(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明性を有する高分子樹脂シートの内部に、シート正面およびシート断面から見たときに異方性を有する形状の複数の空隙が存在し、前記複数の空隙は、シート正面から見たときに紐状の気泡、クレイズまたはクラックで形成され、シート正面から見たときには不規則な方向性を有し、かつ、シート断面から見たときには断面厚さ方向に方向性を有していることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
全ての方角に対してほぼ均一に視野選択機能を発現することを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項３】
ｘｙ平面がシート平面と一致するように選んだ球座標系の天頂角をθ、方位角をφと定義したとき、任意の方位角φにおいて、θ＝０°で入射する５８０ｎｍ波長光の光透過率が５０％以上、θ＝４０°で入射する５８０ｎｍ波長光の光透過率が２５％未満となることを特徴とする請求項１または２に記載の光学フィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学フィルタの製造方法であって、原料高分子樹脂シートを加圧不活性ガス雰囲気中に保持して前記原料高分子樹脂シートに不活性ガスを浸透させる工程と、前記不活性ガスを浸透させた原料高分子樹脂シートを常圧下で加熱して高分子樹脂シート内部に前記気泡、クレイズまたはクラックを形成する工程とからなることを特徴とする光学フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の入射角度により異なる光透過率を持つような光学フィルタに関する。本発明の光学フィルタは、視野選択機能を有しており、例えば、携帯電話やコンピュータなどの液晶表示において、周囲から覗き見されることを防ぐ目的で使用される覗き見防止体として利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
光の入射角度により、異なる光透過率を実現できるような光学フィルタが提案されている。従来の技術では、こうした光透過率の入射角依存性を、光透過物質と光散乱物質との適当な組み合わせにより実現している。例えば、特許文献１のように、光が透過する透明性シートと光が透過しないシートとを交互に積層することで特定方向からの光を遮断する方法や、特許文献２のように、顔料や着色料といった光散乱体を光透過シートに分散させて特定方向からの光を散乱させる方法等がある。しかし、これらの光学フィルタの製造には高度な技術が必要であることは勿論、２種以上の組成からなることによるリサイクル性の悪さが問題となっていた。
【０００３】
そこで近年、上記問題を解決する目的で、高分子樹脂内に設けられた多数のクレイズ（ひび状の空隙）を利用した光学フィルタが特許文献３において提案されている。特許文献３の光学フィルタは、高分子樹脂フィルムに機械的な歪を与えることで、フィルム表面とその内部に規則的な方向性を持つ複数のクレイズを発生させる。クレイズは光を散乱する役割を果たし、その結果、フィルムは正面から見ると透明で、斜めから見ると不透明になるといった視野選択性を持つようになる。この構成からもわかるように、クレイズを持つフィルムは、単一フィルムのみで視野選択性を有するといった特徴を持ち、そのため、製造面やコスト面、さらにはリサイクル面においても非常に優れている。
【０００４】
しかしながら、特許文献３のクレイズを持つフィルムは、その製造過程において、フィルムの幅方向に分子配向した樹脂を用いなければならない。また、特許文献４のように、無配向のフィルムを一方向に延伸することでクレイズを作る方法も提案されているが、この発明では、延伸によりフィルムが破断しないよう、より強固なフィルムを積層する必要がある。さらに、特許文献３、４のフィルムは、その製造方法の特徴により、クレイズの長手方向がフィルムの幅方向に沿って配列しているため、視野選択性が発現するのは１方向についてのみであるという欠点を有しており、上下左右あらゆる方角に対して視野選択性が求められる用途、例えば、携帯電話の覗き込み防止シート等に対しては有効ではなかった。
