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【発明の名称】 光学シート、並びに光源装置及び表示装置
【発明者】 【氏名】町田 昭彦

【氏名】藤盛 淳一

【氏名】藤本 進二

【要約】 【課題】用いるシートの枚数を減らすことができ、製造工程が少なくなり生産効率が向上し、ゴミの付着を防止でき、色ムラや輝度ムラの発生が少ない光学シート、並びに該光学シートを用いた良好な正面輝度を有する光源装置及び表示装置の提供。

【構成】少なくとも1つの光路変更層と、少なくとも1つの低屈折率層とを有してなり、該低屈折率層は前記光路変更層よりも屈折率が小さく、かつ前記光路変更層の光出射面側に前記低屈折率層を有する光学シートである。該低屈折率層が多孔質低屈折率層のいずれかである態様などが好ましい。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも1つの光路変更層と、少なくとも1つの低屈折率層とを有してなり、該低屈折率層は前記光路変更層よりも屈折率が小さく、かつ前記光路変更層の光出射面側に前記低屈折率層を有することを特徴とする光学シート。
【請求項2】
低屈折率層が多孔質低屈折率層である請求項1に記載の光学シート。
【請求項3】
多孔質低屈折率層の屈折率が1.4以下であり、かつ空孔径が2〜100nmである請求項2に記載の光学シート。
【請求項4】
多孔質低屈折率層が無機微粒子を含有し、かつ該無機微粒子が気相法シリカである請求項2から3のいずれかに記載の光学シート。
【請求項5】
光路変更層は、該光路変更層の光出射面側に単位レンズが一軸方向に配列したレンズ列を隣接して略全面に有するプリズム層であり、かつ前記単位レンズがプリズム形状、ピラミッド形状、半球形状、及びレンチキュラーレンズ形状のいずれかである請求項1から4のいずれかに記載の光学シート。
【請求項6】
光路変更層がバインダー及び粒子を含有し、かつ前記光路変更層の光出射面側に前記粒子の少なくとも一部が突出した表面凹凸型光拡散層である請求項1から4のいずれかに記載の光学シート。
【請求項7】
光路変更層がバインダー及び粒子を含有し、かつ該粒子が前記光路変更層中に埋没している埋没型光拡散層である請求項1から4のいずれかに記載の光学シート。
【請求項8】
支持体を有する請求項1から7のいずれかに記載の光学シート。
【請求項9】
光学シートの光出射側の最表面に空気層を有する請求項1から8のいずれかに記載の光学シート。
【請求項10】
多孔質低屈折率層の光出射側の面に遮蔽層を有する請求項2から9のいずれかに記載の光学シート。
【請求項11】
遮蔽層が平均粒径0.1μm以上のラテックスを含有し、かつ該ラテックスが有機溶剤に耐性を有する請求項10に記載の光学シート。
【請求項12】
光学シートの光出射側の最表面に粘着層を有し、かつ該粘着層によって、他の光学シート及び液晶ユニットのいずれかに貼着可能である請求項1から11のいずれかに記載の光学シート。
【請求項13】
請求項1から12のいずれかに記載の光学シートと、光源ユニットとを有することを特徴とする光源装置。
【請求項14】
請求項13に記載の光源装置を用いたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、少なくとも1つの光路変更層と、少なくとも1つの低屈折率層とを有する積層構造の光学シート、並びに該光学シートを用いた光源装置及び表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、液晶表示装置等のバックライト光源などに用いられる光学シートとしては、通常、光源輝度を上げる集光機能を持つプリズムシートと、ムラの低減を図れる拡散シートとが用いられている(特許文献1〜3参照)。
このような光学シートは、空気界面での光の屈折を利用して集光及び拡散機能を発揮するので、該集光及び拡散機能を向上させるには、プリズムシート及び拡散シートを複数枚配置することが有効である。例えば、図1に示すように、光源側から(下から)、下拡散シート12、プリズムシート14、及び上拡散シート18をこの順に配置した光学シート10が用いられている。また、光学シート10の下方には、拡散板36と光源38とを有するバックライトユニットが配置されている。なお、図1中、39はライトボックス、40は液晶ユニットである。
そして、光源38から発せられた光は、ライトボックス39内及び拡散板36により拡散光となって拡散板の下面から入射し、該拡散板36の上面から出射し、下拡散シート12を通過することにより拡散され、プリズムシート14を通過することにより集光されて出射し、更に上拡散シート18で拡散されて、液晶ユニット40を背面(下面)から照明する。
【0003】
しかし、図1に示すように、複数枚のシートを配置すると、部材数が増え、検査人による面状検査により、各シートごとに0.1mm程度の大きさのゴミ取り作業を行っているので、組み立て工数アップが避けられず、生産効率が低下してしまう。また、複数枚の拡散シートとプリズムシートとを熱融着等により一体に接合すると、光源の温度上昇により、正面輝度が低下したり、色ムラ及び輝度ムラが生じるという問題がある。
【0004】
【特許文献1】特開平7−230001号公報
【特許文献2】特許第3123006号公報
【特許文献3】特開平5−341132号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、用いるシートの枚数を減らすことができ、製造工程が少なくなり生産効率が向上し、ゴミの付着を防止でき、色ムラや輝度ムラの発生が少ない光学シート、並びに該光学シートを用いた良好な正面輝度を有する光源装置及び表示装置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】
【0006】
前記課題を解決するための手段としては、以下のとおりである。即ち、
<1> 少なくとも1つの光路変更層と、少なくとも1つの低屈折率層とを有してなり、該低屈折率層は前記光路変更層よりも屈折率が小さく、かつ前記光路変更層の光出射面側に前記低屈折率層を有することを特徴とする光学シートである。
<2> 低屈折率層が多孔質低屈折率層である前記<1>に記載の光学シートである。
<3> 多孔質低屈折率層の屈折率が1.4以下であり、かつ空孔径が2〜100nmである前記<2>に記載の光学シートである。
<4> 多孔質低屈折率層が無機微粒子を含有し、かつ該無機微粒子が気相法シリカである前記<2>から<3>のいずれかに記載の光学シートである。
<5> 光路変更層は、該光路変更層の光出射面側に単位レンズが一軸方向に配列したレンズ列を隣接して略全面に有するプリズム層であり、かつ前記単位レンズがプリズム形状、ピラミッド形状、半球形状、及びレンチキュラーレンズ形状のいずれかである前記<1>から<4>のいずれかに記載の光学シートである。
<6> 光路変更層がバインダー及び粒子を含有し、かつ前記光路変更層の光出射面側に前記粒子の少なくとも一部が突出した表面凹凸型光拡散層である前記<1>から<4>のいずれかに記載の光学シートである。
<7> 光路変更層がバインダー及び粒子を含有し、かつ該粒子が前記光路変更層中に埋没している埋没型光拡散層である前記<1>から<4>のいずれかに記載の光学シートである。
<8> 支持体を有する前記<1>から<7>のいずれかに記載の光学シートである。
<9> 光学シートの光出射側の最表面に空気層を有する前記<1>から<8>のいずれかに記載の光学シートである。
<10> 多孔質低屈折率層の光出射側の面に遮蔽層を有する前記<2>から<9>のいずれかに記載の光学シートである。
<11> 遮蔽層が平均粒径0.1μm以上のラテックスを含有し、かつ該ラテックスが有機溶剤に耐性を有する前記<10>に記載の光学シートである。
<12> 光学シートの光出射側の最表面に粘着層を有し、かつ該粘着層によって、他の光学シート及び液晶ユニットのいずれかに貼着可能である前記<1>から<11>のいずれかに記載の光学シートである。
<13> 前記<1>から<12>のいずれかに記載の光学シートと、光源ユニットとを有することを特徴とする光源装置である。
<14> 前記<13>に記載の光源装置を用いたことを特徴とする表示装置である。
【0007】
本発明の光学シートは、少なくとも1つの光路変更層と、少なくとも1つの低屈折率層とを有してなり、該低屈折率層は前記光路変更層よりも屈折率が小さく、かつ前記光路変更層の光出射面側に前記低屈折率層を有する。本発明の光学シートにおいては、少なくとも1つの光路変更層と、少なくとも1つの低屈折率層とを有する積層構造としたことによって、用いるシートの枚数を少なくすることができ、製造工程が少なくなり、生産効率が向上し、色ムラ及び輝度ムラの発生が少ないので、良好な正面輝度を有する表示装置が得られる。
【発明の効果】
【0008】
本発明によると、従来における前記問題を解決でき、用いるシートの枚数を減らすことができ、製造工程が少なくなり生産効率が向上し、ゴミの付着を防止でき、色ムラや輝度ムラの発生が少ない光学シート、並びに該光学シートを用いた良好な正面輝度を有する光源装置及び表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
(光学シート)
本発明の光学シートは、少なくとも1つの光路変更層と、少なくとも1つの低屈折率層とを有してなり、好ましくは支持体、空気層、遮蔽層を有し、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
【0010】
<光路変更層>
前記光路変更層は、光散乱機能及び集光機能の少なくともいずれかにより光路を変更することができる層を意味し、集光機能がメインである層、光拡散機能がメインである層、集光機能及び光拡散機能を同程度に有する層のいずれも含まれる。
前記光路変更層は、前記光学シートにおいて少なくとも1つ設けられ、2つ以上設けることが好ましい。前記光路変更層を2つ以上設ける場合には、異なる形態の層であってもよく、同じ形態の層であってもよい。
【0011】
前記光路変更層の屈折率は、前記低屈折率層の屈折率よりも大きく、1.45以上が好ましく、1.50〜1.65がより好ましい。前記屈折率が1.45未満であると、界面での光の屈折が弱まり、集光効果が小さくなることがある。
ここで、前記光路変更層の屈折率は、例えばプリズムカプラー屈折率測定機(SPA4000、Sairon Technology,Inc.)を用い、光路変更層面の各部材を薄層化したものをサンプルとし、カップリングモード測定で各部材のサンプルの屈折率を測定して、光路変更層全体の屈折率を算出することができる。
【0012】
前記光路変更層の厚みは、特に制限はなく、光路変更層の種類などに応じて異なり一概には規定できないが、例えば、0.5〜50μmが好ましく、10〜30μmがより好ましい。
