(57)【要約】【課題】フィルム同士の接着力を高めつつ、視野角輝度特性を向上させる積層光学フィルムを提供する。【解決手段】積層光学フィルムにおいて、接着層を構成する接着剤と、拡散シートの拡散凹凸面もしくはプリズムシートのレンズ凹凸面との接触角が３５°以下であり、拡散シートの場合は、拡散凹凸面におけるＪＩＳ規格の十点平均高さをＲｚＪＩＳとし、凹凸頭頂から接着剤の接触端までの平均垂直距離をｔとした場合に、０．１５≦ｔ／２ＲｚＪＩＳ≦０．５の範囲であり、プリズムシートの場合は、レンズ凹凸面における凹凸頭頂から接着剤の接触端までの平均垂直距離をｔとし、凹凸頭頂から凹凸底辺までの垂直高さをｈとした場合に、０．１５≦ｔ／ｈ≦０．５の範囲であり、拡散シート及びプリズムシートの樹脂材の屈折率をｎ1とし、接着剤硬化後の屈折率をｎ2とした場合に、１／ｎ1≦０．８５≦ｎ2／ｎ1≦１の範囲である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリズムシート裏面に拡散シートが接着層を介して貼り合わされた積層光学フィルム、拡散シート裏面にプリズムシートが接着層を介して貼り合わされた積層光学フィルム、又は、互いにレンズ格子が交叉するように上下のプリズムシートが接着層を介して貼り合わされた積層光学フィルムにおいて、
接着層を構成する接着剤と、拡散シートの拡散凹凸面もしくはプリズムシートのレンズ凹凸面との接触角が３５°以下であり、
拡散シートの場合は、
拡散凹凸面におけるＪＩＳ規格の十点平均高さをＲｚＪＩＳとし、凹凸頭頂から前記接着剤の接触端までの平均垂直距離をｔとした場合に、０．１５≦ｔ／２ＲｚＪＩＳ≦０．５の範囲であり、
プリズムシートの場合は、
レンズ凹凸面における凹凸頭頂から前記接着剤の接触端までの平均垂直距離をｔとし、凹凸頭頂から凹凸底辺までの垂直高さをｈとした場合に、０．１５≦ｔ／ｈ≦０．５の範囲であり、
拡散シート及びプリズムシートの樹脂材の屈折率をｎ1とし、前記接着剤硬化後の屈折率をｎ2とした場合に、１／ｎ1≦０．８５≦ｎ2／ｎ1≦１の範囲である、
ことを特徴とする積層光学フィルム。
【請求項２】
前記接着剤は、ＵＶ硬化接着剤であり、
前記拡散凹凸面もしくは前記レンズ凹凸面に対する溶剤希釈のＵＶ硬化接着剤液の濡れ性は、θ／２法で測定される接触角が３５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の積層光学フィルム。
【請求項３】
前記拡散シートは、
拡散凹凸面におけるＪＩＳ規格の十点平均高さ（ＲｚＪＩＳ）の標準偏差（σ）が、０．１５≦σ≦０．３５の範囲であり、
拡散凹凸面におけるＪＩＳ規格の凹凸平均距離（Ｓｍ）と上記ＲｚＪＩＳの比が、０．１≦ＲｚＪＩＳ／Ｓｍ≦０．４の範囲であり、
ヘイズ値（Ｈｚ）が、Ｈｚ≧５０％であり、
拡散凹凸面の頭頂部が円弧状凸型面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層光学フィルム。
【請求項４】
前記プリズムシートは、
前記レンズ凹凸面において、
凹凸頭頂から凹凸底辺までの垂直高さ（ｈ）に対し頭頂部の振幅が２〜７μｍの範囲内で設けられ、かつ、前記接着剤の接触端までの平均垂直距離（ｔ）がランダムに変化したことを特徴とする請求項１又は２に記載の積層光学フィルム。
【請求項５】
互いにレンズ格子が交叉する前記積層光学フィルムにおいて、
上プリズムシートと下プリズムシートのレンズ格子が直交している場合、表示画面の横方向と縦方向に対し上下レンズ格子のバイアス角が同じとなり、バイアス角に関わらず各レンズの格子横断面の半値幅拡大視野角輝度特性が、表示画面の縦方向及び横方向の視野角輝度特性となり得ることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層光学フィルム。
【請求項６】
前記プリズムシートにおいて、
レンズ凹凸頭頂部は、円弧形状のＲを有する凸型面、かまぼこ形状の凸型面、半球面、多角錘凸型面、或は、頂点を有する凸形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層光学フィルム。
【請求項７】
前記拡散シート及び前記プリズムシートの樹脂材の屈折率をｎ1とし、前記接着剤硬化後の屈折率をｎ2とした場合に、０．９６≦ｎ2／ｎ1 の範囲であり、
表示画面の水平軸及び垂直軸とレンズ格子のなす角が±４５°の場合に、レンズ格子横断面の輝度半値幅拡大は各表示軸方向で均等であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層光学フィルム。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかの積層光学フィルムであって、
前記積層光学フィルムは、プリズムシートと拡散シートの２層積層シートを下レンズとし、下レンズのプリズムシートに対してレンズ格子が交叉するプリズムシートを上レンズとし、上レンズと下レンズを積層する３層構造において、
下レンズのプリズムシートのレンズ凹凸面は、上レンズのプリズムシートの裏面の接着層に接合され、
下レンズの拡散シートの拡散凹凸面は下レンズのプリズムシートの裏面の接着層に接合されたことを特徴とする積層光学フィルム。
