(57)【要約】【課題】プリズム列と遮光部が交互に配列した視野角制御層を有する光学シートであって、遮光部として、内部に空気層を存在させたものを製造する。【解決手段】プリズム列１１と溝２０が交互に配列した基材シート１０の溝形成面側からインク４１を充填することにより、プリズム列１１と遮光部４０が交互に配列した視野角制御層２を有する光学シート１であって、その遮光部４０が、溝の開口端部側がインク硬化物４１’からなり、溝の底部２３側が空気層４２からなるものを製造する。基材シート１０としては、溝２０の配列方向の断面において、溝の開口端部２２の幅が溝の底部２３の幅に対して広く形成されており、前記断面において、溝の側面が開口端部側の第１面２４と底部側の第２面２５からなる屈曲部２６を有するものを使用する。ここで、第１面２４、第２面２５が基材シートの厚さ方向Ｄとなす角をθ１、θ２とした場合に、θ１＞θ２とする。【選択図】図１
2009217165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリズム列と遮光部が交互に配列した視野角制御層を有する光学シートであって、
遮光部の配列方向の断面において、遮光部は光学シートの一面側の端部が他面側の端部に対して幅広く形成されており（以下、幅広い方の端部を広端、幅狭い方の端部を狭端という）、
前記断面において、遮光部の側面が広端側の第１面と狭端側の第２面からなる屈曲部を有し、第１面が光学シートの厚さ方向となす角をθ１、第２面が光学シートの厚さ方向となす角をθ２とした場合にθ１＞θ２であり、
遮光部は、広端側がインク硬化物からなり、狭端側が空気層からなることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
プリズム列と溝が交互に配列した基材シートの溝形成面側からインクを充填することにより、プリズム列と遮光部が交互に配列した視野角制御層を有し、その遮光部は、溝の開口端部側がインク硬化物からなり、溝の底部側が空気層からなっている光学シートを製造する方法であって、
基材シートとして、溝の配列方向の断面において、溝の開口端部の幅が溝の底部の幅に対して幅広く形成されており、
前記断面において、溝の側面が開口端部側の第１面と底部側の第２面からなる屈曲部を有し、第１面が基材シートの厚さ方向となす角をθ１、第２面が基材シートの厚さ方向となす角をθ２とした場合にθ１＞θ２であるものを使用することを特徴とする製造方法。
【請求項３】
基材シートは、溝の配列方向の断面において、溝の開口端部の側面が基材シートの厚さ方向となす角をθ３とした場合に、θ３＜θ１である請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
基材シートは、第１面が基材シートのシート面と略平行である請求項３記載の製造方法。
【請求項５】
基材シートは、屈曲部における溝幅が１〜２００μｍである請求項２〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
基材シートは、溝の深さが２０〜５００μｍ、溝の開口端部と屈曲部の距離が５〜１００μｍである請求項２〜５のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状光源素子、ディスプレイ、スクリーン等において輝度分布制御シート、光拡散シート、拡散性制御シート、覗き見防止シート、コントラスト改善シート等として用いられる光学シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＲＴディスプレイ、液晶表示装置、プラズマ表示装置、背面投写型表示装置等で光拡散シート等として用いられる光学シートとして、断面が台形のプリズム列と、断面が略Ｖ字形の遮光部を交互に配列した視野角制御層を有する光学シートであって、視野角制御層の遮光材料として低屈折率樹脂からなるインクを使用し、遮光部の構造を、断面略Ｖ字形の溝の内部に空気層を残して溝の開口部のみにインクを充填するか、あるいは溝全体にインクを充填したものとし、プリズム列と遮光部との界面の全反射を利用するものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
この視野角制御層の製造方法としては、まず、透明シートと成型用金型との間に紫外線硬化樹脂を充填し、転写成形する方法（２Ｐ成形法（Photo Polymerization process））により、断面が台形のプリズム列と断面が略Ｖ字形の溝が交互に配列している基材シートを製造し、次に、その基材シートと透光性シートとの間にインクを供給し、双方のシートを押圧ロールに通すことにより基材シートの溝にインクを充填する。
