…第２の偏光板
５１…第２の光学フィルム
５１Ａ…第２の凹凸面
５２…第２の偏光子
６０…液晶セル

Claims (5)

1. 第１の偏光板と、第２の偏光板と、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板との間に配置された液晶セルとを備える液晶表示素子であって、
   前記第１の偏光板が、前記液晶表示素子の表面をなす第１の凹凸面を有する第１の光学フィルムと、前記第１の光学フィルムより液晶セル側に配置された第１の偏光子とを備え、
   前記第２の偏光板が、前記液晶表示素子の裏面をなす第２の凹凸面を有する第２の光学フィルムと、前記第２の光学フィルムより液晶セル側に配置された第２の偏光子とを備え、
   前記第１の凹凸面および前記第２の凹凸面が同一形状であり、
   前記第１の凹凸面を構成する凹凸および前記第２の凹凸面を構成する凹凸が同一の屈折率を有し、
   前記第２の凹凸面の平均傾斜角をθａ[°]とし、前記第２の凹凸面の局部山頂の平均間隔をＳ[μｍ]とし、前記第２の凹凸面を構成する前記凹凸の屈折率をＮとし、前記第１の凹凸面と前記第２の凹凸面との平均離間距離をＤ[μｍ]としたとき、下記式（１）を満たすことを特徴とする、液晶表示素子。
   Ｄ≦Ｓ／（２×ｔａｎ（θａ−ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθａ）／Ｎ））） （１）
2. 前記第１及び前記第２の凹凸面の局部山頂の平均間隔Ｓが１０μｍ以上２００μｍ以下である請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 面光源装置と、前記面光源装置より観察者側に配置された請求項１又は２に記載の液晶表示素子とを備え、前記液晶表示素子の前記表面が観察者側に位置し、かつ前記液晶表示素子の前記裏面が面光源装置側に位置することを特徴とする、液晶表示装置。
4. 第１の偏光板と、第２の偏光板と、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板との間に配置された液晶セルとを備える液晶表示素子の設計方法であって、
   前記第１の偏光板が、前記液晶表示素子の表面をなす第１の凹凸面を有する第１の光学フィルムと、前記第１の光学フィルムより液晶セル側に配置された第１の偏光子とを備え、
   前記第２の偏光板が、前記液晶表示素子の裏面をなす第２の凹凸面を有する第２の光学フィルムと、前記第２の光学フィルムより液晶セル側に配置された第２の偏光子とを備え、
   前記第１の凹凸面を構成する凹凸および前記第２の凹凸面を構成する凹凸が同一の屈折率を有し、
   前記第１の凹凸面および前記第２の凹凸面が同一形状であり、
   前記第２の凹凸面の平均傾斜角をθａ[°]とし、前記第２の凹凸面の局部山頂の平均間隔をＳ[μｍ]とし、前記第２の凹凸面を構成する前記凹凸の屈折率をＮとし、前記第１の凹凸面と前記第２の凹凸面との平均離間距離をＤ[μｍ]としたとき、平均離間距離Ｄが下記式（１）を満たすように前記液晶表示素子を設計することを特徴とする、液晶表示素子の設計方法。
   Ｄ≦Ｓ／（２×ｔａｎ（θａ−ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθａ）／Ｎ））） （１）
5. 前記第２の凹凸面の最大傾斜角をθｍａｘ[°]としたとき、前記平均離間距離Ｄが下記式（２）をさらに満たすように前記液晶表示素子を設計することを特徴とする、請求項４に記載の液晶表示素子の設計方法。
   Ｄ≦Ｓ／（２×ｔａｎ（θｍａｘ−ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎθｍａｘ）／Ｎ）））（２）