【請求項９】
請求項１〜７の何れかの積層光学フィルムであって、
前記積層光学フィルムは、拡散シートと、上プリズムシートおよび下プリズムシートが上から順に積層され、
上プリズムシートのレンズ凹凸面は、拡散シートの裏面の接着層に接合され、
下プリズムシートのレンズ凹凸面は、上プリズムシートの裏面の接着層に接合されたことを特徴とする積層光学フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル等に用いられる光学フィルムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンの軽量化、薄型化のニーズは高まっており、それに合わせて液晶パネルの軽量化、薄型化のニーズも高まっている。
液晶パネル等に用いられるバックライトユニットは、一般的に、拡散シート、プリズムシート、導光板を物理的に積み重ねる構造である。すなわち、図４に示すように、光源１８からの光を導く導光板１３と反射板１７があり、その上に拡散シート（８ａ，８ｂ）とプリズムシート（５，６）があり、これらがバックライト部１２を構成する。プリズムシート（５，６）の上には表示部１１があり、この表示部１１は液晶セル１６の表面側と裏面側を偏光板１５で挟み込んだ構成になっている。
【０００３】
ここで、例えば、上プリズムシートと下プリズムシートが交叉配置される積層プリズムシートの場合、従来は、上プリズムシートと下プリズムシートを接着剤により貼り合わせていなかったため、熱膨張や気圧変化により、積層プリズムシートに撓みが発生するという問題があった。
【０００４】
かかる撓みを防止するために、上プリズムシートの裏面全体に粘着剤を塗布して、下プリズムシートの表面と貼り合わせるという手法が採られてきた。
しかしながら、プリズムシートは、ポリエステル基材と、アクリル系樹脂からなるプリズム状リブを有するレンズアレイで構成されるところ、上プリズムシートの裏面全体に粘着剤を塗布して下プリズムシートを貼り合わせる、すなわち、裏面全体にシームレスに貼りあわせると、下プリズムシートのプリズム状リブが接着層に埋め込まれてしまい、輝度性能が約８％以上低下してしまうという問題があった。
【０００５】
下プリズムシートのプリズム状リブが接着層に埋め込まれてしまい、輝度性能が低下するといった問題を解決する技術として、光学的特性の損失を少なくしつつ剥離強度を高めた光学積層体が知られている（特許文献１を参照）。
これは、プリズムシート表面の各プリズム状リブの頂上部に設けられた突起部が、上方に積層される光学フィルムの裏面に形成された接着層を通って裏面まで貫入して、積層されるものである。これによれば、突起部が接着層にしっかりと埋入できることから十分な接着力を有しつつ、各プリズム状リブの頂上部は接着層に埋入しないことから輝度低減の改善が図れる。しかし突起部の構造の影響から光が前方にうまく伝搬することができないため数％の輝度低減が生じる。
このように、特許文献１に開示された光学積層体は数％の輝度低減が伴うと共に、プリズム状リブの頂上部に突起部を設けることから、プリズムシートの構造が複雑であり、プリズムシートの製造コストが高くなることが容易に想定できる。また、プリズム状リブの頂上部の突起部の高さに合せて、接着層の厚みを形成する必要がある。
【０００６】
また、液晶テレビなどの大型化により、液晶ディスプレイの正面輝度だけではなく、視野角輝度を高める要請も高まっている。そのため、フィルム同士の接着力を高めつつ、視野角輝度特性を向上させる積層光学フィルムが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１３−５２４２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記状況に鑑みて、本発明は、フィルム同士の接着力を高めつつ、視野角輝度特性を向上させる積層光学フィルムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく、本発明の積層光学フィルムは、プリズムシート裏面に拡散シートが接着層を介して貼り合わされた積層光学フィルム、拡散シート裏面にプリズムシートが接着層を介して貼り合わされた積層光学フィルム、又は、互いにレンズ格子が交叉するように上下のプリズムシートが接着層を介して貼り合わされた積層光学フィルムにおいて、接着層を構成する接着剤と、拡散シートの拡散凹凸面もしくはプリズムシートのレンズ凹凸面との接触角が３５°以下である。
そして、拡散シートの場合は、拡散凹凸面におけるＪＩＳ規格の十点平均高さをＲｚＪＩＳとし、凹凸頭頂から接着剤の接触端までの平均垂直距離をｔとした場合に、０．１５≦ｔ／２ＲｚＪＩＳ≦０．５の範囲である。
また、プリズムシートの場合は、レンズ凹凸面における凹凸頭頂から接着剤の接触端までの平均垂直距離をｔとし、凹凸頭頂から凹凸底辺までの垂直高さをｈとした場合に、０．１５≦ｔ／ｈ≦０．５の範囲であり、拡散シート及びプリズムシートの樹脂材の屈折率をｎ1とし、接着剤硬化後の屈折率をｎ2とした場合に、１／ｎ1≦０．８５≦ｎ2／ｎ1≦１の範囲である。
【００１０】