【0013】
前記光路変更層としては、第1形態では、光路変更層の光出射面側に単位レンズが一軸方向に配列したレンズ列を隣接して略全面に有するプリズム層である。
第2形態では、光路変更層がバインダー及び粒子を含有し、かつ前記光路変更層の光出射面側に前記粒子の少なくとも一部が突出した表面凹凸型光拡散層である。
第3形態では、光路変更層がバインダー及び粒子を含有し、かつ該粒子が前記光路変更層中に埋没している埋没型光拡散層である。
本発明においては、これら第1形態から第3形態の光路変更層を単独又は適宜組み合わせて用いることができる。
【0014】
−第1形態のプリズム層−
前記プリズム層は、光路変更層の光出射面側に単位レンズが一軸方向に配列したレンズ列を隣接して略全面に格子状に有する。
前記単位レンズの形状は、プリズム形状、ピラミッド形状、半球形状、及びレンチキュラーレンズ形状のいずれかであることが好ましく、これらの中でも、集光機能が高い点からプリズム形状が特に好ましい。前記プリズム形状としては、例えば、ピッチ50μm、凹凸高さ25μm、凸部の頂角60〜120度、頂角丸みが0〜15μmであることが好ましい。
なお、支持体上に前記プリズム層を2層重ねて積層する場合には、第1のプリズム層と第2のプリズム層とは、単位レンズの凸状レンズ(プリズム)の軸(稜線)が直交する向きに積層される。
【0015】
以下、支持体上にプリズム層を有するシート(プリズムシート)について詳細に説明する。なお、支持体上ではなく、他の層上にプリズム層を形成することもできる。
前記プリズムシートの材質及び製法としては、特に制限はなく、公知の各種態様により行うことができるが、例えば、(1)ダイより押し出したシート状の樹脂材料を、この樹脂材料の押し出し速度と略同速度で回転する転写ロール(プリズムシートの反転型が表面に形成されている)と、この転写ロールに対向配置され同速度で回転するニップロール板とで挟圧し、転写ロール表面の凹凸形状を樹脂材料に転写する樹脂シートの製造方法が採用できる。また、(2)ホットプレスにより、プリズムシートの反転型が表面に形成されている転写型板(スタンパー)と樹脂板とを積層し、熱転写によりプレス成形する樹脂シートの製造方法が採用できる。
前記(1)及び(2)の製造方法に使用される樹脂材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱可塑性樹脂が好適であり、例えばポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA)、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、MS樹脂、AS樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、セルロースアシレート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースダイアセテート、シクロオレフィンポリマー、熱可塑性エラストマー、又はこれらの共重合体、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0016】
また、別の態様の製造方法として、(3)透明なフィルム(支持体)の表面に、凹凸ロール(プリズムシートの反転型が表面に形成されている)表面の凹凸を転写形成する樹脂シートの製造方法が採用できる。
具体的には、表面に接着剤と樹脂とが順次塗布されることにより、接着剤層と樹脂層(例えばUV硬化性樹脂)とが2層以上に形成されている透明なフィルムを連続走行させ、この透明なフィルムを回転する凹凸ロールに巻き掛け、樹脂層に凹凸ロール表面の凹凸を転写し、透明なフィルムが凹凸ロールに巻き掛けられている状態で樹脂層を硬化させる(例えばUV照射する)凹凸状シートの製造方法である。なお、前記接着剤層は樹脂層と透明フィルムとの接着性が良好であれば付与する必要は無い。
また、接着剤層の替わりに接着性を向上させる方法としては、接着性が良好になる方法であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば透明フィルムの表面に下塗り層を設けておく方法、コロナ処理などの活性化処理を行う方法などが挙げられる。
また、光学シートの反転型の凹凸ロール上に樹脂層を塗布し、連続走行される透明フィルムを凹凸ロールとニップロールで挟み、凹凸ロールの樹脂と密着させた後に硬化する(例えばUV照射する)方法も採用できる。なお、樹脂層と透明フィルムとの接着を得るためには前述と同じ方法を取ることができる。
【0017】
前記透明なフィルム(支持体)としては、樹脂フィルムが好適である。該樹脂フィルムの材質としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)、二軸延伸を行ったポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリビニルナフタレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、セルロースアシレート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースダイアセテートなどが挙げられる。これらの中でも、ポリエステル樹脂、セルロースアシレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂が特に好ましい。
【0018】
前記(3)のプリズムシートの製造方法に使用可能な樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、正面輝度向上の観点から屈折率の高いものが好ましい。このような樹脂としては、ベンゼン環、ナフタレン環等の芳香環構造;Br、Cl等のハロゲン;イオウの含有率が高い有機化合物が好適に挙げられる。また、UV硬化性樹脂を用いる場合は、上記のような構造を有し、更に(メタ)アクロイル基、ビニル基、エポキシ基等の反応性基含有化合物と、紫外線等の放射線照射により該反応性基含有化合物を反応させることができるラジカル、カチオン等の活性種を発生する化合物とを混合したものが用いられる。これらの中でも、硬化の速さから、(メタ)アクロイル基、ビニル基等の不飽和基を含有する反応性基含有化合物(モノマ−)と、光ラジカル重合開始剤との組み合わせが特に好ましい。
【0019】
前記(メタ)アクロイル基を含有する化合物としては、例えばフェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシ−2−メチルエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、3−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、4−フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、3−(2−フェニルフェニル)−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、エチレンオキシドを反応させたp−クミルフェノールの(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ビスフェノールA(メタ)アクリル酸エステル、プロピレンオキシド付加ビスフェノールA(メタ)アクリル酸エステル、ビスフェノールAジグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸とのエポキシ開環反応で得られるビスフェノールAエポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFジグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸とのエポキシ開環反応で得られるビスフェノールFエポキシ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
【0020】
また、より高屈折率化の(メタ)アクロイル基含有化合物としては、芳香環にCl、Br等のハロゲン基が置換されている化合物が用いられる。このような構造を持つ不飽和モノマーとしては、例えばエチレンオキシド付加テトラブロモビスフェノールA(メタ)アクリル酸エステル、プロピレンオキシド付加テトラブロモビスフェノールA(メタ)アクリル酸エステル、テトラブロモビスフェノールAジグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸とのエポキシ開環反応で得られるテトラブロモビスフェノールAエポキシ(メタ)アクリレート、テトラブロモビスフェノールFジグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸とのエポキシ開環反応で得られるテトラブロモビスフェノールFエポキシ(メタ)アクリレート、2−ブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、4−ブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2,4−ジブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2,6−ジブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2,4,6−トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、2,4,6−トリブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
【0021】
前記光ラジカル重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えばアセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、べンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド、エチル−2,4,6−トリメチルベンゾイルエトキシフェニルォスフィンオキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0022】
このような光ラジカル重合開始剤の市販品としては、例えばIrgacure184、369、651、500、819、907、784、2959、CGI1700、CGI1750、CGI11850、CG24−61、Darocurl116、1173(いずれも、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製);LucirinLR8728、8893X、TPO−L(いずれも、BASF社製);ユベクリルP36(UCB社製);KIP150(ランベルティ社製)などが挙げられる。