【０００４】
また、同様の視野角制御層の製造方法として、まず、断面Ｖ字形の溝が多数並列している基材シートを作製し、次に溝の並列面にインクを塗布して溝内にインクを充填し、次いで、基材シート上の余分なインクをドクター等で掻き取る方法（掻き取り印刷法）が知られている（特許文献２）。
【０００５】
この他、プリズム列と遮光部を交互に配列した視野角制御層を有する光学シートとしては、プリズム列の片面に反射層を設け、反射スクリーン用の光学シートとしたものもある（特許文献３）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３５２６０８号公報
【特許文献２】特開２００６−１７８０９２号公報
【特許文献３】特開２００６−３０１５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の全反射を利用する視野角制御層においては、光の利用効率をあげるため、遮光部には空気層を存在させることが好ましい。しかしながら、従来の光学シートでは、溝内部に空気層を残すようにして溝の開口部のみに遮光材料を充填することは困難であり、特に、遮光材料の充填量を一定にすることは極めて困難である。
【０００８】
これに対し、本発明は、プリズム列と遮光部が交互に配列した視野角制御層を有する光学シートにおいて、遮光部として、内部に空気層を存在させたものを容易に製造できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、視野角制御層の製造に用いる基材シートとして、溝に特定の屈曲部を有するものを使用すると、溝の開口端部側の溝幅の広い部分のみにインクを充填し、溝の底部側の溝幅の狭い部分には安定的に空気層を存在させられることを見出した。
【００１０】
即ち、本発明は、プリズム列と遮光部が交互に配列した視野角制御層を有する光学シートであって、
遮光部の配列方向の断面において、遮光部は光学シートの一面側の端部が他面側の端部に対して幅広く形成されており（以下、幅広い方の端部を広端、幅狭い方の端部を狭端という）、
前記断面において、遮光部の側面が広端側の第１面と狭端側の第２面からなる屈曲部を有し、第１面が光学シートの厚さ方向となす角をθ１、第２面が光学シートの厚さ方向となす角をθ２とした場合にθ１＞θ２であり、
遮光部は、広端側がインク硬化物からなり、狭端側が空気層からなることを特徴とする光学シートを提供する。
【００１１】
また、本発明は、上述の光学シートの製造方法として、プリズム列と溝が交互に配列した基材シートの溝形成面側からインクを充填することにより、プリズム列と遮光部が交互に配列した視野角制御層を有し、その遮光部は、溝の開口端部側がインク硬化物からなり、溝の底部側が空気層からなっている光学シートを製造する方法であって、
基材シートとして、溝の配列方向の断面において、溝の開口端部の幅が溝の底部の幅に対して幅広く形成されており、
前記断面において、溝の側面が開口端部側の第１面と底部側の第２面からなる屈曲部を有し、第１面が基材シートの厚さ方向となす角をθ１、第２面が基材シートの厚さ方向となす角をθ２とした場合にθ１＞θ２であるものを使用することを特徴とする製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光学シートによれば、視野角制御層の遮光部の広端側がインク硬化物からなり、遮光部の狭端側が空気層となっているので、プリズム列と遮光部の界面の全反射を利用して光の拡散性の制御を行うにあたり、光の利用効率を向上させることができる。なお、溝の底部までインクが充填されていないことによる遮光性能の低下については、溝の底部近傍に充填されるインク量は開口端部近傍に充填されるインク量よりも少ないため、その影響は小さく、実際上問題にならない。
【００１３】
また、本発明の光学シートの製造方法によれば、視野角制御層の製造に用いる基材シートとして、溝の側面に特定の屈曲部を有する基材シートを使用するので、溝の底部側には空気層を残存させつつ、溝の開口端部側にのみインクを充填することが容易となり、したがって、遮光部の広端側がインク硬化物からなり、遮光部の狭端側が空気層となっている本発明の光学シートを容易に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は、同一又は同等の構成要素を表している。
【００１５】
図１は、バックライト用輝度向上シート、視野角制御シート、拡散性制御シート、コントラスト改善シート等として用いられる本発明の一実施例の光学シート１の斜視図であり、図２には、この光学シート１の製造に使用する基材シート１０の斜視図である。