プリズムシートと拡散シートが接着層を介して貼り合わされた積層光学フィルムにおいては、拡散シートの拡散凹凸面はプリズムシート裏面に接合される。また、互いにレンズ格子が交叉するように上下のプリズムシートが接着層を介して貼り合わされた積層光学フィルムにおいては、下プリズムシートのレンズアレイは、上プリズムシート裏面に接合される。これらの接着層を構成する接着剤と、拡散シートの拡散凹凸面もしくはプリズムシートのレンズ凹凸面との接触角が３５°以下とされることで、レンズアレイと接着層との接着力を高める。また、接合部においては視野角輝度特性が向上する。
拡散シートの場合、拡散凹凸面におけるＪＩＳ規格の十点平均高さをＲｚＪＩＳとし、凹凸頭頂から接着剤の接触端までの平均垂直距離をｔとした場合に、０．１５≦ｔ／２ＲｚＪＩＳ≦０．５の範囲であり、プリズムシートの場合は、レンズ凹凸面における凹凸頭頂から接着剤の接触端までの平均垂直距離をｔとし、凹凸頭頂から凹凸底辺までの垂直高さをｈとした場合に、０．１５≦ｔ／ｈ≦０．５の範囲とされることで、各々のレンズの横断方向の輝度半値角範囲の拡大と視野角内累積輝度の増加あるいは視野角内平均輝度の増加が図られ、表示パネルの表示方式の視野角特性に適合した表示装置の横方向視野角輝度特性と縦方向視野角輝度特性の最適化が図られる。
具体的には、プリズムシートと拡散シートの貼り合わせにおいては、半値幅上限はｎ2／ｎ1≧０．９６のとき１２０°である。一方、上下のプリズムシートの貼り合わせにおいては、半値幅上限はｎ2／ｎ1≧０．９６のとき約７０°である。前者と後者の半値幅下限は同じであり、前者の半値幅拡大範囲は後者の３倍以上あることから、前者の半値幅拡大作用効果が後者に比較して飛躍的に大きい。これから、本発明の積層光学フィルムは、輝度半値幅７０°以上の広視野角輝度特性を必要とする表示方式のパネルのバックライトシステムに適していると言える。
なお、本明細書において、「レンズ」および「プリズムシート」は、同義で用いている。
【００１１】
本発明の積層光学フィルムにおける接着剤は、ＵＶ硬化接着剤であり、拡散凹凸面もしくはレンズ凹凸面に対する溶剤希釈のＵＶ硬化接着剤液の濡れ性は、θ／２法で測定される接触角が３５°以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明の積層光学フィルムにおける拡散シートは、拡散凹凸面におけるＪＩＳ規格の十点平均高さ（ＲｚＪＩＳ）の標準偏差（σ）が、０．１５≦σ≦０．３５の範囲であり、拡散凹凸面におけるＪＩＳ規格の凹凸平均距離（Ｓｍ）と上記ＲｚＪＩＳの比が、０．１≦ＲｚＪＩＳ／Ｓｍ≦０．４の範囲であり、ヘイズ値（Ｈｚ）が、Ｈｚ≧５０％であり、拡散凹凸面の頭頂部が円弧状凸型面であることが好ましい。かかる構成により、拡散凹凸面の頭頂部が接着層と接着する面積が大きくとれ、接着強度の確保が図れると共に、半値幅拡大寄与率を向上できる。
【００１３】
本発明の積層光学フィルムにおけるプリズムシートは、レンズ凹凸面において、凹凸頭頂から凹凸底辺までの垂直高さ（ｈ）に対し頭頂部の振幅が２〜７μｍの範囲内で設けられ、かつ、接着剤の接触端までの平均垂直距離（ｔ）がランダムに変化したことが好ましい。これにより、広視野角化を図ると共に、視野角輝度特性の急激な変化を円滑化し、輝度ムラを改善することができる。また、視野角内累積輝度あるいは視野角内平均輝度を増加させ、表示品位の向上を図ることができる。
【００１４】
本発明の積層光学フィルムは、互いにレンズ格子が交叉する積層光学フィルムにおいて、上プリズムシートと下プリズムシートのレンズ格子が直交している場合、表示画面の横方向と縦方向に対し上下レンズ格子のバイアス角が同じであり、バイアス角に関わらず各レンズの格子横断面の半値幅拡大視野角輝度特性が、表示画面の縦方向及び横方向の視野角輝度特性となる。
【００１５】
本発明の積層光学フィルムを構成するプリズムシートにおいて、レンズ凹凸頭頂部は、円弧形状のＲを有する凸型面、かまぼこ形状の凸型面、半球面、多角錘凸型面、或は、頂点を有する凸形状の何れであってもよい。何れの形状であっても、レンズ凹凸頭頂部が接着層に適切に接合していれば、視野角輝度特性を向上させることが可能である。
【００１６】
本発明の積層光学フィルムにおいて、拡散シート及びプリズムシートの樹脂材の屈折率をｎ1とし、接着剤硬化後の屈折率をｎ2とした場合に、０．９６≦ｎ2／ｎ1 の範囲とするのが好ましい。これにより、表示画面の水平軸及び垂直軸とレンズ格子のなす角が±４５°の場合に、レンズ格子横断面の輝度半値幅拡大は各表示軸方向で均等になり、表示方式に応じて角度を調整すれば表示軸に対して最適な視野角輝度特性が得られることになり、表示方式に応じた最適な視野角拡大と共に薄型化、省電力化に寄与できる。
【００１７】
上述の本発明の積層光学フィルムにおいて、プリズムシートと拡散シートの２層積層シートを下レンズとし、下レンズのプリズムシートに対してレンズ格子が交叉するプリズムシートを上レンズとし、上レンズと下レンズを積層する３層構造において、下レンズのプリズムシートのレンズ凹凸面は、上レンズのプリズムシートの裏面の接着層に接合され、下レンズの拡散シートの拡散凹凸面は下レンズのプリズムシートの裏面の接着層に接合されたことでもよい。