【０００５】
さらに、特許文献５には、プラスチックフィルムの幅方向に連続的に延び、プラスチックフィルムの厚さ方向に貫通し、かつ、プラスチックフィルムの長手方向に略等間隔に存在している複数のひび割れを有するプラスチックフィルムが少なくとも２枚の中間膜により挟持されている積層膜が、２枚の透明板状体により挟持されている透明積層体が提案されている。しかし、この透明積層体は、構造が複雑なものであった。
【０００６】
【特許文献１】特許第３６７５７５２号公報
【特許文献２】特開２００６−１６８３３５号公報
【特許文献３】特許第３１５６０５８号公報
【特許文献４】特開平１１−２３１１０８号公報
【特許文献５】特開平７−１１８０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基本的に原料樹脂と空隙のみから構成されるためリサイクル性が良く、構造が簡単で容易に製造することができるとともに、あらゆる方角からほぼ均一に視野選択性を発現できるという、優れた機能を持つ光学フィルタ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】
【０００８】
本発明は、前記目的を達成するため、透明性を有する高分子樹脂シートの内部に、シート正面およびシート断面から見たときに異方性を有する形状の複数の空隙が存在し、前記複数の空隙は、シート正面から見たときに紐状の気泡、クレイズまたはクラックで形成され、シート正面から見たときには不規則な方向性を有し、かつ、シート断面から見たときには断面厚さ方向に方向性を有していることを特徴とする光学フィルタを提供する。
【０００９】
本発明の光学フィルタは、次の２つの工程により容易に製造することができる。すなわち、原料樹脂シートに不活性ガスを浸透させる工程と、前工程により不活性ガスが浸透した樹脂シートを常圧下で加熱する工程である。加熱工程では、不活性ガスの運動により樹脂シート内部に複数の空隙が形成される。このとき、上記空隙は、シートに対して垂直に入射した光の散乱は小さく、シートに対して斜めから入射した光の散乱は大きくなるような形状と配置をもって存在する。これにより、上記シートは、いわゆる視野選択性と呼ばれる機能を持ち合わせるが、さらに、本発明の光学フィルタは、シートの持つ視野選択性が一方向のみならず、あらゆる方角（後述する方位角φ）に対してほぼ均一に発現する。これは、シート正面から見た場合の空隙の方向が不規則な向きで配列しているためであり、この不規則性が無ければ、本発明における光学フィルタの特徴は発現しない。本発明の光学フィルタでは、図１、図２に模式的に示すように、上述した空隙１０は、シート１２の正面および断面から見たときに異方性を有する形状であり、かつこれら空隙１０が、シート１２の正面から見たときには不規則な方向性をもって複数個存在し、シート１２の断面から見たときには断面厚さ方向に方向性をもって複数個存在している。
【００１０】
上記理由により、本発明の光学フィルタは、全ての方角に対してほぼ均一に視野選択機能を発現する。これは、言い換えれば、図３に示すように、ｘｙ平面がシート１２の平面と一致するように選んだ球座標系の天頂角をθ、方位角をφと定義したとき、例えば、θ≒０°または小さい入射角θの光に対しては高い透過率を、大きい入射角θの光に対しては低い透過率を、φの値に関わらず実現できることを意味する。
【００１１】
本発明の光学フィルタを、例えば携帯電話等の液晶画面用の視野選択性シートに適用する場合、θ＝０°で入射する５８０ｎｍ波長光の光透過率は５０％以上、θ＝４０°で入射する５８０ｎｍ波長光の光透過率は２５％未満であることが好ましい。目視による評価によれば、５８０ｎｍ波長光に対するシートの光透過率が５０％以上あるときには液晶表示の認識が可能だが、５０％未満では表示の認識にストレスを感じるようになる。さらには２５％未満では表示の認識は困難となる。この事実と、角度θ＝４０°程度で覗き込みを防止できる事実とから、上述の光入射角と光透過率の関係が決定される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光学フィルタは、あらゆる方角（方位角）に対してほぼ均一に視野選択機能を発現するとともに、単一樹脂からなるため製造が容易で、リサイクル性にも優れている。