【0023】
また、高屈折率な無機微粒子材料を用いることができる。このような無機微粒子材料としては、例えばSi(屈折率3.5)、TiO(屈折率2.2〜2.7)、CeO(屈折率2.2)、ZrO(屈折率2.1)、In(屈折率2.0)、La(屈折率1.95)、SnO(屈折率1.9)、Y(屈折率1.82)、Sb(屈折率1.7)などが挙げられる。前記無機微粒子材料の粒子径は小さい方が樹脂の透明性が高くなり、粒子径としては100nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましく、20nm以下が更に好ましい。これら無機微粒子材料は通常のUV硬化性樹脂に混合して使用することが可能であり、上記のような高屈折率のUV硬化性樹脂に混合することにより、より高屈折率なUV硬化性樹脂を得ることが可能である。
【0024】
ここで、前記プリズムシートの製造方法の一例について図面を参照して説明する。図2は、本発明が適用されるプリズムシートの製造装置80の構成を示す概念図である。このプリズムシートの製造装置80は、シート供給手段81と、塗布手段82と、乾燥手段89と、凹凸ロールであるエンボスロール83と、ニップロール84と、樹脂硬化手段85と、剥離ロール86と、保護フィルム供給手段87と、シート巻き取り手段88、等とから構成される。
【0025】
シート供給手段81は、シートWを送り出す手段であり、シートWが巻回された送り出しロール等より構成される。
シートWの幅は0.1〜3m、シートWの長さは1000〜100,000m、シートWの厚みは1〜300μmのものがそれぞれ一般的に採用される。ただし、これ以外のサイズの適用も妨げられるものではない。
シートWは、予めコロナ放電処理、プラズマ処理、易接着処理、熱処理、除塵処理などを行っておいてもよい。シートWの表面粗さRaはカットオフ値0.25mmにおいて3〜10nmが好ましい。
また、シートWには、予め接着層等の下地層を設け乾燥硬化させたもの、裏面に他の機能層が予め形成されたもの等を用いてもよい。同様に、シートWとして1層構成のもののみならず、2層以上の構成のものも採用できる。また、シートWは、光が透過できるような透明体、反透明体であることが好ましい。
【0026】
塗布手段82は、シートWの表面に放射線硬化樹脂を塗布する装置であり、放射線硬化樹脂を供給する供給源82Aと、供給装置(ポンプ)82Bと、塗布ヘッド82Cと、塗布の際にシートWを巻き掛けて支持する支持ロール82Dと、放射線硬化樹脂供給源82Aを塗布ヘッド82Cに供給するための配管より構成される。なお、図2では、塗布ヘッドとして、エクストリュージョン型のダイコータの塗布ヘッドを用いている。
【0027】
乾燥手段89は、例えば、図2に示すトンネル状の乾燥装置のように、シートWに塗布された塗布液を均一に乾燥させることができるものであれば、公知の各種方式のものが採用できる。例えば、ヒータによる輻射加熱方式のもの、熱風循環方式のもの、遠赤外線方式のもの、真空方式のもの等が採用できる。
【0028】
エンボスロール83としては、シートWの表面に、ロール表面の凹凸を転写形成できる、凹凸パターンの精度、機械的強度、真円度等を有することが求められる。このようなエンボスロール83としては、金属製のロールが好ましい。
エンボスロール83の外周面には、規則的な微細凹凸パターンが形成されている。このような規則的な微細凹凸パターンは、製品としてのプリズムシート表面の微細凹凸パターンを反転した形状であることが求められる。
【0029】
プリズムシートとしては、微細凹凸パターンが二次元配列された、例えばレンチキュラーレンズ、プリズムレンズ、微細凹凸パターンが三次元配列された、例えばフライアイレンズ、円錐、角錐等の微細な錐体をXY方向に敷きつめた平板レンズ等が対象となり、エンボスロール83の外周面の規則的な微細凹凸パターンは、これに対応させる。
【0030】
エンボスロール83の外周面の規則的な微細凹凸パターンの形成方法としては、エンボスロール83の表面をダイヤモンドバイト(シングルポイント)で切削加工する方法、エンボスロール83の表面にフォトエッチング、電子線描画、レーザー加工等で直接凹凸を形成する方法が採用でき、また、薄い金属製の板状体の表面にフォトエッチング、電子線描画、レーザー加工、光造形法等で凹凸を形成し、この板状体をロールの周囲に巻き付け固定し、エンボスロール83とする方法が採用できる。その他、金属より加工しやすい素材の表面にフォトエッチング、電子線描画、レーザー加工、光造形法等で凹凸を形成し、この形状の反転型を電鋳等により形成して薄い金属製の板状体を作製し、この板状体をロールの周囲に巻き付け固定し、エンボスロール83とする方法も採用できる。特に反転型を電鋳等により形成する場合には、1つの原版(マザー)より複数の同一形状の板状体が得られるという特長がある。
【0031】
エンボスロール83の表面には、離型処理を施すことが好ましい。このようにエンボスロール83の表面に離型処理を施すことにより、微細凹凸パターンの形状が良好に維持できる。離型処理としては、公知の各種方法、例えば、フッ素樹脂によるコーティング処理が採用できる。なお、エンボスロール83には駆動手段が設けられていることが好ましい。エンボスロール83は、図2中矢印で示す反時計方向に回転する。
【0032】
ニップロール84は、エンボスロール83と対になってシートWを押圧しながらロール成形加工するもので、所定の機械的強度、真円度等を有することが求められる。ニップロール84表面の縦弾性係数(ヤング率)は、小さ過ぎるとロール成形加工が不十分となり、大き過ぎるとゴミ等の異物の巻き込みに敏感に反応し欠点を生じやすいことより、適宜の値とすることが好ましい。なお、ニップロール84には駆動手段が設けられていることが好ましい。ニップロール84は、図2中矢印で示す時計方向に回転する。
【0033】
エンボスロール83とニップロール84との間に所定の押圧力を付与するため、エンボスロール83とニップロール84のいずれかに加圧手段を設けることが好ましい。同様に、エンボスロール83とニップロール84との隙間(クリアランス)や圧力を正確に制御できるような微調整手段を、エンボスロール83とニップロール84のいずれかに設けることが好ましい。
【0034】
樹脂硬化手段85は、ニップロール84の下流側においてエンボスロール83に対向して設けられる放射線照射手段である。この樹脂硬化手段85は、放射線照射によってシートWを透過して樹脂層を硬化させるもので、樹脂の硬化特性に応じた放射線を照射でき、シートWの搬送速度に応じた量の放射線を照射できることが好ましい。樹脂硬化手段85として、例えば、シートWの幅と略同一長さの円柱状照射ランプが採用できる。また、この円柱状照射ランプを複数本平行に設けることもでき、この円柱状ランプの背面に反射板を設けることもできる。
【0035】
剥離ロール86は、エンボスロール83と対になってエンボスロール83からシートWを剥離させるもので、所定の機械的強度、真円度等を有することが求められる。剥離箇所において、エンボスロール83の周面上に巻き掛けられたシートWを回転するエンボスロール83と剥離ロール86とで挟みながら、シートWをエンボスロール83から剥離させて剥離ロール86に巻き掛ける。この動作を確実にすべく、剥離ロール86には駆動手段が設けられていることが好ましい。剥離ロール86は、図2中矢印で示す時計方向に回転する。
なお、硬化により樹脂等の温度が上昇するような場合には、剥離時にシートWを冷却させて剥離を確実にすべく、剥離ロール86に冷却手段を設ける構成も採用できる。
なお、図示を省略しているが、エンボスロール83の押圧箇所(9時の位置)から剥離箇所(3時の位置)までの間に複数のバックアップロールを対向して設け、この複数のバックアップロールとエンボスロール83とでシートWを押圧しながら硬化処理を行う構成も採用できる。
【0036】
シート巻き取り手段88は、剥離後のシートWを収納するもので、シートWを巻き取る巻き取りロール等より構成される。このシート巻き取り手段88において、隣接して設けられる保護フィルム供給手段87より供給される保護フィルムHがシートWの表面に供給され、両フィルムが重なった状態で、シート巻き取り手段88に収納される。
【0037】
プリズムシートの製造装置80において、塗布手段82とエンボスロール83との間、剥離ロール86とシート巻き取り手段88との間等に、シートWの搬送路を形成するガイドロール等を設けてもよく、その他、必要に応じてシートWの搬送中の弛みを吸収すべく、テンションロール等を設けることもできる。
以上により、プリズム形状の単位レンズが一軸方向に形成されたレンズ列が隣接して略全面に配列されたプリズムシートを作製することができる。
【0038】
−第2形態の表面凹凸型光拡散層−
前記表面凹凸型光拡散層は、少なくともバインダー及び粒子を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記表面凹凸型光拡散層は、該光拡散層の光出射面側に前記粒子の少なくとも一部が突出して凹凸形状を形成している。
前記表面凹凸型光拡散層は、優れた光拡散効果と集光効果を合わせて有している。
【0039】
前記バインダーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリマーバインダーが好ましい。該ポリマーバインダーとしては、例えば、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの少なくともいずれかをモノマーの一成分として含む単独重合体又は共重合体が好適に挙げられる。具体的には、(メタ)アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合樹脂、ブチラール樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、ニトロセルロース樹脂、スチレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩素化ポリエチレン、ロジン誘導体、又はこれらの混合物などが挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル樹脂が特に好ましい。
【0040】
前記粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機粒子と、無機粒子とに大別できる。
【0041】