拡散シートの上層が直交する２層のプリズムシートである場合には、下プリズムシート裏面と拡散シートの拡散凹凸面の間、上プリズムシート裏面と下プリズムシートのレンズアレイの間で接着剤を介した接合を行い、直交レンズの各々のレンズ横断方向の視野角輝度特性の輝度半値角範囲を拡大する。
この場合、拡散凹凸面の凹凸頭頂部の接合高さの平均値をｔdとし、また一方、下プリズムシートのレンズトップからの接合高さをｔDとすると、ｔd、ｔDは共に上・下プリズムシートの各横断方向の輝度半値幅拡大に寄与することになる。
そして、接合高さｔdとｔDを適切に設定し、上・下プリズムシート均等に横断する方向の視野角輝度特性の輝度半値角範囲の拡大と、視野角内累積輝度あるいは視野角内平均輝度の増加を図り、表示装置の横方向視野角輝度特性と縦方向視野角輝度特性の均等な最適化を図る。
なお、上レンズの屈折率と下レンズの屈折率及び接着剤硬化後の屈折率が同じとしたとき、上レンズ及び下レンズの格子横断面の視野角輝度特性の輝度半値幅の下限幅と上限幅は、プリズムレンズシートと拡散シートの貼り合せの場合と同じく、輝度半値幅拡大寄与率 Ｒ（ｒｄｐ）＝（Ｒ（ｒｄ）＋Ｒ（ｒｐ））／２となり、上レンズと下レンズが同じである。
【００１８】
本発明の積層光学フィルムは、拡散シートと、上プリズムシートおよび下プリズムシートが上から順に積層され、上プリズムシートのレンズ頂点部は、拡散シートの裏面の接着層に接合され、下プリズムシートのレンズ頂点部は、上プリズムシートの裏面の接着層に接合されたことでもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の積層光学フィルムによれば、フィルム同士の接着力を高めることでシートの撓みの発生を防止できるといった効果を有する。
また、レンズ横断方向の視野角輝度特性の輝度半値角範囲の拡大と共に、視野角内の累積輝度増加あるいは平均輝度の増加により、表示装置の広視野角化と共に表示品位向上が図れるといった効果を有する。
本発明の積層光学フィルムを、直下型またはエッジライト式の平面光源と表示パネルの間に用いた場合、視野角拡大、拡散性向上、並びに輝度向上が図れることから、積層光学シートから表示パネルに入射される視野角輝度特性の半値幅及び正面輝度を考慮し、表示パネルの表示方式に最適な広視野角輝度特性のバックライトシステムを構築することができる。すなわち、積層光学フィルムから表示パネルに入射される視野角輝度特性の輝度半値幅とそれに伴うカットオフ角（θｃａ：輝度半値幅×３／４）をそれぞれ下限半値幅と下限カットオフ角として、拡大半値幅θｗ及び正面輝度低減率並びに拡大半値幅内平均輝度向上率Ｒａの比較評価を行って、表示パネルの表示方式に最適な広視野角輝度特性のバックライトシステムを得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】拡散シートの表面と接着層が接合された場合の積層光学フィルムの断面模式図
【図２】プリズムシートの表面と接着層が接合された場合の積層光学フィルムの断面模式図
【図３】実施例１の積層光学フィルムの斜視図
【図４】実施例１の積層光学フィルムの断面模式図（１）
【図５】実施例１の積層光学フィルムの拡大断面図
【図６】実施例１の積層光学フィルムの断面模式図（２）
【図７】実施例２の積層光学フィルムの斜視図
【図８】実施例２の積層光学フィルムの断面模式図
【図９】実施例３の積層光学フィルムの斜視図
【図１０】実施例３の積層光学フィルムの断面模式図
【図１１】液晶パネルの概略構造図
【図１２】拡散シートの断面図
【図１３】プリズムシートの断面図であり、（１）は断面図、（２）は拡大断面図を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
【００２２】
まず、液晶パネルの構成について説明する。
図１１は、液晶パネルの概略構造図を示している。図１１に示すように、液晶パネルは、表示部１１とバックライト部１２から成る。バックライト部１２は、上拡散シート４、上プリズムシート２、下プリズムシート３、下拡散シート５、導光板１３、反射板１７および光源１８から成る。上拡散シート４の上には液晶パネルの表示部１１が設けられている。表示部１１は液晶セル１６の表面側と裏面側を偏光板１５で挟みこんだ構成となっており、最上部には、反射防止フィルム１４が設けられている。
【００２３】
まず、図１を参照しながら、拡散シート上に上下２層のプリズムシートを積層した場合に、フィルムの接着力と視野角輝度が向上する原理を説明する。
プリズムレンズシートと拡散シート及び互いにレンズ格子が交叉するプリズムシートの貼り合せにおいて、プリズムシートの裏面に溶剤希釈したＵＶ硬化接着剤液を塗布し、未乾燥から半乾燥状態で拡散凹凸面及びレンズ凹凸面を貼り合わせ、乾燥後ＵＶ硬化して仕上げる。ＵＶ硬化後の拡散凹凸面及びレンズ凹凸面と接着剤との接触角は、３５°以下であり、所定の接着強度を得る。
各凹凸面における凹凸頭頂から接着剤接触端までの平均垂直距離t、拡散面のＪＩＳ規格十点平均高さＲｚＪＩＳ、レンズの高さｈ、プリズムシート樹脂の屈折率をｎ１、接着剤硬化後の屈折率をｎ２としたとき、屈折率の比ｎ２／ｎ１を１／ｎ１≦０．８５≦ｎ２／ｎ１≦１の範囲とし、レンズ格子横断面出射光の視野角輝度特性の輝度半値幅上限幅と下限幅を設定し、ｒｄ＝ｔ／２ＲｚＪＩＳおよびｒｐ＝ｔ／ｈとして場合に、０．１２≦ｒｄ、ｒｐ≦０．５の範囲とする。
