(57)【要約】【課題】ゴーストを低減し、生産性の良好な光学シートを提供する。【解決手段】  プリズム列１１と遮光部２０が交互に配列した視野角制御層２を有する光学シートであって、遮光部２０は、その配列方向の断面において視野角制御層２の片面側の幅が他面側の幅に対して広く、そのプリズム列側の面が、シートの厚み方向となす角度が小さい面Ａと、シートの厚み方向とのなす角が大きい面Ｂとから階段状に形成されている。【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、
遮光部は、その配列方向の断面において視野角制御層の片面側の幅が他面側の幅に対して広く、プリズム列側の面が、シートの厚み方向となす角度が小さい面と、シートの厚み方向とのなす角が大きい面とから階段状に形成されている光学シート。
【請求項２】
プリズム列と遮光部との境界が階段状である請求項１記載の光学シート。
【請求項３】
一端が他端に対して幅狭になるように階段状に突出したプリズム列が並列した光透過層を成形する金型であって、金型表面に、溝開口幅に対して溝底面幅が狭い溝が並列しており、溝側面が、溝の深さ方向となす角が小さい面と、溝の深さ方向とのなす角が大きい面とから階段状に形成されている金型。
【請求項４】
溝がロールの周方向に形成されている請求項３記載の金型。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の光学シートの製造方法であって、プリズム列が並列した光透過層を、請求項３記載の金型を用いて成形し、プリズム列同士の間の溝に遮光材料を充填し、遮光部を形成する光学シートの製造方法。
【請求項６】
光透過層を、熱可塑性樹脂の押出成形により成形する請求項５記載の光学シートの製造方法。
【請求項７】
光透過層を成形後、そのプリズム列の並列面側に遮光材料を塗布し、プリズム列の上面上の遮光材料を掻き取ることによりプリズム列同士の間の溝に遮光材料を充填し、遮光材料を固定して遮光部を形成する請求項５又は６記載の光学シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ用フィルター、視野角制御シート、光拡散シート等の光学シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
外光反射を抑制して画像のコントラストを改善したり、視野角を制御したりするディスプレイ用フィルター等の光学シートとして、透光部と遮光部を交互に配列した光学シートが知られている。このような光学シートでは、映像の高精細化に対応して、透光部と遮光部の配列ピッチは１ｍｍ以下、特に０．３ｍｍ以下にすることが望まれる。
【０００３】
また、透光部と遮光部を交互に配列した光学シートをディスプレイパネルの前面に配置すると、透光部と遮光部との界面で反射された光線が、観察者に観察されることによりゴーストと呼ばれる二重像が発生する場合がある。これに対し、ゴーストを防止する光学シートとしては、透明なシート状部材と遮光性のシート状部材とを光散乱層を介して交互に多数積層し、積層方向に対して垂直にスライスすることにより、透光部と遮光部との間に光拡散層を介在させた光学シートが知られている（特許文献１）。しかしながら、この光学シートは生産性が低い。
【０００４】
また、透明なシート状部材の表面をダイシングソーで研削することにより、溝内部表面が粗面となっている平行な溝を形成し、その溝内部に光吸収性物質又は光散乱性物質を充填し、透光部と遮光部との界面を粗面にした光学シートが知られている（特許文献２）。しかしながら、この光学シートも透明なシート状部材を１枚ずつ研削する必要があるため、生産性が低い。
【０００５】
この他、横断面略台形のプリズム列が並列した形状の樹脂シートからなる透光部を、成形型を用いて転写成形し、その後、透光部のプリズム列側表面に遮光材料を塗布し、次いで、余分な遮光材料を掻き取ることにより、図８に示すように、プリズム列１１同士の間の溝に遮光部２０ｘを形成した光学シートが知られている（特許文献３）。この光学シートは、特許文献１や特許文献２の光学シートに比して生産性が良好となる。
【０００６】
しかしながら、同図に示すように、この光学シート１ｘでは、観察者は、プリズム列１１からなる透光部１０ｘをそのまま透過してくる映像光の他に、透光部１０ｘと遮光部２０ｘとの界面で反射した映像光を観察することになるため、映像光が２重になるゴーストが生じる。
【０００７】
【特許文献１】特公昭58-47681号公報
【特許文献２】特開平9-311206号公報