前記無機粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばタルク、炭酸カルシウム、シリコン、二酸化ケイ素、アルミナ等の粒子が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記無機粒子の質量平均粒子径は1〜5μmが好ましい。前記無機粒子の添加量は前記バインダーに対して20〜60質量%が好ましい。
【0042】
前記有機粒子としては、例えば架橋タイプのアクリル樹脂、架橋タイプのメタクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂等の有機ポリマーから作製された粒子が挙げられる。これらの中でも、架橋タイプのアクリル樹脂又はメタクリル樹脂(PMMA樹脂)が特に好ましい。
前記有機粒子の質量平均粒子径は、1〜100μmが好ましく、1〜25μmがより好ましい。
【0043】
前記ポリマーバインダーの屈折率と前記有機粒子の屈折率との差が0.20以下になるように、ポリマーバインダーと有機粒子との材料の組み合わせを選択することが好ましい。ポリマーバインダーと有機粒子とを含む光拡散層は、一般に両者を適当な溶剤中に添加混合して調製した塗布液を、支持体シート上に塗布し、乾燥することによって形成されるので、塗布液の調製の際に有機粒子が実質的に膨潤乃至溶解しないようにする必要がある。従って、有機粒子の材料は、塗布液に使用する溶媒に対して膨潤乃至溶解性を有しないものの中から選択する。また、有機粒子を膨潤乃至溶解しないように塗布液に使用する溶剤を選択してもよい。
前記有機粒子の含有量は、前記バインダー100質量部に対し100〜500質量部が好ましく、200〜400質量部がより好ましい。
【0044】
前記光拡散層のポリマーバインダーとしては、上記のような(メタ)アクリル樹脂を使用する場合には、5mgKOH/g以下の酸価を有する(メタ)アクリル樹脂を使用することが好ましい。前記光拡散層を有する部材や光拡散層を有する部材を設けた面光源装置を取り扱う作業中に、露出している光拡散層を有する部材の光拡散層のごみ等の汚れを除くために、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類のような適当な有機溶剤で光拡散層の表面を洗浄することがしばしば行われており、5mgKOH/gより大きい酸価を有する(メタ)アクリル樹脂をバインダーとして含む光拡散層は、アルコール類による洗浄で白化する傾向があるためである。前記光拡散シートが白化現象を起こすと、透過光量が減少したり、光の均一性が悪くなり、面光源装置として使用できなくなる。
前記光拡散層のポリマーバインダーとして、5mgKOH/g以下の酸価を有する(メタ)アクリル樹脂を使用した場合には、アルコール類での洗浄により白化現象を起こすことは殆ど無い。
【0045】
前記光拡散層は塗布液の塗布により形成される。塗布液に用いられる有機溶剤は2種以上の有機溶媒からなり、該有機溶剤は最適な混合比重を有する。このことにより、塗布時の粒子沈降性を制御しつつ、バインダーの溶解性を満足させ、光透過性を著しく向上し、更に視野角の改良を達成することができる。ここで、塗布時の粒子沈降性を制御するとは、3分間以上沈降が認められないこと、好ましくは、5分間以上沈降が認められないことを意味する。
【0046】
−溶媒−
前記光拡散層塗布液に使用される溶媒としては、特に制限はなく、通常使用されるものの中から適宜選択して使用することができるが、最適な比重を有する観点から有機溶媒が好ましい。ここで、前記比重とは、4℃の水に対する比重を意味する。
前記有機溶媒(以下、「第一溶媒」と称することもある)としては、例えば、ケトン類、エーテル類、アルコール類、エステル類、多価アルコール誘導体類、カルボン酸類などが挙げられる。
前記溶媒の比重としては、塗布時の有機粒子沈降性を制御しつつ、バインダーを充分に溶解させることができ、かつ、光透過性を向上させ、視野角依存性を改良させる観点から、好ましい具体例について、比重(かっこ内に表示)と共に列挙すると、前記ケトン類としては、例えば、アセチルアセトン(0.975)、シクロヘキサノン(0.945)、メチルシクロヘキサノン(0.921)などが挙げられる。
前記エーテル類としては、例えば、1,4−ジオキサン(1.039)、テトラヒドロフラン(0.889)、などが挙げられる。
前記アルコール類としては、例えば、シクロヘキサノール(0.949)、3−ペンタノール(1.046)、2−メチルシクロヘキサノール(0.925)、などが挙げられる。
前記エステル類としては、例えば、ギ酸イソアミル(0.877)、ギ酸イソブチル(0.885)、ギ酸エチル(0.917)、ギ酸ブチル(0.892)、ギ酸プロピル(0.901)、ギ酸ヘキシル(0.990)、ギ酸ベンジル(1.081)、ギ酸メチル(0.987)、酢酸アリル(0.927)、酢酸イソアミル(0.871)、酢酸イソブチル(0.873)、酢酸イソプロピル(0.877)、酢酸エチル(0.901)、酢酸2−エチルヘキシル(0.872)、酢酸シクロヘキシル(0.97)、酢酸n−ブチル(0.876)、酢酸s−ブチル(0.875)、酢酸プロピル(0.887)、酢酸メチル(0.934)、ポロピオン酸エチル(0.896)、プロピオン酸ブチル(0.877)、プロピオン酸メチル(0.916)、などが挙げられる。
前記多価アルコール誘導体類としては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(0.975)、エチレングリコールモノメチルエーテル(0.964)、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.009)、エチレングリコールモノメトキシメチルエーテル(1.04)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(0.898)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(0.923)、などが挙げられる。
前記カルボン酸類としては、例えば、イソ酪酸(0.948)、カプロン酸(1.049)、などが挙げられる。これらの中でも、塗布後に乾燥しやすい観点から、沸点150℃以下の有機溶媒が好ましく、シクロヘキサノン、1,4−ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテートが特に好ましい。
【0047】
また、上記列挙した有機溶媒に混合して使用可能な有機溶媒(以下、「第二溶媒」と称することもある)としては、例えば、イソプロピルアルコール(0.785)、エタノール(0.791)、n−ブタノール(0.810)、t−ブタノール(0.787)、1−プロパノール(0.804)、メタノール(0.792)などのアルコール類、アセトン(0.791)、ジエチルケトン(0.816)、メチルエチルケトン(0.805)、メチル−n−ブチルケトン(0.821)、メチル−n−プロピルケトン(0.806)などのケトン類、アセトニトリル(0.788)などが挙げられる。これらの中でも、汎用性の観点から、メチルエチルケトンが特に好ましい。
【0048】
前記第一溶媒と第二溶媒との組合せとしては、特に制限はなく、適宜選択して組み合わせることができるが、塗布時の有機粒子沈降性を制御しつつ、バインダーを充分に溶解させることができ、かつ、光透過性を向上させ、視野角依存性の改善を図る観点から、第一溶媒の比重と、第二溶媒の比重とに一定の関係を有することが好ましい。なお、有機粒子沈降性を制御するとは、前記有機粒子が、光拡散層塗布液の塗布後3分間以上、好ましくは5分間以上、沈降しないようにすることを意味する。
前記一定の関係としては、下記数式1で表されるdaveの値が、0.85以上1未満であることが好ましく、0.85〜0.95がより好ましい。前記daveの値が、0.85未満であったり、1以上であると、塗布時の有機粒子沈降性を制御しにくくなることがある。
<数式1>
ave=d×w+d×w
ただし、前記数式1中、dは第一溶媒の比重、wは第一溶媒の含有量(質量%)、dは第二溶媒の比重、wは第二溶媒の含有量(質量%)をそれぞれ表す。
【0049】
また、前記有機粒子が、ポリメチルメタクリレート樹脂粒子であるときには、塗布時の有機粒子沈降性を制御する観点から、該ポリメチルメタクリレート樹脂粒子の比重と前記dave値との比(ポリメチルメタクリレート樹脂粒子/dave)が、1.4以下であることが好ましく、1.2〜1.4であることがより好ましい。前記ポリメチルメタクリレート樹脂粒子の比重と前記dave値との比が、1.4を超えると、塗布時の有機粒子沈降性を制御できないことがある。
前記第二溶媒を使用するときの、第一溶媒の含有量としては、前記daveの値が前記数値範囲内となるようにするために、50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。
【0050】
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粒子沈降防止剤、フッ素系界面活性剤、散乱剤、増粘剤、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、硬化剤、架橋剤、光重合開始剤、モノマー等が挙げられる。
前記粒子沈降防止剤としては、例えば、脂肪酸アミド、酸化ポリエチレン、金属石鹸類、有機ベントナイト、水添ヒマシ油ワックスなどが挙げられる。これらは、1種単独でよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、脂肪酸アミド、酸化ポリエチレンがより好ましい。
【0051】
前記散乱剤としては、上述した粒子と同様に、光拡散剤としての機能を果たすので、光拡散性を更に向上させることができる。
前記散乱剤の平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、1〜5μmが好ましい。前記散乱剤の平均粒径は、例えば、動的光散乱法、レーザー回折法等を用いた測定装置により測定することができる。
前記散乱剤の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、ジルコニア等が挙げられる。
前記散乱剤の前記塗布液中における添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記塗布液全量に対して、1〜20質量部が好ましい。
【0052】
前記増粘剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アクリルアミドアミン塩等が挙げられる。
前記増粘剤の添加量としては、前記樹脂100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましい。
前記フッ素系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フッ素系アニオン界面活性剤、フッ素系両性界面活性剤等が挙げられる。