これにより、下限から上限の間で半値幅拡大幅を決定する寄与率Ｒ(ｒｄ)及びＲ（ｒｐ）を設定し、レンズ格子横断面の視野角輝度特性の半値幅拡大を図り、半値幅拡大率（拡大半値幅／下限半値幅）と半値幅拡大に伴う正面輝度低減率の積（Ｒａ）を大きくすることによって、半値幅内の平均輝度の向上を図る。
【００２４】
レンズ裏面に貼り合わせる拡散シートとして、サンドブラストによる粗面形成したものを実施例として用いるが、本発明は実施例の拡散シートに制限されるものではなくＪＩＳ規格十点平均高さＲｚＪＩＳとその標準偏差が求められるすべての拡散シートに適用できる。球形粒子サンドブラストによる樹脂成型凹凸粗面からなる拡散シートの凹凸形状はＪＩＳ規格十点平均高さＲｚＪＩＳと凹凸平均距離Ｓｍを円弧の高さと弦長とした形状とみなされる。
【００２５】
図１２は、拡散シートの断面図を示している。図１２に示すように、拡散シート５の拡散層５ａの凹凸は、ランダムに設けられている。すなわち、高さｈ（１〜１７）には、あらゆる高さが存在し、また、間隔ｓ（１〜１７）も、あらゆる間隔が存在する。高さｈ（１〜１７）は、いずれも１０μｍ以下であり、また、間隔ｓ（１〜１７）を合計した距離は１４０μｍである。
【００２６】
図１に示すように、円弧形状表面から出光の拡散光の中で上層プリズムシート裏面に入射し、ベースフィルム層透過後プリズムシート底面に入射、プリズムシート底面法線となす角αとする。拡散面が空気と接している拡散光のプリズムシート底面入射光αａ≦ＡＳＩＮ（１／ｎ１）＝θ１（ここで、ＡＳＩＮはarcsinを示しており、以下同じである）、屈折率ｎ２の接着剤に接している拡散光のレンズ底面入射角αｓ≦ＡＳＩＮ（ｎ２／ｎ１）となる。θ１はプリズムシートの空気に対する全反射角である。下記数１を示す。
【００２７】
（数１）
１／ｎ１ ≦ ０．８５ ≦ ｎ２／ｎ１ ≦ １
αａ ≦ αｓ ≦ ９０°
【００２８】
プリズムシートの格子横断方向の出射光の視野角輝度特性の輝度が極小になるカットオフ角は空気層出射の拡散光のレンズ底面入射光±ＡＳＩＮ（１／ｎ１）に対するレンズ横断方向出射光の視野角輝度特性カットオフ角±θｃａ、接合する接着層内出射の拡散光のプリズムシート底面入射光±ＡＳＩＮ（ｎ２／ｎ１）に対するレンズ格子横断方向の出射光の視野角輝度特性カットオフ角±θｃｗである。プリズムシート底面入射光に対しプリズムシート出射光の視野角輝度特性の輝度が極小になるカットオフ角に関して空気が接している拡散光ａ−ａのカットオフ角θｃａ、屈折率ｎ２の接着層接合内の拡散光ｂ−ｂ及びＡＢ辺全反射角内のｂ’−ｂ’のカットオフ角θｃｗは、下記数２に示すとおりである。
【００２９】
【数２】
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【００３０】
プリズムシートの出射光の視野角輝度特性は、そのカットオフ角の範囲で余弦関数近似ができる。下限カットオフ角θｃａ及び上限カットオフ角θｃｗの視野角輝度特性は、正面輝度をそれぞれＢａ（０）、Ｂｗ（０）として、下記数３で表すことができる。
【００３１】
【数３】
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【００３２】
輝度半値幅はそれぞれ±２θｃａ／３及び±２θｃｗ／３の幅となり、レンズが全て空気で覆われたところの出射光の下限半値幅θａｈ＝４θｃａ/３、接着剤で覆われたところの出射光の上限半値幅θｓｈ＝４θｃｗ／３となる。
拡散シート凹凸面から出射し、レンズ底面に入射し、レンズ横断面出射光の内接着層で覆われた拡散面から出射した拡散光の割合、即ち広視野角輝度特性の半値幅拡大に寄与する率Ｒ（ｒｄ）は、下記数４で示すとおりである。
【００３３】
（数４）
Ｒ（ｒｄ）＝（１−ｅｘｐ（−ｒｄ２／２σ２））
ｒｄ＝ｔ／２ＲｚＪＩＳ
σ＝ＲｚＪＩＳ標準偏差／ＲｚＪＩＳ
【００３４】
半値幅θｗに拡大し、その拡大率はθｗ／θａｈとなる。半値幅θｗは下記数５で示すとおりであり、得られる半値幅拡大視野角輝度特性Ｂｗ（θ）は、下記数６で表すとおりである。
【００３５】
（数５）
θｗ＝（θｓｈ−θａｈ）Ｒ（ｒｄ）＋θａｈ
【００３６】
（数６）
Ｂｗ（θ）＝（１−Ｒ(ｒｄ)）Ｂａ（θ）＋Ｂｎ（θ）
【００３７】
カットオフ角内の積算光量保存の関係より、拡大半値幅及び正面輝度低減率は下記数７で表され、半値幅拡大視野角輝度特性Ｂ（θ）の正面輝度低減率は、下記数８により求められる。また、半値幅内の平均輝度及びカットオフ角内積算光量の向上を表す半値幅拡大率と正面輝度低減率の積Ｒａは、下記数９に示すようになる。
【００３８】
【数７】
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【００３９】
【数８】
2017138562.tif 000006
【００４０】
【数９】
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【００４１】