【特許文献３】特開2006-178092号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図８に示した映像光のゴーストの発生を防止するには、透光部１０ｘを成形する金型にサンドブラスト、エッチング等の処理を施してその表面を粗面化し、それにより透光部１０ｘと遮光部２０ｘとの界面を粗面化することが考えられる。
【０００９】
しかしながら、金型にこれらの粗面化処理を施すと、金型が変形するなどの問題が生じる。
【００１０】
これに対し、本発明は、ゴーストを低減し、生産性の良好な光学シート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】
【００１１】
本発明者は、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を製造するにあたり、遮光部の幅を視野角制御層の片面で広く、他面で狭く形成し、かつその幅を階段状に変化させると、遮光部の幅狭側の面から大きな入射角で光学シートに入射した光が、遮光部で反射した後、反対側の面に出射することを防止でき、それによりゴーストを低減できることを見出した。
【００１２】
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、
遮光部は、その配列方向の断面において視野角制御層の片面側の幅が他面側の幅に対して広く、プリズム列側の面が、シートの厚み方向となす角度が小さい面と、シートの厚み方向とのなす角が大きい面とから階段状に形成されている光学シートを提供する。
【００１３】
また、本発明は、この光学シートのプリズム列を備えた光透過層の成形用金型として、溝開口幅に対して溝底面幅が狭い溝が並列しており、溝側面が、溝の深さ方向となす角が小さい面と、溝の深さ方向とのなす角が大きい面とから階段状に形成されている金型を提供する。
【００１４】
さらに、本発明は、この光学シートの製造方法として、プリズム列が並列した光透過層を、上述の金型を用いて成形し、プリズム列同士の間の溝に遮光材料を充填し、遮光部を形成する光学シートの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光学シートは、プリズム列と遮光部が交互に配列された視野角制御層を有し、この視野角制御層では、遮光部が、その配列方向の断面において片面側が他面側に対して幅広く、その幅が階段状に変化しているので、ゴーストの発生を低減させることができる。
【００１６】
また、本発明の金型を用いて、プリズム列が並列した光透過層を熱可塑性樹脂の押出成形により形成すると、本発明の光学シートを低コストに生産性高く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】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明の光学シートの一態様の斜視図である。この光学シート１は、ディスプレイ用フィルター、視野角制御シート、光拡散シート等として使用できる光学シート１であって、柱状のプリズム列１１と柱状の遮光部２０が交互に配列した視野角制御層２を有している。図２は、この光学シート１の、プリズム列１１と遮光部２０の配列方向の断面図（Ｘ−Ｘ断面図）である。
【００１９】
図示したように、この光学シート１では、並列したプリズム列１１は光透過層１０の片面の突出部として形成されており、その基部の幅Ｌ1 に対し、突出端となっているプリズム列上面１２の幅Ｌ3 が狭くなっている。
【００２０】
一方、遮光部２０では、その上面２１の幅Ｌ4 が下面２２の幅Ｌ2 に対して広くなっている。そして、プリズム列１１側の遮光部２０の面は、光学シート１の厚み方向となす角度が小さい面Ａと、光学シート１の厚み方向とのなす角が大きい面Ｂとから、階段状に形成されている。また、この光学シート１では、遮光部２０はプリズム列１１と直接接しているので、遮光部２０とプリズム列１１の界面２３が階段状となっている。なお、本発明において、遮光部２０はプリズム列１１と直接接することなく、遮光部２０とプリズム列１１との間に透明層や特許文献１のような光拡散層を介在させてもよい。
【００２１】
遮光部２０の幅の変化を階段状とすることにより、図２に示したように、光学シート１のプリズム列非形成面側から大きな角度で光学シート１に入射した光線は遮光部２０の面Ａで反射した後、面Ｂによって出射が妨げられるので、ゴーストを防止することができる。
【００２２】
図２の遮光部２０の断面形状はＴ字型であるが、遮光部２０の断面形状としては、図３Ａに示すように、遮光部２０の幅を２段で変化させてもよく、図３Ｂに示すように、より多段で変化させてもよい。また図３Ｃに示すように、面Ａに光学シートの厚み方向に対して角度をもたせてもよく、面Ｂに光学シートのシート面方向に対して角度をもたせてもよい。