【００１６】
この基材シート１０は、その片面に段面略台形のプリズム列１１と、断面略V字形の溝２０を交互にストライプ状に多数並設したものであり、光学シート１は、基材シート１０の溝２０の開口端部２２側にのみインク硬化物４１’が充填され、溝２０の底部２３側には空気層４２が存在するものとなっている。この光学シート１では、インク硬化物４１’と空気層４２からなる遮光部４０とプリズム列１１との交互の配列により視野角制御層２が構成されている。
【００１７】
図３は、基材シート１０の溝２０の配列方向の断面図である。同図に示したように、この基材シート１０の溝２０は、開口端部２２の幅が底部２３の幅に対して広く形成されている。また、溝２０の対向する側面２１には、それぞれ開口端部２２側の第１面２４と、底部２３側の第２面２５からなる屈曲部２６が形成されている。
【００１８】
この第１面２４と第２面２５は、第１面２４が基材シート１０の厚さ方向Ｄとなす角をθ１、第２面２５が基材シート１０の厚さ方向Ｄとなす角をθ２とした場合に、θ１＞θ２を満たす。したがって、同図に示したように、溝２０は、屈曲部２６から開口端部２２側は、溝２０の深さ方向に対する溝幅の広がりが大きく、屈曲部２６から底部２３側は、溝幅が急激に狭くなる。よって、図４（ａ）に示すように、基材シート１０に対し、溝２０の形成面側からインク４１を塗布して溝２０内にインク４１を充填し、次いで、基材シート１０上の余分なインク４１をドクター等で掻き取る掻き取り印刷法を行うことにより、同図（ｂ）に示すように、屈曲部２６から底部２３側には空気層４２を残存させつつ、溝２０の屈曲部２６から開口端部２２側のみにインク４１を充填することが容易となる。したがって、このインク４１を硬化させることにより、同図（ｃ）に示すように、屈曲部２６の広端４３側がインク硬化物４１’からなり、狭端４４側が空気層４２からなる遮光部４０を有する光学シート１を容易に得ることができる。
【００１９】
本発明において、溝２０の断面形状は、図５に示すように、屈曲部２６が角づけされておらず、丸められていてもよい。この場合、屈曲部２６を挟む第１面２４と第２面２５を外挿し、第１面２４の外挿線と基材シート１０の厚さ方向Ｄとがなす角をθ１、第２面２５の外挿線と基材シート１０の厚さ方向Ｄとがなす角をθ２とした場合に、θ１＞θ２が満たされるようにする。
【００２０】
溝２０の断面形状は、図６に示すように、溝２０の屈曲部２６と開口端部２２との間で側面２１を屈曲させたり、図７に示すように、湾曲させたりしてもよい。この場合、開口端部２２の側面２７が基材シート１０の厚さ方向Ｄとなす角をθ３とした場合に、θ３＜θ１とすることが好ましい。なお、屈曲部２６は溝２０内で対向する側面２１の双方に形成することが好ましいが、一方の側面に形成してもよい。
【００２１】
ここで角θ１の好ましい範囲は、４５〜９０°である。θ１が４５°より小さいと、屈曲部２６から底部２３側にもインク４１が入り込みやすくなるので、溝２０内に空気層４２を形成することが困難となる。反対に、θ１を９０°より大きくしても溝２０内に空気層４２を形成する効果は特に大きくならず、基材シート１０を成形するための金型の製造や成形性に問題が生じる場合がある。
【００２２】
また、角θ２の好ましい範囲は、３〜３０°である。θ２が３°より小さいと、光学シート１において視野角を制御する効果が小さくなったり、基材シート１０を成形するための金型の製造や成形性に問題が生じたりする場合がある。反対にθ２が３０°より大きいと、溝２０の底部２３までインク４１が充填されやすくなり、溝２０内に空気層４２を形成することが困難になる。
【００２３】
また、図６に示したように溝２０の屈曲部２６と開口端部２２との間で側面２１を屈曲させたり、図７に示したように湾曲させたりする場合には、第１面２４を基材シート１０のシート面と略平行にすることが好ましく、特にθ１を略９０°とし、図８に示す形状とすることが好ましい。
【００２４】
また、図８を参照して具体的な溝幅等を示すと、屈曲部２６における溝幅Ｗ１は１〜２００μｍとし、開口端部２２の溝幅Ｗ２はＷ１より大きくし、１０〜５００μｍとすることが好ましい。屈曲部２６における溝幅Ｗ１を１μｍより小さくすると、基材シート１０の金型の製造や成形性に問題が生じる場合があり、反対に２００μｍより大きいと、溝内に空気層４２を形成することが困難になる。また、Ｗ２が１０μｍより小さいと、屈曲部２６から開口端部２２側と屈曲部２６から底部２３側とで、溝へのインク４１の充填されやすさに差異をつけることが難しくなるため、溝内に空気層４２を形成することが困難になり、反対にＷ２が５００μｍより大きくても溝内に空気層を形成する効果は特に大きくならない。