以上の式から、レンズ格子横断面の輝度半値幅拡大率と正面輝度低減率、それらの率の積Ｒａを求め、半値幅内の平均輝度及びカットオフ角内積算光量が向上する度合いを得る。レンズ格子側についてはレンズ作用がないので、出射光の輝度半値幅は上限幅θｓｈ となる。０．９６≦ｎ２／ｎ１においてはθｓｈ＝１２０°である。さらに正面輝度は低下しない。したがって、輝度半値幅拡大及び正面輝度低減は、横断面と格子側の平均となる。
また、表示画面の水平軸及び垂直軸とレンズ格子がなす角が±４５°の場合、輝度半値幅拡大は各表示軸方向で均等となる。また、レンズ格子が表示軸と±４５°内の角度で上記平均輝度半値幅から１２０°の範囲で拡大できる。レンズ格子が表示画面の水平軸に平行の場合、水平軸の輝度半値幅は１２０°であり、垂直軸の輝度半値幅はθｗである。表示方式に応じて角度を調整すれば表示軸に対して最適な視野角輝度特性が得られる。これらの調整により、正面輝度についても横断方向における輝度低減を５０％回復でき、表示方式に応じた最適な視野角拡大と共に薄型化、省電力化に寄与できることになる。
【００４２】
また、上述の拡散面を接着積層したプリズムシートを下プリズムシートとしてレンズ格子が交叉する上プリズムシートを積層し、上プリズムシート裏面に下プリズムシート表面を前記同様に貼り合わせ接着する。下プリズムシート表面と接着剤の接触角は３５°以下で所定の接着強度を得る。下プリズムシート頂点から接触端までの垂直距離ｔと下プリズムシートのレンズの高さをｈとし、その比ｒｐ＝ｔ／ｈ、上プリズムシートの屈折率を下プリズムシート屈折率と同じｎ１、接着剤硬化後の屈折率をｎ２としたとき、屈折率の比ｎ２／ｎ１及び１／ｎ１≦０．８５≦ｎ２／ｎ１≦１を上記と同一とする。上プリズムシートの寄与率および下プリズムシートの寄与率Ｒ（ｒｄｐ）および上下のプリズムシートのレンズ格子横断面の視野角輝度特性の拡大輝度半値幅θｗ、及び、平均正面輝度低減率は、下記数１０で示すとおりである。なお、ｎ２／ｎ１≧０．９６のとき、θｃｗ＝９０°、θｓｈ＝１２０°である。
【００４３】
【数１０】
2017138562.tif 000008
【００４４】
図１３は、プリズムシートの断面図であり、（１）は断面図、（２）は拡大断面図を示している。図１３（１）に示すように、下プリズムシートのレンズアレイ３ａにおいて、頂点Ａ，ＢおよびＣによって構成されるレンズ山は、上プリズムシートのベースフィルム層２ｂの裏面の接着層６ａに接合されている。
図１３（２）は、図１３（１）における部位Ｆ２を拡大して示した断面図である。図１３（２）に示すように、接触角Ｇ２は２０°、接触角Ｇ３は２１°となっている。
【００４５】
次に、上プリズムシートと下プリズムシートを積層する２層の光学フィルムの場合について説明する。図２は、プリズムシートの表面と接着層が接合された場合の積層光学フィルムの断面模式図を示している。図２に示すように、上下プリズムシートの格子横断面の出射光のカットオフ角について、プリズムシート底面入射光αａ≦ＡＳＩＮ（１／ｎ１）＝θ１内の空気に接したところの光線ａ−ａの出射光視野角輝度特性の輝度極小になる下限カットオフ角θｃａｐ及び接着剤に接したところの光線ｂ−ｂ’の出射光の視野角輝度特性の輝度極小になる上限カットオフ角θｃｗｐは、下記数１１に示すようになる。
なお、図２において、θ１はプリズムシートの空気に対する全反射角を示している。
【００４６】
【数１１】
2017138562.tif 000009
【００４７】
下限半値幅θａｈｐは下記数１２に表され、上限半値幅θｓｈｐ下記数１３に表される。また、半値幅拡大寄与率Ｒ（ｒｐ）は下記数１４に表され、拡大半値幅θｗｐは下記数１５に表される。正面輝度低減率は下記数１６に表され、正面輝度低減率の積Ｒａは下記数１７に表される。
【００４８】
（数１２）
θａｈｐ＝４θｃａｐ／３
【００４９】
（数１３）
θｓｈｐ＝４θｃｗｐ／３
【００５０】
（数１４）
Ｒ（ｒｐ）＝ｒｐ（２−ｒｐ）
【００５１】
（数１５）
θｗｐ＝(θｓｈｐ−θａｈｐ)Ｒ（ｒｐ）＋θａｈｐ
【００５２】
【数１６】
2017138562.tif 000010
【００５３】
【数１７】
2017138562.tif 000011
【００５４】
液晶表示装置の表示パネルの表示方式にはＴＮ（Twisted Nematic）、ＶＡ（Vertical Allignment）、ＩＰＳ（In Plane Switching）等とそれらの進化した方式がありそれぞれ視野角特性が異なる。本発明はそれぞれの方式を採用した表示装置のバックライトシステムとして最適な広視野角輝度特性の表示を提供できる。
【００５５】
下記表１および表２では、拡散シートとして十点平均高さ（ＲｚＪＩＳ）の標準偏差（σ）が０．２１、プリズムシートとして頂角（θｔ）が９０°、レンズピッチが５０μｍ、レンズ材の樹脂の屈折率（ｎ１）が２等辺プリズムシートを使用し、上プリズムシート、下プリズムシートおよび下拡散シートが上から順に積層され、接着剤の屈折率（ｎ２）が１．５０の場合の３層積層光学フィルムの広視野角特性の評価結果を示している。
また、比較例として、上拡散シート、上プリズムシート、下プリズムシートおよび下拡散シートが上から順に積層された４層の光学フィルムの評価結果を下記表３および表４に示している。同じく、比較例として、上拡散シート、上プリズムシート、下プリズムシートおよび広視野角輝度向上フイルムシートが上から順に積層された４層の光学フィルムの評価結果を下記表５および表６に示している。