前記フッ素系界面活性剤の添加量としては、前記樹脂100質量部に対して、0.001〜0.1質量部が好ましい。
【0053】
前記表面凹凸型光拡散層は、光拡散層用の上記各成分を溶剤に溶解もしくは分散して塗布液となし、支持体又はその他の層上に塗布し、乾燥することにより、形成することができる。
前記塗布は、スピンコーター、ロールコーター、バーコーター、カーテンコーター等の公知の塗布手段を用いて行うことができる。乾燥工程での温度は、90〜130℃が好ましく、100〜120℃がより好ましい。乾燥時間は10秒間〜5分間が好ましく、1〜2分間がより好ましい。
前記光拡散層塗布液の固形分濃度としては、特に制限はなく、塗布方式や乾燥条件に応じて適宜選択することができるが、例えば、10〜40質量%が好ましく、20〜30質量%がより好ましい。
【0054】
前記塗布液の表面張力としては、40N/m以下が好ましく、30N/m以下がより好ましい。前記表面張力が40N/mを超えると、塗布層の面状が悪化する可能性がある。
前記塗布液の表面張力としては、例えば、自動表面張力計(協和界面科学株式会社製、CBVP−A3)により測定することができる。
前記塗布液の粘度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、25℃において、10〜200mPa・sが好ましく、5〜150mPa・sがより好ましい。前記粘度が10mPa・s未満であると、粒子沈降性を維持することが困難になることがあり、200mPa・sを超えると、送液性、塗布性、面状等が悪化することがある。
前記塗布液の粘度は、例えば、E型粘度計(ELD型、東京計器株式会社製)により測定することができる。
【0055】
−−塗布液の塗布及び乾燥方法−−
前記光拡散層の形成方法としては、特に制限はなく、例えば、前記支持体又はその他の層の上に前記光拡散層塗布液を塗布した後、乾燥して形成する方法等が挙げられる。
前記光拡散層の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単層、多層等が挙げられる。
前記塗布液を塗布する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スピンコーター、ロールコーター、バーコーター、カーテンコーター、グラビアコーター、押出しコーター等を用いる方法が挙げられる。これらの中でも、バーコーター、カーテンコーター、グラビアコーター、押出しコーターを用いる方法が好ましい。
前記光拡散層塗布液の乾燥方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、温風乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥等を用いる方法が挙げられる。
前記乾燥を行う温度としては、例えば、90〜230℃が好ましく、100〜190℃がより好ましい。
前記乾燥を行う時間としては、例えば、10秒間〜25分間が好ましく、1〜12分間がより好ましい。
【0056】
−第3形態の埋没型光拡散層−
前記埋没型光拡散層は、バインダー及び粒子を含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記埋没型光拡散層は、前記粒子が前記光拡散層中に埋没している(粒子が光拡散層表面から突出していない)光拡散層である。
前記埋没型光拡散層は、優れた光拡散効果と、わずかではあるが集光効果を有している。
【0057】
前記粒子としては、有機材料もしくは無機材料又はその混合物から構成され、バインダーの望ましい物性、例えば衝撃強さや引張強さに有意な悪影響を与えないものが用いられる。
前記有機材料としては、例えばポリ(アクリレート)、ポリ(アルキルメタクリレート)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリ(テトラフルオロエチレン)、シリコーン、例えばGE Silicones社から商品名TOSPEARL(登録商標)で入手できるポリ(アルキルトリアルコキシシラン)加水分解物、並びにこれらの有機材料の少なくとも1種を含む混合物などが挙げられる。
前記無機材料としては、例えば、アンチモン、チタン、バリウム、亜鉛等を含有する材料、これら金属の酸化物又は硫化物、具体的には、酸化亜鉛、酸化アンチモン、並びにこれらの無機材料の少なくとも1種を含む混合物などが挙げられる。
前記粒子としては、互いに屈折率が異なる2種以上を用いることが好ましく、該粒子の屈折率差は0.2以上であることが好ましい。
前記粒子の平均粒子径は2〜50μmであることが好ましい。
前記粒子の添加量は前記バインダー100質量部に対し0.2〜5質量部が好ましい。
【0058】
前記バインダーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリカーボネート樹脂、(メタ)アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合樹脂、ブチラール樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、ニトロセルロース樹脂、スチレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩素化ポリエチレン、ロジン誘導体、又はこれらの混合物などが挙げられる。これらの中でも、ポリカーボネート樹脂が特に好ましい。
【0059】
前記粒子を前記光拡散層中に均一に分散させた状態で埋没させる(粒子が光拡散層表面から突出していない)方法としては、例えば、バインダー及び粒子を溶媒を用いて混合し、均一に攪拌して、塗布液を調製し、この塗布液を支持体又は他の層上に塗布する方法などが挙げられる。
【0060】
<低屈折率層>
前記低屈折率層は、前記光路変更層の光出射面側に設けられる。この低屈折率層は、第1形態のプリズム層及び第2形態の表面凹凸型光拡散層の表面を平坦化し、他の層と積層させたり、他の部材と貼り合わせを容易にする役割も有する。
前記光路変更層を2つ以上有する場合には、少なくとも1つの光路変更層の光出射面に低屈折率層が設けられているのが好ましく、2つ以上のすべての光路変更層の光出射面に低屈折率層が設けられていてもよく、また、光出射側の最表面が空気層であっても構わない。
【0061】
前記低屈折率層の屈折率は、前記光路変更層の屈折率よりも小さく、1.4以下が好ましく、1.10〜1.25がより好ましい。前記屈折率が1.4を超えると、界面での光の屈折が弱まり、集光効果が小さくなることがある。
ここで、前記低屈折率層の屈折率は、例えばプリズムカプラー屈折率測定機(SPA4000、Sairon Technology,Inc.)を用い、低屈折率層面の全反射角を測定して、屈折率を算出することができる。
【0062】
前記低屈折率層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、多孔質低屈折率層であることが好ましい。
前記多孔質低屈折率層は、少なくとも無機微粒子と、水溶性樹脂と、架橋剤とを含有してなり、酸性基含有化合物、低沸点有機溶媒、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
【0063】
−無機微粒子−
前記無機微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えばシリカ微粒子、コロイダルシリカ、二酸化チタン、硫酸バリウム、珪酸カルシウム、ゼオライト、カオリナイト、ハロイサイト、雲母、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、擬ベーマイト、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、アルミナ、珪酸アルミニウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化ランタン、酸化イットリウムなどが挙げられる。これらの中でも、良好な多孔質構造を形成する点で、シリカ微粒子、コロイダルシリカ、アルミナ微粒子、又は擬ベーマイトが好ましく、シリカ微粒子が特に好ましい。
【0064】
前記シリカ微粒子は、通常その製造法により湿式法粒子と、乾式法(気相法)粒子とに大別される。前記湿式法では、ケイ酸塩の酸分解により活性シリカを生成し、これを適度に重合させて、凝集沈降させて含水シリカを得る方法が主流である。一方、前記気相法は、ハロゲン化珪素の高温気相加水分解による方法(火炎加水分解法)、ケイ砂とコークスとを電気炉中でアークによって加熱還元気化し、これを空気で酸化する方法(アーク法)によって無水シリカを得る方法が主流であり、該気相法によって得られた無水シリカ微粒子である「気相法シリカ」が特に好ましい。
【0065】
前記気相法シリカは、含水シリカと表面のシラノール基の密度、空孔の有無等に相違があり、異なった性質を示すが、空隙率が高い三次元構造を形成するのに適している。この理由は明らかではないが、含水シリカの場合には、無機微粒子表面におけるシラノール基の密度が5〜8個/nmで多く、シリカ微粒子が密に凝集(アグリゲート)し易い。一方、気相法シリカの場合には、無機微粒子表面におけるシラノール基の密度が2〜3個/nmであり、少ないことから疎な軟凝集(フロキュレート)となり、その結果、空隙率が高い構造になるものと推定される。
前記気相法シリカは、比表面積が特に大きく、また、屈折率が低いので、適切な粒子径まで分散を行えば多孔質低屈折率層に透明性を付与できる。
【0066】
前記無機微粒子の平均一次粒径としては、5〜30nmが好ましく、5〜20nmがより好ましく、5〜10nmが更に好ましい。また、平均一次粒径が5〜30nmのシリカ微粒子、平均一次粒径が5〜30nmのコロイダルシリカ、平均一次粒径が5〜20nmのアルミナ微粒子、又は平均細孔半径が2〜15nmの擬ベーマイトがより好ましく、この中でも、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、擬ベーマイトが特に好ましい。気相法シリカにおいては、平均一次粒子径は5〜30nmが好ましく、5〜20nmがより好ましく、5〜10nmが更に好ましく、3〜10nmが特に好ましい。前記気相法シリカは、シラノール基による水素結合によって粒子同士が付着しやすいため、平均一次粒子径が30nm以下のときに空隙率の大きい構造を形成することができる。また、嵩密度としては、50g/l以上が好ましく、60g/l以上がより好ましい。
【0067】
前記シリカ微粒子は、上記した他の無機微粒子と併用してもよい。該他の無機微粒子とシリカ微粒子(特に気相法シリカ)とを併用する場合、全無機微粒子中のシリカ微粒子(特に気相法シリカ)の含有量は30質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましい。