【００２３】
遮光部２０の幅を変化させる段数としては、１〜３段とすると、面Ａで反射した光線を面Ｂで遮る効率がよいので好ましい。一方、より多段とし、面Ｂの長さＬB を０．５μｍ〜１０μｍとすると遮光部２０とプリズム列１１との境界を粗面化した効果が生じるため、遮光部２０とプリズム列１１との界面で反射した光線が拡散されるのでゴーストが観察されにくくなり、好ましい。
【００２４】
遮光部２０の階段頂部２４を繋ぐ線と光学シート１の厚み方向とのなす角度θは、光学シート１の使用目的や、金型製造及び金型からの抜きの容易さなどによって適宜定めるが、例えば、遮光部２０を観察者側に向けてディスプレイの前面に配置するディスプレイ用フィルター、視野角制御シート又は光拡散シートとして使用する場合には、３°〜３０°とすることが好ましい。この角度θが小さすぎると、光透過層１０の成形用金型の耐久性に不具合が生じたり、成形品と金型との離型性に不具合が生じる場合がある。反対に、角度θが大きすぎると好ましい視野角を得られない場合がある。なお、遮光部２０の階段頂部２４を繋ぐ線が屈曲していたり、丸みをもっていてもよく、その場合には、遮光部２０の階段頂部２４と階段底部を繋ぐ線と、光学シート１の厚み方向とのなす角度を上述の範囲とすればよい。
【００２５】
また、角度θが３°〜１０°の場合、面Ｂの大きさが比較的小さくなり、面Ａで反射した光線を遮る効果が小さくなるので、段数を増し、例えば、面Ｂの長さＬB を０．５μｍ〜１０μｍ等として、遮光部２０とプリズム列１１との界面で反射した光線を拡散させることが好ましい。
【００２６】
角度θが１０°〜３０°の場合、面Ｂの大きさが比較的大きくなり、面Ａで反射した光線を遮る効果が大きくなるので、段数は１〜３段とすることが好ましい。
【００２７】
遮光部２０の高さＬ5 と遮光部２０の幅Ｌ4 は、制御したい視野角や成形の容易さの点から適宜設定するが、通常、比Ｌ5/Ｌ4 は２〜１０程度が好ましい。
【００２８】
面Ａの長さＬA と面Ｂの長さＬB とは、制御したい視野角や成形の容易さの点から適宜設定する。通常、比ＬA/ＬB は２〜１０程度が好ましいが、図３Ｂのように遮光部２０の幅が多段に変化している場合には、面Ａの長さＬA と面Ｂの長さＬB は同じでもよく、異なっていてもよい。
【００２９】
遮光部２０の底面２２の幅Ｌ2 は、光透過層１０の成形用金型の耐久性の点から２μｍ以上が好ましく、光透過層１０を熱可塑性樹脂から成形する場合に、熱可塑性樹脂の形状転写安定性の点から２０μｍ以下とすることが好ましい。また、耐久性の点から、この底面２２には平坦部あるいは丸みを設けることが好ましい。
【００３０】
配列ピッチＰは、光学シート１を映像表示装置にディスプレイ用フィルター等として用いる場合、映像の高精細化に対応するため３００μｍ以下とすることが好ましい。一方、金型製作精度や成形加工精度の点から、３０μｍ以上とすることが好ましい。
【００３１】
遮光部２０の幅Ｌ4 と配列ピッチＰの比Ｌ4/Ｐは、所望の光拡散性能に応じて選ぶことができるが、通常０．１〜０．７程度が好ましい。
【００３２】
プリズム列１１の高さＬ5 と底面幅Ｌ1 との比（アスペクト比＝Ｌ5/Ｌ1）は、光透過層１０を成形する金型の耐久性や成形性の点から３以下が好ましい。
【００３３】
光透過層１０の層厚Ｌ6 は、押出成形によりそのプリズム列１１を高アスペクト比に成形する場合に、プリズム列１１の転写性能に影響する重要な要素となる。そのため、層厚Ｌ6 は、プリズム列１１の高さＬ5 の約１．５〜３．５倍が好ましい。
【００３４】
光学シート１の製造方法としては、まず、光透過層１０を、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の押出成形により製造し、次いで、成形した光透過層１０のプリズム列１１同士の間に遮光部２０を形成することにより製造することができる。
【００３５】
あるいは、予め透明シートを用意し、透明シートと成形用金型との間に遮光性材料を混合した紫外線硬化樹脂を充填し、透明シート上に遮光部２０を成形し、その後、遮光部２０を成形した透明シート上に透光性材料を充填してプリズム列１１を形成することによっても製造することができる。しかし、光学シートの透過効率の点から、プリズム列１１の上面幅Ｌ3 を遮光部２０の上面幅Ｌ4 よりも大きくする方が好ましく、そのために遮光部２０の断面形状をプリズム列１１の断面形状に比して細長くする場合に、その細長い遮光部２０をプリズム列１１よりも先に成形すると、その後のプリズム列１１の形成工程で遮光部２０が変形するおそれがあることから、遮光部２０よりも幅広のプリズム列１１を先に成形する方が好ましい。