【００５６】
【表１】
2017138562.tif 000012
【００５７】
【表２】
2017138562.tif 000013
【００５８】
上記表１および表２に示すように、上プリズムシート、下プリズムシートおよび拡散シートが上から順に積層された３層積層光学フィルムの場合は、輝度半値幅８０°であり、輝度低減率８９％以上、半値幅内平均輝度４５％向上の結果が得られた。
【００５９】
【表３】
2017138562.tif 000014
【００６０】
【表４】
2017138562.tif 000015
【００６１】
上記表３および表４に示すように、上拡散シート、上プリズムシート、下プリズムシートおよび下拡散シートが上から順に積層された４層の光学フィルムの場合、上拡散シートの出射光の視野角輝度特性の輝度の下限半値幅（θａｈ）が５１°であり、正面輝度１に対し拡大半値幅８５°以上であり、輝度低減８５％以上、半値幅内平均輝度４０％向上の結果であった。
【００６２】
【表５】
2017138562.tif 000016
【００６３】
【表６】
2017138562.tif 000017
【００６４】
上記表５および表６に示すように、上拡散シート、上プリズムシート、下プリズムシートおよび広視野角輝度向上フイルムシートが上から順に積層された４層の光学フィルムの場合、上拡散シートの出射光の視野角輝度特性の輝度の下限半値幅（θａｈ）が６０°であり、正面輝度１に対し拡大半値幅９０°以上であり、輝度低減８７％以上、半値幅内平均輝度３０％向上の結果であった。
【実施例１】
【００６５】
図３は、実施例１の積層光学フィルムの斜視図を示している。図３に示すように、積層光学フィルム１ａは、上プリズムシート２および下プリズムシート３から成り、上プリズムシート２と下プリズムシート３は、接着層６ａによって接合されている。
【００６６】
図４は、実施例１の積層光学フィルムの断面模式図を示している。図４に示すように、下プリズムシートは、レンズアレイ３ａおよびベースフィルム層３ｂから成り、ベースフィルム層３ｂ上にレンズアレイ３ａが設けられている。レンズアレイ３ａは、上プリズムシートのベースフィルム層２ｂの裏面に塗布された接着層６ａに接合されている。レンズアレイ３ａの頂角は９０°であり、レンズアレイ３ａの形状は直角二等辺三角形を呈していることから、レンズアレイ３ａのレンズの高さｈは、レンズアレイ３ａのピッチＰの１／２となっている。
【００６７】
本実施例において、ピッチＰは５０μｍであるため、レンズの高さｈは、２５μｍである。フィルムの接着力を高め、かつ、視野角輝度を向上させる。レンズアレイ３ａと接着層６ａが接合する接合高さは、高く設ければ設けるほど接着力は高くなるが、正面輝度低減が顕著となる。逆に、低く設ければ設けるほど正面輝度は向上するが、接着力が不十分となる。また、視野角輝度向上の効果も十分に得られない。そこで、レンズアレイ３ａの左辺の接合高さｔ１と右辺の接合高さｔ２の平均値が、レンズの高さｈの１５〜４０％の範囲に設けられている。本実施例では、接合高さｔ１と接合高さｔ２の平均値は７μｍとなっている。
【００６８】
図５は、図４に示す部位Ｆ１を拡大した図であり、実施例１の積層光学フィルムの拡大断面図を示している。図５に示すように、接着層６ａに用いられている接着剤は液状のものであり、レンズアレイ３ａは親水性を有するため、接合させる際に、垂れ部６０が形成されている。そのため、レンズアレイ３ａの左辺の界面と接着層６ａとの接触角Ｇ１は、略１°となっている。垂れ部６０が形成されることにより、接着力が高められ、また、視野角輝度の向上が図られることになる。
【００６９】
図６は、実施例１の積層光学フィルムの断面模式図を示している。図６に示すように、上プリズムシート２の裏面に塗布された接着層６ａに下プリズムシート３のレンズアレイ３ａが接合されることによって、接着層６ａに発生した視野角輝度向上効果がレンズアレイ３ａに影響する構造である。
なお、図６，９および１１においては、便宜上、上プリズムシート２のレンズアレイ２ａと下プリズムシート３のレンズアレイ３ａのプリズム列が同方向に並べられているように表示されているが、実際は縦横直交するように配置されている。
【００７０】
上記のような視野角輝度向上効果はレンズアレイ横断方向に対して発生し、レンズアレイ長手方向に対しては発生しない。そのため、プリズムシートが積層された光学フィルムであっても、本実施例の場合、下プリズムシート３のレンズアレイ横断方向に対しては視野角輝度向上効果が発生するが、上プリズムシート２のレンズアレイ横断方向に対しては視野角輝度向上効果が発生しない。
【実施例２】
【００７１】
図７は、実施例２の積層光学フィルムの斜視図を示している。図７に示すように、積層光学フィルム１ｂは、上拡散シート４，上プリズムシート２および下プリズムシート３から成り、上拡散シート４と上プリズムシート２は接着層６ｂによって接合されている。また、上プリズムシート２と下プリズムシート３も接着層６ａによって接合されている。