【0068】
−水溶性樹脂−
前記水溶性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、親水性構造単位としてヒドロキシル基を有する樹脂が好ましく、例えばポリビニルアルコール(PVA)、カチオン変性ポリビニルアルコール、アニオン変性ポリビニルアルコール、シラノール変性ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、セルロース系樹脂〔メチルセルロース(MC)、エチルセルロース(EC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、カルボキシメチルセルロース(CMC)等〕、キチン類、キトサン類、デンプン;親水性のエーテル結合を有する樹脂である、ポリエチレンオキサイド(PEO)、ポリプロピレンオキサイド(PPO)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルエーテル(PVE);親水性構のアミド基又はアミド結合を有する樹脂である、ポリアクリルアミド(PAAM)、ポリビニルピロリドン(PVP)などが挙げられる。また、解離性基としてカルボキシル基を有する、ポリアクリル酸塩、マレイン酸樹脂、アルギン酸塩、ゼラチン類等を挙げることもできる。これらの中でも、ポリビニルアルコール(PVA)類が特に好ましい。
【0069】
前記水溶性樹脂の含有量としては、前記多孔質低屈折率層の全固形分質量に対して、9〜40質量%が好ましく、12〜33質量%がより好ましい。
前記ポリビニルアルコール(PVA)の数平均重合度は1,800以上が好ましく、2,000以上がより好ましい。また、シリカ微粒子と組み合わせる場合には、透明性の観点から水溶性樹脂の種類が重要となる。無水シリカを用いる場合には、水溶性樹脂としてPVAを用いるのが好ましく、これらの中でも鹸化度70〜99%のPVA樹脂がより好ましい。
【0070】
前記ポリビニルアルコールとしては、ポリビニルアルコール(PVA)に加え、カチオン変性PVA、アニオン変性PVA、シラノール変性PVA、又はその他ポリビニルアルコールの誘導体も含まれる。前記ポリビニルアルコールは1種単独でもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ポリビニルアルコール(PVA)は、その構造単位に水酸基を有するが、この水酸基とシリカ微粒子表面のシラノール基とが水素結合を形成して、シリカ微粒子の二次粒子を鎖単位とする三次元網目構造を形成し易くする。このような三次元網目構造の形成によって、空隙率の高い多孔質構造の低屈折率層を形成し得ると考えられる。
【0071】
−微粒子と水溶性樹脂との含有比−
微粒子(好ましくはシリカ微粒子;x)と水溶性樹脂(y)との含有比〔PB比(x/y)、水溶性樹脂1質量部に対する無機顔料微粒子の質量〕は、多孔質低屈折率層の層構造にも大きな影響を与える。即ち、PB比が大きくなると、空隙率や細孔容積、表面積(単位質量当り)が大きくなる。具体的には、上記PB比(x/y)としては、該PB比が大き過ぎることに起因する、膜強度の低下や乾燥時のひび割れを防止し、かつ該PB比が小さ過ぎることによって、該空隙が樹脂によって塞がれ易くなり、空隙率が減少することを防止する観点から、1.5/1〜10/1が好ましい。
また、多孔質低屈折率層には充分な膜強度が必要である。このような観点から、上記PB比(x/y)としては、5/1以下が好ましく、2/1以上がより好ましい。
【0072】
−架橋剤−
前記架橋剤としては、前記水溶性樹脂との関係から好適なものを適宜選択すればよいが、架橋反応が迅速である点でホウ素化合物が好ましい。該ホウ素化合物としては、例えば、硼砂、硼酸、硼酸塩(例えば、オルト硼酸塩、InBO3、ScBO3、YBO3、LaBO3、Mg3(BO3)2、Co3(BO3)2、二硼酸塩(例えば、Mg225、Co225)、メタ硼酸塩(例えば、LiBO2、Ca(BO2)2、NaBO2、KBO2)、四硼酸塩(例えば、Na247・10H2O)、五硼酸塩(例えば、KB58・4H2O、Ca2611・7H2O、CsB55)などが挙げられる。これらの中でも、速やかに架橋反応を起こすことができる点で、硼砂、硼酸、硼酸塩が好ましく、硼酸が特に好ましい。前記ホウ素化合物は水溶性樹脂としてポリビニルアルコールと組み合わせて使用することが最も好ましい。
【0073】
前記ホウ素化合物以外にも、水溶性樹脂の架橋剤としては、例えばホルムアルデヒド、グリオキザール、スクシンアルデヒド、グルタルアルデヒド、ジアルデヒドスターチ、植物ガムのジアルデヒド誘導体等のアルデヒド系化合物;ジアセチル、1,2−シクロペンタンジオン、3−ヘキセン−2,5−ジオン等のケトン系化合物;ビス(2−クロロエチル)尿素、ビス(2−クロロエチル)スルホン、2,4−ジクロロ−6−ヒドロキシ−s−トリアジン・ナトリウム塩等の活性ハロゲン化合物;ジビニルスルホン、1,3−ビス(ビニルスルホニル)−2−プロパノール、N,N’−エチレンビス(ビニルスルホニルアセタミド)、ジビニルケトン、1,3−ビス(アクリロイル)尿素、1,3,5−トリアクリロイル−ヘキサヒドロ−s−トリアジン等の活性ビニル化合物;ジメチロ−ル尿素、メチロールジメチルヒダントイン等のN−メチロール化合物;トリメチロールメラミン、アルキル化メチロールメラミン、メラミン、ベンゾグアナミン、メラミン樹脂等のメラミン化合物;エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジグリセリンポリグリシジルエーテル、スピログリコールジグリシジルエーテル、フェノール樹脂のポリグリシジルエーテル等のエポキシ化合物;1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート等のイソシアネート系化合物;米国特許第3017280号明細書、米国特許第2983611号明細書に記載のアジリジン系化合物;米国特許第3100704号明細書に記載のカルボキシイミド系化合物;グリセロールトリグリシジルエーテル等のエポキシ系化合物;1,6−ヘキサメチレン−N,N’−ビスエチレン尿素等のエチレンイミノ系化合物;ムコクロル酸、ムコフェノキシクロル酸等のハロゲン化カルボキシアルデヒド系化合物;2,3−ジヒドロキシジオキサン等のジオキサン系化合物;乳酸チタン、硫酸アルミ、クロム明ばん、カリ明ばん、酢酸ジルコニル、酢酸クロム等の金属含有化合物、テトラエチレンペンタミン等のポリアミン化合物、アジピン酸ジヒドラジド等のヒドラジド化合物、オキサゾリン基を2個以上含有する低分子又はポリマーなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0074】
前記架橋剤の含有量は、前記水溶性樹脂1.0質量部に対し0.05〜0.50質量部が好ましく、0.08〜0.30質量部がより好ましい。前記架橋剤の含有量が上記範囲であると、水溶性樹脂を効果的に架橋してひび割れ等を防止することができる。
【0075】
前記架橋剤は、多孔質低屈折率層を形成する際に、多孔質低屈折率層塗布液中及び/又は多孔質低屈折率層の隣接層を形成するための塗布液中に添加してもよく、或いは予め架橋剤を含む塗布液を塗布した支持体上に、上記多孔質低屈折率層塗布液を塗布する、又は架橋剤非含有の多孔質低屈折率層塗布液を塗布し乾燥後に架橋剤溶液をオーバーコートする等して多孔質低屈折率層に架橋剤を供給することができる。好ましくは、製造効率の観点から、多孔質低屈折率層塗布液又はこの隣接層形成用の塗布液中に架橋剤を添加し、多孔質低屈折率層の形成と同時に架橋剤を供給するのが好ましい。特に、多孔質低屈折率層塗布液に含有するのが好ましい。また、多孔質低屈折率層塗布液中の架橋剤の濃度としては、0.05〜10質量%が好ましく、0.1〜7質量%がより好ましい。
【0076】
−酸性基含有化合物−
前記酸性基含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えばグリシン、イミノジ酢酸、エチレンジアミン−N,N’−ジ酢酸、N−(2−ヒドロキシエチル)−イミノジ酢酸、ニトリロトリ酢酸、サルコシン、ジメチルグリシン、トリシン、アラニン、β−アラニン、バリン、ロイシン、ノルバリン、イソロイシン、アミノブチリックアシッド、アミノドデカノイックアシッド、セリン、イソセリン、ホモセリン、スレオニン、プロリン、ピペコリニックアシッド、リジン、アスパルチックアシッド、グルタミックアシッド、システイン、ホモシステイン、メチオニン、s−カルボキシメチルシステイン、シスチン、N−アセチルグリシン、メチオニンスルホキシド、グリコール酸、クエン酸、酒石酸、メルカプトプロピオン酸、エチレンジアミン二酢酸、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン二酢酸二プロピオン酸、エチレンジアミン二コハク酸、グルタミン酸二酢酸、アスパラギン酸二酢酸、イミノジコハク酸、安息香酸イミノジ酢酸、アントラニル酸二酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン二酢酸二酢酸アミド、プロピレンジアミン四酢酸、イミダゾールカルボン酸、キノリン酸、ピラジンジカルボン酸、又は下記構造式で表される化合物などが挙げられる。
【化1】


【化2】


【化3】


【0077】
前記酸性基含有化合物を用いる場合の添加量としては、最終的に調製する塗布液の全質量の0.1〜15質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましい。
【0078】
−低沸点有機溶媒−
前記低沸点有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、n−ブタノール、2−メトキシエタノール、アセトン、メチルエチルケトン、2−ヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ビニル、酢酸イソプロピル、酢酸−n−プロピル、酢酸−n−ブチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酪酸エチル、酪酸ビニル、酪酸メチル、アクリル酸メチル、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシエタン、イソプロピルビニルエーテル、1,4−ジオキサン、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、アセトン、酢酸エチルが特に好ましい。