【００３６】
光透過層１０の成形用金型としては、上述のプリズム列１１の配列と逆形状に凹凸を配列した金型を使用する。図４はかかる金型３０の断面と、その製造方法の説明図である。
【００３７】
この金型３０の表面には、一端が他端に対して幅狭になるように階段状に突出したプリズム列１１の形状に対応し、溝開口幅Ｌ1 に対して溝底面幅Ｌ3 が狭い溝３１が並列しており、溝の側面が、溝の深さ方向となす角が小さい面Ａと、溝の深さ方向とのなす角が大きい面Ｂとからなる階段状に形成されている。
【００３８】
この金型３０の製造方法としては、例えば、先端が台形の切削バイト５０を使用し、１ピッチＰの中で少しずつ切削バイト５０の位置を変えながら銅、真鍮等の金型材料３０’を切削し、プリズム列１１に対応する溝３１を形成する。
【００３９】
光透過層１０の成形用金型は、平板状としてもよいが、図５に示すように、溝３１をロールの周方向に形成した押出成形用のロール成形金型３０ｂとすることが好ましい。これにより、熱可塑性樹脂を用いて効率よく光透過層１０を成形することができる。
【００４０】
光透過層１０を成形した後の遮光部２０の形成方法としては、光透過層１０のプリズム列１１側に遮光材料を塗布し、プリズム列１１の上面上の遮光材料を掻き取ることによりプリズム列同士の間の溝に遮光材料を充填し、遮光材料を固定して遮光部とする。
【００４１】
遮光材料としては、遮光性粒子を含有した白色インクや黒インク等を使用することができる。遮光性粒子の具体例としては、平均粒径１〜３０μｍ程度のカーボン粒子、樹脂微粒子、ガラス微粒子、金属酸化物微粒子、各種顔料等を使用することができる。なお、外光コントラストの改善を目的としない場合には、遮光性微粒子は、白色であってよい。
【００４２】
遮光性粒子の遮光材料における混入量は、少なすぎると遮光部２０に遮光効果を充分に発揮させることができず、多すぎると、遮光材料を硬化させた後にも、遮光部２０の中心部で硬化不足が生じる場合がある。この混入量の好ましい範囲は、プリズム列１１同士の間の階段状の溝の開口幅（遮光部２０の上面２１の幅）をＬ4μｍ、遮光性粒子の混入量をＷ重量％としたときに、
３０≦Ｌ4 ×Ｗ≦５００
であり、特に、
４０≦Ｌ4 ×Ｗ≦３００  
が好ましい。
【００４３】
また、遮光性粒子を分散させるインクバインダーとしては、紫外線硬化樹脂、樹脂を溶剤で溶解した接着剤組成物、熱硬化性樹脂等を使用することができ、遮光部２０に付与する屈折率に応じて適宜選択する。
【００４４】
遮光部２０の屈折率は、光透過層１０の屈折率と略同等あるいはそれ以上とすることが、遮光部２０とプリズム列１１との界面で反射した光による二重像などの不具合を防ぐ点でより好ましい。
【００４５】
遮光材料をプリズム列１１同士の間に充填する方法としては、光透過層１０のプリズム列１１の並列面側に遮光材料を塗布し、プリズム列１１同士の間の溝に遮光材料が残るように、プリズム列１１の上面１２上の余分な遮光材料をゴム製ヘラ、金属製ブレード、金属製ローラー等を用いて掻き取る。その後、溝に残った遮光材料を紫外線照射等により固定することが好ましい。これにより、遮光部２０の幅や深さを一様に安定した大きさに形成することができる。
【００４６】
この他、遮光部２０の形成方法としては、接着材を兼ねた遮光材料をプリズム列１１の並列面側に塗布した後、塗布面に光透過性シートを重ね合わせ、プリズム列の頂部が光透過性シートと略接する状態に圧して貼り合わせてもよい。
【００４７】
光透過層１０の遮光部２０側、その反対側、又は双方には、必要に応じて光拡散性粒子を分散させた光拡散シート、着色シート、防眩シート等を配置してもよい。
【００４８】
図６に示すように、本発明の光学シート１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４０の前面に装着して、あるいは背面投写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、映像光の拡散、視野角制御などの目的に応じて、プリズム列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。
【実施例】
【００４９】
実施例１（視野角制御シートの製造）
図７Ａに示すような、断面略台形の溝３１が並列したロール成形金型３０-E1 を製造した。このロール成形金型３０-E1 の寸法は、これから成形する光透過層、あるいは遮光部の寸法の凹凸を逆転させたものであり、次の通りとした。
【００５０】
遮光部の高さＬ5：１２８μｍ
遮光部の上面の幅Ｌ4：４０μｍ
ピッチＰ：１０６μｍ