なお、積層光学フィルム１ｂには、さらに下層に下拡散シートを設けてもよい。積層光学フィルム１ｂの下層に下拡散シートを設けた場合、積層光学フィルム１ｂと下拡散シートとは、接着層によって接合されてもよいし、接合されなくてもよい。その理由は、接合されなくても、積層光学フィルム１ｂのみによって十分な視野角輝度向上効果が得られるからである。
【００７２】
図８は、実施例２の積層光学フィルムの断面模式図を示している。図８に示すように、上拡散シート４の裏面に塗布された接着層６ｂに上プリズムシート２のレンズアレイ２ａが接合されることによって、接着層６ｂに発生した視野角輝度向上効果がレンズアレイ２ａに影響することになる。また、上プリズムシート２の裏面に塗布された接着層６ａに下プリズムシート３のレンズアレイ３ａが接合されることによって、接着層６ａに発生した視野角輝度向上効果がレンズアレイ３ａに影響する構造である。本実施例では、実施例1とは異なり、上プリズムシート２のレンズアレイ２ａについても接着層６ｂと接合されている。また、上プリズムシート２のレンズアレイ２ａと下プリズムシート３のレンズアレイ３ａは、前述したように、縦横直交するように配置されている。したがって、視野角輝度向上効果は、縦横共に発生する構造である。
【実施例３】
【００７３】
図９は、実施例３の積層光学フィルムの斜視図を示している。図９に示すように、積層光学フィルム１ｃは、上プリズムシート２，下プリズムシート３および下拡散シート５から成り、上プリズムシート２と下プリズムシート３は接着層６ａによって接合されている。また、下プリズムシート３と下拡散シート５は接着層６ｃによって接合されている。
【００７４】
図１０は、実施例３の積層光学フィルムの断面模式図を示している。図１０に示すように、上プリズムシート２の裏面に塗布された接着層６ａに下プリズムシート３のレンズアレイ３ａが接合されることによって、接着層６ａに発生した視野角輝度向上効果がレンズアレイ３ａに影響する構造である。また、下プリズムシート３の裏面に塗布された接着層６ｃに下拡散シート５の拡散層５ａが接合されることによって、接着層６ｃに発生した視野角輝度向上効果がレンズアレイ２ａに影響する構造である。
【００７５】
図１１に示したように、液晶パネルには光源１８が設けられ、発せられた光が導光板１３および反射板１７を通じて、各層に下から順に送られる。すなわち、積層光学フィルム１ｃでは、下拡散シート５，下プリズムシート３，上プリズムシート２の順に光が通過する。そして、光が下プリズムシート３を通過する際には、レンズアレイ３ａの横断方向に対しては、輝度を変化させる効果が発生するが、レンズアレイ３ａの長手方向に対しては、輝度を変化させる効果は発生せず、単に光を透過させる効果を持つに過ぎない。また、前述したように、レンズアレイ（２ａ，３ａ）は、縦横直交するように配置されている。したがって、接着層６ｃにおいて発生した視野角輝度向上効果は、最上層にある上プリズムシート２のレンズアレイ２ａにおいて初めて発生することになる。
【００７６】
（その他の実施例）
プリズムシートのレンズ山と接着層が接合される場合、プリズムシートのレンズ山は、高さが２〜７μｍの範囲内でランダムに設けられ、かつ、レンズ頂点部からレンズ辺を覆う接着層下端までのプリズムシート底辺の法線上距離がランダムに変化することでもよい。これにより、広視野角化を図ると共に、視野角輝度特性の急激な変化を円滑化し、輝度ムラを改善することができる。また、視野角内累積輝度あるいは視野角内平均輝度を増加させ、表示品位の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、液晶パネル等に用いられる光学フィルムに有用である。
【符号の説明】
【００７８】
１ａ，１ｂ，１ｃ  積層光学フィルム
２  上プリズムシート
２ａ，３ａ  レンズアレイ
２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ  ベースフィルム層
３  下プリズムシート
４  上拡散シート
４ａ，５ａ  拡散層
５  下拡散シート
６ａ，６ｂ，６ｃ  接着層
７  空気層
１１  表示部
１２  バックライト部
１３  導光板
１４  反射防止フィルム
１５  偏光板
１６  液晶セル
１７  反射板
１８  光源
６０  垂れ部
Ａ，Ｂ，Ｃ  頂点
Ｆ  部位
Ｇ  接触角
Ｐ  ピッチ
ａ  入射光
ｈ  高さ
ｓ  間隔
ｔ  接合高さ
【図１】
2017138562.tif 000018
【図２】
2017138562.tif 000019
【図３】
2017138562.tif 000020
【図４】
2017138562.tif 000021
【図５】
2017138562.tif 000022
【図６】
2017138562.tif 000023
【図７】
2017138562.tif 000024
【図８】
2017138562.tif 000025
【図９】
2017138562.tif 000026
【図１０】
2017138562.tif 000027
【図１１】
2017138562.tif 000028
【図１２】
2017138562.tif 000029
【図１３】
2017138562.tif 000030