前記低沸点有機溶媒を用いる場合、低沸点有機溶媒の添加量は、最終的に調製する塗布液の全質量の0.1〜15質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましい。
【0079】
前記多孔質低屈折率層には、上記成分以外にも、更に必要に応じて、紫外線吸収剤、酸化防止剤、界面活性剤、粘度安定剤、消泡剤などを添加することができる。
【0080】
前記多孔質低屈折率層は、少なくとも無機微粒子、水溶性樹脂、及び架橋剤を含有する多孔質低屈折率層塗布液を塗布した塗布層を架橋硬化させて形成することができる。
前記塗布層を架橋硬化させるには、前記多孔質低屈折率層塗布液に架橋剤を添加する方法、架橋剤を添加あるいは未添加の多孔質低屈折率層塗布液からの塗布層に隣接して架橋剤を含む隣接層を設け架橋剤を隣接層から拡散させる方法がある。後者の方法としては、例えば支持体に予め架橋剤含有塗布液を塗布し、この上に多孔質低屈折率層塗布液を塗布したり、多孔質低屈折率層塗布液を塗布した後、架橋剤含有塗布液を塗布(オーバーコート、浸漬等)する方法などがある。また、隣接層を多孔質低屈折率層と同時に形成(重層形成)することができる。
【0081】
前記多孔質低屈折率層塗布液を用いて塗設した塗布層の架橋硬化としては、(1)多孔質低屈折率層塗布液を塗布して塗布層を形成すると同時、又は(2)多孔質低屈折率層塗布液を塗布して形成される塗布層の乾燥途中であって該塗布層が減率乾燥を示す前、のいずれかのときに、pH7.1以上の塩基性溶液を前記塗布層に付与することにより行われる態様が好ましい。
【0082】
前記pH7.1以上の塩基性溶液は、必要に応じて架橋剤を含有することができる。前記塩基性溶液のpHは7.1以上が好ましく、7.5以上がより好ましく、7.9以上が更に好ましい。前記pHが7.1未満であると、架橋剤によって多孔質低屈折率層塗布液に含まれる水溶性樹脂の架橋反応が十分に行われず、塗布層にひび割れ等の欠陥が発生してしまうことがある。
【0083】
前記塩基性溶液には、塩基性物質及び該塩基性物質の塩の少なくともいずれかが含まれる。前記塩基性物質としては、例えば、アンモニア、第一アミン類(エチルアミン、ポリアリルアミン等)、第二アミン類(ジメチルアミン、トリエチルアミン等)、第三アミン類(N−エチル−N−メチルブチルアミン等)、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物などが挙げられる。
【0084】
前記(1)の多孔質低屈折率層塗布液の塗布層を形成すると同時に塩基性溶液を塗布する同時塗布法(重層塗布法)は、例えば、エクストルージョンダイコーター、カーテンフローコーターを用いた塗布方法により行うことができる。同時塗布の後、形成された塗布層は乾燥されるが、この場合の乾燥は、一般に塗布層を15〜150℃で0.5〜10分間加熱することにより行われることが好ましく、40〜100℃で0.5〜5分間加熱することにより行われることがより好ましい。
前記同時塗布を、例えば、エクストルージョンダイコーターにより行った場合、同時に吐出される二種の塗布液は、エクストルージョンダイコーターの吐出口附近で、即ち支持体上に移る前に重層形成され、その状態で支持体上に重層塗布される。
【0085】
また、前記(2)の多孔質低屈折率層塗布液の塗布層の乾燥途中であって該塗布層が減率乾燥を示す前に前記塩基性溶液を塗布する方法における、「塗布層が減率乾燥を示すようになる前」とは、通常、多孔質低屈折率層塗布液の塗布直後から数分間の過程を指す。この間においては、塗布された塗布層中の溶剤(分散媒体)の含有量が時間に比例して減少する「恒率乾燥」の現象を示す。この「恒率乾燥」を示す時間については、例えば、化学工学便覧(頁707〜712、丸善株式会社発行、昭和55年10月25日)に記載されている。
多孔質低屈折率層塗布液の塗布層が減率乾燥を示すようになるまでの乾燥は、一般に40〜180℃で0.5〜10分間(好ましくは、0.5〜5分間)の条件で行われる。この乾燥時間は、当然塗布量により異なるが、通常は上記範囲が適当である。
【0086】
この方法において、多孔質低屈折率層塗布液の塗布法としては、例えば、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレッドコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、バーコーター等を用いた公知の塗布方法によって行うことができる。
また、前記(2)の場合において多孔質低屈折率層塗布液で塗設された塗布層への塩基性溶液の付与方法としては、(a)塩基性溶液を前記塗布層上に更に塗布する方法、(c)スプレー等の方法により噴霧する方法、(b)塩基性溶液中に前記塗布層が形成された支持体を浸漬する方法、等が挙げられる。
前記(a)の塗布法としては、例えば、カーテンフローコーター、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレッドコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、バーコーター等を用いた公知の塗布方法を利用することができる。しかし、エクストリュージョンダイコーター、カーテンフローコーター、バーコーター等のように、既設の層にコーターが直接接触しない方法を利用することが好ましい。
【0087】
前記塩基性溶液の付与後は、一般に40〜180℃で0.5〜30分間加熱され、乾燥及び硬化が行われる。中でも、40〜150℃で1〜20分間加熱することが好ましい。
【0088】
前記多孔質低屈折率層の空孔径は2〜100nmが好ましく、2〜20nmがより好ましい。前記空孔径が100nmを超えると、レイリー散乱が強まり、光の散乱、色ずれが発生することがある。
ここで、前記多孔質低屈折率層の空孔径は、例えば、走査型電子顕微鏡(VE−9800、キーエンス社製)を用いて測定することができる。
前記多孔質低屈折率層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1〜30μmが好ましく、1〜5μmがより好ましい。
【0089】
<支持体>
前記支持体としては、その形状、構造、大きさ、厚み、材料等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、例えば平板状、シート状などが挙げられ、前記構造としては、単層構造であってもいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては、前記光学シートの大きさ等に応じて適宜選択することができる。特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、支持体の形状としては、例えば、長方形状、正方形状、円状等が挙げられる。前記支持体の構造としては、例えば、単層、多層等が挙げられる。
前記支持体の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、0.02〜4.0mmが好ましい。ここで、前記支持体の厚みは、例えば、支持体を測定計で挟んで支持体の厚みを測定する膜厚計、光学的な干渉を利用して支持体の厚みを測定する非接触膜厚計等を使用することにより測定することができる。
【0090】
前記支持体の材料としては、透明であり、ある程度の強度を有するものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば無機材料及び有機材料のいずれをも好適に用いることができる。
前記無機材料としては、例えば、ガラス、石英、シリコン、などが挙げられる。
前記有機材料としては、例えば、トリアセチルセルロース等のアセテート系樹脂;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂;ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリアクリル系樹脂、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0091】
<空気層>
前記空気層は空気からなる層であり、本発明においては、集光及び光拡散機能を効率よく発揮させる点から、光学シートの最表面に空気層を有することが好ましい。
【0092】
<遮蔽層>
前記遮蔽層は、前記多孔質低屈折率層の光出射側の面に設けられ、該多孔質低屈折率層の空孔内に空気を閉じ込める保護層の役目を果たす。
前記遮蔽層は、少なくともラテックスを含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
【0093】
前記ラテックスとしては、平均粒径が0.1μm以上であることが好ましく、0.1〜1.0μmがより好ましい。また、前記ラテックスとしては、有機溶剤に耐性(不溶性)であることが好ましい。このように粒子の平均粒径が0.1μm以上であり、かつ粒子が有機溶剤に耐性であることによって、多孔質低屈折率層の空孔を埋めることなく、良好な遮蔽効果及び保護効果を発揮することができる。
【0094】
前記ラテックスとしては、上記特性を備えていれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ポリ(スチレン−ブタジエン)、ポリ(メチルメタクリレート−ブタジエン)、ポリ(エチルメタクリレート−ブタジエン)、ポリ(プロピルメタクリレート−ブタジエン)、ポリ(ブチルメタクリレート−ブタジエン)、ポリ(メチルアクリレート−ブタジエン)、ポリ(エチルアクリレート−ブタジエン)、ポリ(プロピルアクリレート−ブタジエン)、ポリ(ブチルアクリレート−ブタジエン)、ポリ(スチレン−イソプレン)、ポリ(メチルスチレン−イソプレン)、ポリ(メチルメタクリレート−イソプレン)、ポリ(エチルメタクリレート−イソプレン)、ポリ(プロピルメタクリレート−イソプレン)、ポリ(ブチルメタクリレート−イソプレン)、ポリ(メチルアクリレート−イソプレン)、ポリ(エチルアクリレート−イソプレン)、ポリ(プロピルアクリレート−イソプレン)、ポリ(ブチルアクリレート−イソプレン)、ポリ(スチレン−ブチルアクリレート)、ポリ(スチレン−ブタジエン)、ポリ(スチレン−イソプレン)、ポリ(スチレン−ブチルメタクリレート)、ポリ(スチレン−ブチルアクリレート−アクリル酸)、ポリ(スチレン−ブタジエン−アクリル酸)、ポリ(スチレン−イソプレン−アクリル酸)、ポリ(スチレン−ブチルメタクリレート−アクリル酸)、ポリ(ブチルメタクリレート−ブチルアクリレート)、ポリ(ブチルメタクリレート−アクリル酸)、ポリ(スチレン−ブチルアクリレート−アクリロニトリル−アクリル酸)、ポリ(アクリロニトリル−ブチルアクリレート−アクリル酸)、ポリ(スチレン−ブチルアクリレート−2−カルボキシエチルアクリラート)、ポリ(スチレン−ブタジエン−2−カルボキシエチルアクリラート)、ポリ(スチレン−イソプレン−2−カルボキシエチル−アクリレート)、ポリ(スチレン−ブチルメタクリレート−2−カルボキシエチルアクリレート)、ポリ(ブチルメタクリレート−ブチルアクリレート−2−カルボキシエチルアクリレート)、ポリ(ブチルメタクリレート−2−カルボキシエチルアクリレート)、ポリ(スチレン−ブチルアクリレート−アクリロニトリル−2−カルボキシエチルアクリレート)、ポリ(アクリロニトリル−ブチルアクリレート−2−カルボキシエチルアクリレート)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0095】