また、視野選択性を発現する空隙はシート内部に存在するため、シート表面の円滑さが失われない。さらに、本発明においては、光学フィルタの製造条件を適当に選ぶことで、視野選択性を保ちつつ光透過率の波長依存性が極めて小さい光学フィルタの製造が可能である。このような光学フィルタは透過光が無色であることから、液晶画面用の覗き込み防止シート等の用途には最適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る光学フィルタの詳細について説明する。本発明の光学フィルタに用いる樹脂としては、透明性のあるものであれば特に限定されないが、例えば、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリサルフォン等の非晶性樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリエーテルサルフォンが特に好ましい。なお、樹脂は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００１４】
本発明においては、特性に影響を及ぼさない範囲で、原料樹脂に結晶化核剤、結晶化促進剤、気泡化核剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、光安定剤、蛍光増白剤、顔料、染料、相溶化剤、滑剤、強化剤、難燃剤、架橋剤、架橋助剤、可塑剤、増粘剤、減粘剤等の各種添加剤を配合してもよい。また、得られた光学フィルタに、上記添加剤を含有する樹脂層を積層してもよいし、上記添加剤を含有する塗料を塗布してもよい。
【００１５】
本発明の光学フィルタを製造する方法は特に限定されないが、原料樹脂シートを加圧不活性ガス雰囲気中に保持して原料樹脂シートに不活性ガスを浸透させる工程と、不活性ガスを浸透させた原料樹脂シートを常圧下で加熱してシート内部に空隙を形成する工程とからなる方法により製造することができる。量産を考える場合、例えば次のような方法を用いることが好ましい。まず、原料樹脂からなるシートを作製し、このシートとセパレータとを重ねてロールを形成する。次に、このロールを加圧不活性ガス雰囲気中に保持することでシートにガスを浸透させ、さらにガスが浸透したシートを常圧下で適切な温度で加熱する。以上の方法により、本発明における光学フィルタの量産が可能である。
【００１６】
原料樹脂シートの厚みとしては、５０〜１０００μｍが好ましく、より好ましくは１００〜８００μｍ、特に好ましくは１５０〜５００μｍである。原料樹脂シートの厚みが５０μｍ未満であると、シート内部に十分な空隙が形成されず、得られる光学フィルタが本発明光学フィルタの特性を発現しないことがある。原料樹脂シートの厚みが１０００μｍを超えると、不活性ガスがシート全体に浸透するまでの時間が長くなり、工業的に不向きである。
【００１７】
原料樹脂シートに浸透させる不活性ガスとしては、ヘリウム、窒素、二酸化炭素、アルゴンまたはこれらの２種以上の混合ガス等が挙げられるが、樹脂への浸透性（浸透時間、溶解度）を考慮すると、二酸化炭素を用いることが特に好ましい。
【００１８】
不活性ガスの原料樹脂シートへの浸透量については、本発明光学フィルタの機能が発現すれば特に限定されない。ここで、ガス浸透量Ｃは、
Ｃ＝（Ｗｇ／ＷＰ）×１００［ｗｔ％］  …（１）
に示すように、もとの原料樹脂の重量ＷＰに対する原料樹脂に溶解した不活性ガス重量Ｗｇの百分率により定義される量である。
【００１９】
本発明光学フィルタの機能を発現するために必要なガス浸透量は、用いる不活性ガスや原料樹脂の種類によっても異なるが、例えば、不活性ガスとして二酸化炭素、原料樹脂としてポリエーテルサルフォンを使用した場合には、ガス浸透量は１５ｗｔ％以上が好ましく、より好ましくは１７ｗｔ％以上、さらに好ましくは１９ｗｔ％以上である。これよりガス浸透量が少ないと、樹脂シート内部に十分な空隙が形成されず、本発明光学フィルタの特性は発現しないことがある。
【００２０】