斜面角度θ：３°
段高さＬA1：１５μｍ
段幅ＬB1：１０μｍ
【００５１】
次に、このロール成形金型３０-E1 を用いて、メタクリル・スチレン共重合体樹脂を押出成形し、光透過層を成形した。この光透過層の層厚は２３０μｍであった。
【００５２】
次いで、平均粒径４μｍのカーボン粒子を５重量％含有するアクリル系紫外線硬化樹脂からなる黒インクを光透過層のプリズム列側の全面に塗布し、その後、金属製ロールを用いてプリズム列同士の間の略楔形の溝に充填されているもの以外の黒インクを掻き取り、紫外線を照射して黒インクを硬化させることにより遮光部を形成し、視野角制御シートを得た。
【００５３】
実施例２
図７Ｂに示すような、断面略台形の溝３１が並列したロール成形金型３０-E2 を製造した。このロール成形金型３０-E2 の寸法は、これから成形する光透過層、あるいは遮光部の寸法の凹凸を逆転させたものであり、次の通りとした。なお、図７Ｂには遮光部の段数が４段の金型が示されているが、実際は１０数段である。
【００５４】
遮光部の高さＬ5：１２８μｍ
遮光部の上面の幅Ｌ4：３２μｍ
ピッチＰ：１０６μｍ
段高さＬA1：９μｍ
段幅ＬB1：１μｍ
【００５５】
このロール成形金型を用いて実施例１と同様に視野角制御シートを製造した。
【００５６】
比較例１
図７Ｃに示すような、断面略台形の溝３１が並列したロール成形金型３０-E3 を製造した。このロール成形金型３０-E3 は、遮光部の幅が滑らかに変化するものを成形する。
各寸法は、次の通りとした。
【００５７】
遮光部の高さＬ5：１２８μｍ
遮光部の上面の幅Ｌ4：３２μｍ
ピッチＰ：１０６μｍ
斜面角度θ：６°
【００５８】
このロール成形金型を用いて実施例１と同様に視野角制御シートを製造した。
【００５９】
評価
５０インチのプラズマディスプレイ前面に実施例１、２及び比較例１の視野角制御シートを装着し、室内光の照明の下で映像を観察した。この場合、視野角制御シートの装着方向は、そのプリズム列が水平方向に延在する向きとし、黒インクを塗布した側を観察者側に向けた。
結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
2009058659.tif 000003
【００６１】
表１の通り、実施例１、２の視野角制御シートをプラズマディスプレイに装着した場合には、ゴーストによる二重像が目立たなかった。
【００６２】
これに対し、比較例１では、斜め上側あるいは下側から観察した時に二重像が目立った。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、ディスプレイ用フィルター、視野角制御シート、光拡散シート等の光学シート及びその製造技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】光学シートの斜視図である。
【図２】光学シートの断面図である。
【図３Ａ】光学シートの断面図である。
【図３Ｂ】光学シートの断面図である。
【図３Ｃ】光学シートの断面図である。
【図４】金型の製造方法の説明図である。
【図５】ロール成形金型の斜視図である。
【図６】光学シートの使用方法の説明図である。
【図７Ａ】ロール成形金型の説明図である。
【図７Ｂ】ロール成形金型の説明図である。
【図７Ｃ】ロール成形金型の説明図である。
【図８】映像光によるゴーストの説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    光学シート
２    視野角制御層
１０    光透過層
１１    プリズム列
２０    遮光部
２１    遮光部上面
２２    遮光部底面
２３    遮光部とプリズム列との界面
２４    階段頂部
３０    金型
３０ｂ  ロール成形金型
３１    溝
４０    ディスプレイパネル
５０    切削バイト
Ｐ    プリズム列のピッチ
【図１】
2009058659.tif 000004
【図２】
2009058659.tif 000005
【図３Ａ】
2009058659.tif 000006
【図３Ｂ】
2009058659.tif 000007
【図３Ｃ】
2009058659.tif 000008
【図４】
2009058659.tif 000009
【図５】
2009058659.tif 000010
【図６】
2009058659.tif 000011
【図７Ａ】
2009058659.tif 000012
【図７Ｂ】
2009058659.tif 000013
【図７Ｃ】
2009058659.tif 000014
【図８】
2009058659.tif 000015