【００２５】
溝の底部２３は、鋭角的に形成してもよいが、面取り幅Ｗ３を０．５〜５μｍ程度に面取りしてもよく、曲面に形成してもよい。
【００２６】
溝２０のピッチＷ４は、光学シート１に要求される高精細化と基材シート１０の成型用金型の耐久性や成形性の点から、５０〜５００μｍとすることが好ましい。
【００２７】
溝２０の深さＬ1については、光学シート１に要求される視野角や成形性の点から、溝２０の深さＬ1と溝２０の開口端部２２の幅Ｗ2 の比Ｌ1／Ｗ2 を２〜１０程度とし、特に２０〜５００μｍとすることが好ましい。
【００２８】
溝の開口端部２２と屈曲部２６の距離Ｌ2 は、十分に遮光できる厚みを設ける点から、５〜１００μｍとすることが好ましい。
【００２９】
基材シート１０の厚さＬ3 は、溝２０の深さＬ1 より厚ければよいが、好ましくは、溝２０の深さＬ1 の１．５以上とする。１．５倍未満であると、溝２０に沿って基材シート２０が裂けやすくなり、取り扱い性が劣る。また、溝２０の深さＬ1 を除いた基材シート１０の厚さは２ｍｍ以下とすることが好ましい。これより厚くしても、取り扱い上の基材シート１０の強度には顕著な改善は見られず、かえって、この光学シート１を使用するバックライト、表示装置等の軽量薄型化に反するので好ましくない。
【００３０】
基材シート１０の製造方法としては、例えば、押出成形、プレス成形、２Ｐ成形法（Photo Polymerization process）等を使用することができる。この場合、押出成形やプレス成形では、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、２Ｐ成形法では、透明シートの構成樹脂として、上述の樹脂の他、ポリエチレンテレフタレート樹脂等を使用することができ、光硬化性樹脂としてウレタンアクリレート系紫外線硬化性樹脂等を使用することができる。
【００３１】
基材シート１０へのインク４１の充填方法としては、図４に示した掻き取り印刷法の他、基材シート１０の溝形成面の一部に遮光材料を載せ、それを掻き取り具で塗り広げながら溝の開口端部側にのみ遮光材料を充填してもよい。これらの方法で使用する掻き取り具としては、ゴム製スキージ、金属製ドクターブレード等をあげることができる。また、ゴム製スキージのゴム硬度（JIS K6253に準ずる）は、６０〜９０程度が好ましい。
【００３２】
これらの充填方法によれば、掻き取り具の押し圧により、溝２０に対するインク４１の充填量を調整することができる。充填量は、開口端部２２がインク４１で覆われ、底部２３側に空気層４２が残存する限り、開口端部２２から充填したインクが屈曲部２６に達していなくてもよく、あるいは屈曲部２６を超えていてもよいが、充填量を安定させる点からは、溝の開口端部２２から屈曲部２６までインク４１で充填されるようにすることが好ましい。
【００３３】
インク４１としては、紫外線硬化性樹脂、溶剤系接着剤、熱硬化性樹脂等を基材として遮光性材料を含有したものを使用できる。インク４１の基材の屈折率は、プリズム列１１の屈折率よりも低くすることが好ましい。これにより、光学シート１において、インク硬化物４１’が充填されている遮光部の広端４３側でも、全反射により光の利用効率を向上させることができる。
【００３４】
インク４１中の遮光性材料としては、染料、カーボン粒子、有色顔料、白色顔料、光拡散材、金属粒子等を使用できる。特に、本発明の光学シート１を、透過型スクリーン、反射型スクリーン等に用いる場合には、遮光性材料としてカーボン粒子を用いることが好ましく、バックライト用輝度向上シート、視野角制御シート、覗き見防止シート等に用いる場合、顔料、拡散材、金属粒子などを用いることが好ましい。
【００３５】
遮光性材料が顔料やカーボン粒子である場合に、その好ましい粒径は１〜２０μｍである。これより小さいと遮光性が不十分となる場合があり、これより大きいと、粒子自身が異物のように働き、インク供給手段や掻き取り手段（図示せず）に詰まるなどの不具合が生じる場合がある。
【００３６】
インク４１中の遮光性材料の濃度は、遮光性の点からは高い方が好ましいが、遮光性材料の濃度が高すぎるとインクの塗工性が劣るので０．５〜２０重量％程度とすることが好ましい。
【００３７】
インク４１の粘度は、溝２０内に空気層４２を形成する点から比較的高粘度のものが好ましく、例えば、１０００ｍＰａ・秒以上（２５℃、Ｅ型粘度計、０．５ｒｐｍ）、特に、１５００ｍＰａ・秒以上とすることが好ましい。
【００３８】
本発明の光学シートの製造方法において、溝２０にインク４１を充填した後は、インク４１の種類に応じて、紫外線照射、乾燥、加熱等によりインク４１を硬化させて光学シート１を得る。