不活性ガスを原料樹脂に浸透させる温度や圧力は、上記のガス浸透量を満足すれば特に限定されないが、例えば、不活性ガスとして二酸化炭素、原料樹脂としてポリエーテルサルフォンを使用した場合には、−４０℃において１．０ＭＰａの加圧条件下でガス浸透を行うと、飽和浸透量は２０ｗｔ％以上となり、上記のガス浸透量が達成できる。また、機械的に圧力を加えるなどして上記ガス浸透量を達成してもよい。
【００２１】
次に、加圧不活性ガス雰囲気中でガスを浸透させた樹脂シートの加熱を行う。これによりシート内部には複数の空隙が形成され、シートは本発明における光学フィルタの特性を発現する。加熱温度は、用いる不活性ガスや原料樹脂の種類、光学フィルタの使用目的によっても異なるが、基本的には原料樹脂の熱分解温度以下で行えばよく、特に、原料樹脂のガラス転移温度以下で行うのが好ましい。ガラス転移温度以上で加熱を行うと、原料樹脂シートの軟化のため、作製されたシートの外観が悪くなり、商業的に良い光学フィルタは得られない。一方、加熱温度の下限値も存在し、その温度を下回るとシートの視野選択性は得られない。一般に、シートの光透過率を重視する場合には低い加熱温度を、シートの高い視野選択性を望む場合には、高い加熱温度を選択するとよい。例えば、二酸化炭素ガスの浸透量が２２ｗｔ％のポリエーテルサルフォンシートを、携帯電話の液晶画面用視野選択性光学フィルタに適用する場合には、加熱温度として２２３℃以下が好ましく、より好ましくは５０〜１５０℃、さらに好ましくは７０℃〜１１０℃である。
【００２２】
樹脂シート内部に形成される空隙の形状や配置については、シートがあらゆる方角に対して視野選択性を発現するものであれば特に限定されない。ここで空隙は、樹脂内に形成された気泡、クレイズ（ひび状の空隙）、クラック（裂け目状の空隙）からなる。あらゆる方角に対して視野選択性を発現するための空隙の形状および配置としては、シート正面から見たときに、紐状（直線状、曲線状、波線状等）の異方性を有する空隙が、不規則な向きをもって複数個存在している場合が挙げられる（図１参照）。なお、ここで紐状という表現は、シート正面から観察したときの形状を表現しており、シート厚み方向に対して幅がないという意味ではない。実際、本発明における光学フィルタを、シート平面に対して平行に切削してその断面を観察すると、複数の細長い紐状の空隙があらゆる方角を向いて存在していることが確認できる。ただし、紐状という表現は、シート正面から観察したときの形状を現しており、したがって、シート厚み方向に対してはある程度の幅を有していても構わない。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明における光学フィルタの実施例について説明するが、これは代表的なものを示したものであり、本実施例により本発明が限定されるものではない。始めに実施例、比較例における測定項目について説明した後、実施例、比較例を示す。
【００２４】
（光透過率測定）
瞬間マルチ分光計（大塚電子社製：ＭＣＰＤ−１０００）を用いて光透過率を測定した。この場合、図４に示すように、光源１４からサンプルシート１６に対して入射角θで可視光を入射させ、サンプルシート１６を挟んで入射光１８と一直線上に並ぶように配置された受光器２０で、透過光２２の光強度Ｉ（θ）を測定した。光源１４からサンプルシート１６までの距離Ｌ１とサンプルシート１６から受光器２０までの距離Ｌ２はいずれも５ｍｍとした。このとき、入射角θにおけるシートの光透過率Ｔ（θ）を
Ｔ（θ）＝［Ｉ（θ）／Ｉ０（θ）］×１００［％］  …（２）
によって定義した。ここで、Ｉ０（θ）は光源と受光器との間にサンプルシートを置かずに測定した場合の光強度である。（２）式におけるＴ（θ）は、平行光線光透過率に対応している。
【００２５】
（視野角の評価）
図５に示すように、携帯電話（カシオ計算機社製：Ａ５５１２ＣＡ）２４の表画面２６上にサンプルシート２８を貼り合わせ、角度θ方向から目視で表画面２６を見たときの文字の見え方で視野角を評価した。角度θまで文字が認識できる場合、シートの視野角は（２θ）で与えられる。
【００２６】
（実施例１）
ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）シート（住友ベークライト社製：スミライトＦＳ−１３００、２５０μｍ厚、比重１．３７）を容積３００ｍｌの圧力容器に入れ、この圧力容器に炭酸ガス６０ｇを注入した後、−４０℃に設定した低温恒温槽に圧力容器ごと入れて２０時間放置した。このときのシートのガス浸透量は２２ｗｔ％であった。次に、圧力容器からシートを取り出し、９０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間投入してシートを加熱した。このシートの光透過率測定の結果を図６に、視野角の評価を表１に示す。
【００２７】
（実施例２）
実施例１と同じＰＥＳシートを容積３００ｍｌの圧力容器に入れ、実施例１と同様な条件でシートにガスを浸透させた。次に、圧力容器からシートを取り出し、１１０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間投入してシートを加熱した。加熱後のシートの光透過率測定の結果を図７に、視野角の評価を表１に示す。
【００２８】
（実施例３）
実施例１で作製したシートを用いて、視野選択性の方位角φ依存性を光透過率測定にて評価した。ただし、実施例１で光透過率を測定した際のシート平面の向きを基準（φ＝０°）とし、そこからシート平面に対して垂直な軸を中心に反時計周りにφ＝４５°回転、φ＝９０°回転させたときのシートの光透過率を測定し、それぞれを比較した。結果を図８に示す。
【００２９】
（比較例１）
ポリメチルメタクリレートシート（厚み２ｍｍ）の表面を紙やすりで荒らして、５８０ｎｍ波長光における入射角０°における光透過率が２０％となるようなシートを作製した。このシートの光透過率測定の結果を図９に、視野角の評価を表１に示す。
【００３０】
（比較例２）
実施例１と同じＰＥＳシートを容積３００ｍｌの圧力容器に入れ、実施例１と同様な条件でシートにガスを浸透させた。次に、圧力容器からシートを取り出し、３０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間投入してシートを加熱した。加熱後のシートの光透過率測定の結果を図１０に、視野角の評価を表１に示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
実施例１、２で得られたシートは、シート正面から見たときに異方形状を持つ複数の直線状や曲線状の紐状の空隙が、シート正面から見たときに不規則な方向性をもって存在しているものであった。これに対し、比較例１〜３で得られたシートは、そのような性状を有するものではなかった。表１および図６〜図１０より、上記性状を有するシートは、あらゆる方位角に対してほぼ均一に視野選択機能を発現するのに対し、上記性状を有さないシートは、あらゆる方位角に対してほぼ均一に視野選択機能を発現するものではないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る光学フィルタの一例を模式的に示すシート正面から見た説明図である。
【図２】本発明に係る光学フィルタの一例を模式的に示すシート断面から見た説明図である。
【図３】本明細書で用いる球座標系を示す説明図である。
【図４】実施例における光透過率測定方法を示す説明図である。
【図５】実施例における視野角の評価方法を示す説明図である。
【図６】実施例１におけるシートの光透過率測定の結果を示すグラフである。
【図７】実施例２におけるシートの光透過率測定の結果を示すグラフである。
【図８】実施例３におけるシートの光透過率測定の結果を示すグラフである。
【図９】比較例１におけるシートの光透過率測定の結果を示すグラフである。
【図１０】比較例２におけるシートの光透過率測定の結果を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
0005041420.tif 000004
【図３】
0005041420.tif 000005
【図４】
0005041420.tif 000006
【図５】
0005041420.tif 000007
【図６】
0005041420.tif 000008
【図７】
0005041420.tif 000009
【図８】
0005041420.tif 000010
【図９】
0005041420.tif 000011
【図１０】
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