【００３９】
本発明の光学シートには、必要に応じて、遮光部の形成面と反対側の面に、プリズム列、レンチキュラーレンズ列等を設けてもよく、この場合に、レンチキュラーレンズ列は、遮光部４０の配置と対応させてもよい。また、本発明の光学シート１の片面又は両面に、光拡散性粒子を分散させた光学シート、着色シート、防眩シート等を配置してもよい。さらに、本発明の光学シートを反射型のシートとして用いる場合には、遮光部形成面側のプリズム列１１の表面に反射層を設けてもよい。
【００４０】
本発明の方法により得られた光学シートは、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ等のディスプレイパネルの前面に装着して、あるいは背面投写型スクリーン、反射型スクリーンとして用いることができる。その場合、光学シートの装着方向は、外光コントラストの向上、視野角制御などの目的に応じて、インクを充填した溝を、観察者側に向けたり映像光源側に向けたりすればよい。また、光学シートは、液晶ディスプレイ等のバックライトの拡散性制御シートとして用いることができる。
【実施例】
【００４１】
実施例１
ポリカーボネート樹脂を用いて押出成型法により図８の断面を有する基材シート１０を作製し、その溝に掻き取り印刷法によりインクを充填し、インクを紫外線照射により硬化させて視野角制御シートを作製した。
【００４２】
ここで、基材シート１０の表面形状の寸法及びインクの仕様は次の通りとした。
【００４３】
基材シート
屈曲部における溝幅Ｗ1 ：１２．６μｍ
開口端部の溝幅Ｗ2 ：３０μｍ
底部の面取り幅Ｗ3 ：１μｍ
溝のピッチＷ４ ：１００μｍ
溝の深さＬ1 ：８１．４μｍ
溝の開口端部と屈曲部の距離Ｌ2 ：３０μｍ
第１面が基材シートの厚さ方向となす角θ１：９０°
第２面が基材シートの厚さ方向となす角θ２：７°
開口端部の側面が基材シートの厚さ方向となす角θ３：７°
基材シートの厚さＬ3 ：３００μｍ
【００４４】
インク
遮光性材料：カーボン粒子５重量％
バインダー樹脂：ウレタンアクリレート系紫外線硬化性樹脂
粘度：２０００ｍＰａ・秒（２５℃、Ｅ型粘度計、０．５ｒｐｍ）
【００４５】
得られた視野角制御シートの断面を光学顕微鏡により観察したところ、インクは略溝の開口端部から屈曲部までの部分のみに充填されていた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の光学シートは、ディスプレイやスクリーンの輝度分布制御シート、光拡散シート、拡散性制御シート、覗き見防止シート、コントラスト改善シート等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】光学シートの斜視図である。
【図２】基材シートの斜視図である。
【図３】基材シートの溝の配列方向の断面図である。
【図４】光学シートの製造方法の説明図である。
【図５】基材シートの溝の配列方向の断面図である。
【図６】基材シートの溝の配列方向の断面図である。
【図７】基材シートの溝の配列方向の断面図である。
【図８】基材シートの溝の配列方向の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    光学シート
２    視野角制御層
１０    基材シート
１１    プリズム列
２０    溝
２１    側面
２２    開口端部
２３    底部
２４    第１面
２５    第２面
２６    屈曲部
２７    溝の開口端部の側面
４０    遮光部
４１    インク
４１’  インク硬化物
４２    空気層
４３    遮光部の広端
４４    遮光部の狭端
４５    遮光棒広端側縁部の面
Ｄ    基材シートの厚さ方向
θ１  第１面が基材シートの厚さ方向となす角度
θ２  第２面が基材シートの厚さ方向となす角度
θ３  開口端部の側面が基材シートの厚さ方向となす角度
Ｌ1   溝の深さ
Ｌ2   溝の開口端部と屈曲部の距離
Ｌ3   基材シートの厚さ
Ｗ１  屈曲部における溝幅
Ｗ２  開口端部の溝幅
Ｗ３  底部の面取り幅
Ｗ４  溝のピッチ
【図１】
2009217165.tif 000003
【図２】
2009217165.tif 000004
【図３】
2009217165.tif 000005
【図４】
2009217165.tif 000006
【図５】
2009217165.tif 000007
【図６】
2009217165.tif 000008
【図７】
2009217165.tif 000009
【図８】
2009217165.tif 000010