前記その他の成分としては、例えば界面活性剤、水、分散剤などが挙げられる。
前記遮蔽層は、前記多孔質低屈折率層の光出射側の面に、少なくともラテックスを含有する遮蔽層塗布液を塗布し、乾燥させることにより形成することができる。
前記遮蔽層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1〜10μmが好ましく、1〜3μmがより好ましい。
【0096】
本発明においては、前記光学シートの光出射側の最表面に粘着層を有し、かつ該粘着層によって、少なくとも光路変更層を有する他の光学シート及び液晶ユニットのいずれかと貼着可能であることがゴミの付着を防止でき、利便性が向上する点から好ましい。
他の光学シートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、拡散シート、プリズムシート、偏光反射シートなどが挙げられる。
このように光学シートと液晶ユニットと貼り合せることで、光学シートのたわみ、カールを防止することができる。
【0097】
前記粘着層は、少なくとも粘着剤を含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記粘着剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、ポリビニルアルコール系粘着剤、ポリビニルピロリドン系粘着剤、ポリアクリルアミド系粘着剤、セルロース系粘着剤、などが挙げられる。
前記粘着層の厚みは、1〜50μmが好ましく、2〜30μmがより好ましい。
【0098】
ここで、本発明の光学シートの構成の一例について、図面を参照して説明する。
図3は、支持体1上にプリズム層2、多孔質低屈折率層3、遮蔽層4、及び表面凹凸型光拡散層5をこの順に有する光学シート10である。なお、この図3の光学シート10の光出射側の最表面には空気層を有する。
図4は、図3に示す光学シートの支持体のプリズム層2、多孔質低屈折率層3、及び表面凹凸型光拡散層5を設けていない側の面に多孔質低屈折率層3と、該多孔質低屈折率層上に埋没型光拡散層6とを有する光学シート10である。なお、この図4の光学シートの光出射側の最表面には空気層を有する。
【0099】
また、図5は、図3に示す光学シートの表面凹凸型光拡散層5上に多孔質低屈折率層3を設け、この多孔質低屈折率層3上に粘着層7を設け、該粘着層7により、光学シート10を液晶ユニット8に貼り付けた状態を示す。
図6は、図4に示す光学シートの表面凹凸型光拡散層5上に多孔質低屈折率層3を設け、この多孔質低屈折率層3上に粘着層7を設け、該粘着層7により、光学シート10を液晶ユニット8に貼り付けた状態を示す。
【0100】
−用途−
本発明の光学シートは、その利点により、携帯電話、パソコン用モニター、テレビ、液晶プロジェクタ等の液晶表示装置への利用が挙げられる。これらの中でも、液晶パソコン用モニター、液晶テレビ等に好適に使用することができる。
また、プロジェクタスクリーンや液晶以外の表示装置、広告等の照明光源、一般照明光源等にも好適に使用することができる。より具体的には、前記光学シートは、該液晶表示装置のバックライトとして使用されるエッジライト式面光源装置の導光板の上面に、好適に使用することができ、以下に説明する光源装置及び表示装置に特に好適に用いられる。
【0101】
(光源装置及び表示装置)
本発明の光源装置は、本発明の前記光学シートと、光源ユニットとを有してなり、更に必要に応じてその他の構成を有してなる。
前記光源ユニットは、光源と、拡散板と、反射板とを有してなり、更に必要に応じてその他の構成を有してなる。
前記光源としては、発光ダイオード(LED)、冷陰極管、蛍光灯、等が挙げられる。
【0102】
本発明の表示装置は、本発明の前記光源装置を用いたものであり、更に必要に応じてその他の構成を有してなる。
前記表示装置としては、液晶表示装置、液晶プロジェクタ、などが好適に挙げられる。
前記液晶表示装置は、液晶セル、偏光フィルム、カラーフィルタ、反射防止フィルムなどからなる液晶ユニットを備えている。
【0103】
ここで、図7は、本発明の光源装置及び該光源装置を用いた表示装置の一実施形態を示す概略図である。
この実施形態において、光学シートとしては、支持体1上にプリズム層2と、多孔質低屈折率層3と、遮蔽層4と、表面凹凸型光拡散層5と、多孔質低屈折率層3と、粘着層7とをこの順に有する光学シート10を用いており、粘着層7により液晶ユニット40に貼り付けられている。
また、光学シート10の下方には、バックライトユニットが配置されている。バックライトユニットは拡散板36と光源38とを有してなる。拡散板36は乳白色であり、その直下に光源38が配置されている。39はライトボックス、40は液晶ユニットである。
光源38から発せられた光は、ライトボックス39内及び拡散板36により拡散光となり拡散板の下面から入射し、該拡散板の上面から出射し、プリズム層2を通過することにより集光され、光拡散層5を通過することにより拡散され、液晶ユニット40を背面(下面)から照明する。
【0104】
本発明の光源装置及び表示装置は、ゴミの付着を防止でき、色ムラや輝度ムラの発生が少ない本発明の前記光学シートを用いているので、良好な正面輝度を有し、優れた表示特性を有する。
【実施例】
【0105】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0106】
(実施例1)
<光学シートの作製>
厚み180μmの透明なポリエチレンテレフタレート(PET)支持体上に、下記組成のアンカーコート層塗布液を乾燥後の厚みが0.3μmとなるように塗布し、170℃まで加熱し、アンカーコート層を形成した。
−アンカーコート層塗布液の組成−
・蒸留水・・・205.5質量部
・ニッポールラテックスLX−407(日本ゼオン株式会社製)・・・352.2質量部
・下記構造式で表される架橋剤(8質量%水溶液)・・・60.0質量部
【化4】


【0107】
次に、支持体のアンカーコート層を塗布した面に、下記組成の表面凹凸型光拡散層塗布液及び光拡散層架橋液を、それぞれの流量を表面凹凸型光拡散層塗布液100gに対し、架橋剤液12.2gとなるようにポンプで送液し、両者の液をスタチックミキサー(φ3.4−N60S−523−F、ノリタケカンパニーリミテッド社製)にて混合し、直後にウェット塗布量が50ml/mになるように塗布し、120℃で2分間乾燥させて、表面凹凸型光拡散層を形成した。
得られた表面凹凸型光拡散層の各構成物の屈折率をプリズムカプラー屈折率測定機(SPA4000、Sairon Technology,Inc.)を用い、モードカップリング測定を実施したところ、バインダー屈折率は1.49(660nm)であった。粒子の屈折率は、1.49であった。
【0108】
−表面凹凸型光拡散層塗布液の調製−
下記の配合を混合し、表面凹凸型光拡散層塗布液を調製した。
・メチルエチルケトン(MEK)・・・1064質量部
・アクリル樹脂(A811BE、大日本インキ化学工業株式会社製、水酸基価=17mgKOH/g、酸価=3mgKOH/g)50質量%溶液・・・560質量部
・ジュリマーMB−20X(有機粒子、ポリメチルメタクリレート架橋タイプ、質量平均粒子径=18μmの球状超微粒子、日本純薬株式会社製)・・・378質量部
・F780F(大日本インキ化学工業株式会社製、メチルエチルケトン30質量%溶液)・・・1.30質量部
【0109】
−光拡散層架橋液の組成−
・メチルエチルケトン(MEK)・・・1940g
・イソシアネート化合物(タケネートD110N、三井武田ケミカル株式会社製)・・・660g
【0110】
次に、表面凹凸型光拡散層上に、下記組成の多孔質低屈折率層塗布液をウェット塗布量で80g/m塗布し、熱風乾燥機にて80℃(風速3〜8m/秒)で塗布層の固形分濃度が20質量%になるまで乾燥させた。この乾燥期間は、塗布層は恒率乾燥速度を示した。その直後、下記組成の多孔質低屈折率層架橋液に塗布層を30秒間浸漬して該塗布層上に架橋液を15g/m付着させた。次いで、80℃下、10分間乾燥させて、多孔質低屈折率層を形成した。
得られた多孔質低屈折率層の屈折率を、プリズムカプラー屈折率測定機(SPA4000、Sairon Technology,Inc.)を用い、多孔質低屈折率層面の全反射角を測定して、屈折率を算出したところ、1.20であった。
また、多孔質低屈折率層の空孔径を走査型電子顕微鏡(VE−9800、キーエンス社製)により測定したところ、20nmであった。
【0111】
<多孔質低屈折率層塗布液の調製>
下記組成の気相法シリカ微粒子、イオン交換水、及び「シャロールDC−902P」を混合し、ビーズミル(KD−P、株式会社シンマルエンタープライゼス製)を用いて分散させた後、得られた分散液を45℃に加熱し、20時間保持した。次に、分散液に、下記組成の硼酸、ポリビニルアルコール溶解液、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、及びエタノールを30℃にて加え、シリカ多孔質層塗布液を調製した。
−多孔質低屈折率層塗布液の組成−
・気相法シリカ微粒子(無機微粒子、AEROSIL300SF75、日本アエロジル株式会社製)・・・10.0質量部
・イオン交換水・・・64.8質量部
・シャロールDC902P(分散剤、第一工業製薬株式会社製、51.5質量%水溶液)・・・0.87質量部
・硼酸(架橋剤)・・・0.74質量部
・下記組成のポリビニルアルコール(水溶性樹脂)溶解液・・・58.8質量部
〔組成〕
・・PVA−235(鹸化度88%、重合度3500、株式会社クラレ製)・・・4.06質量部
・・ポリオキシエチレンラウリルエーテル(界面活性剤)・・・0.06質量部
・・下記構造式で表される酸性基含有化合物1・・・0.12質量部
【化5】


・・トリエチレングリコールモノブチルエーテル(ブチセノール20P、協和発酵株式会社製)・・・1.36質量部
・・イオン交換水・・・53.2質量部
・ポリオキシエチレンラウリルエーテル(界面活性剤、エマルゲン109Pの10質量%水溶液、HLB値=13.6、花王株式会社製)・・・0.49質量部
・エタノール・・・2.49質量部
【0112】
−多孔質低屈折率層架橋液の組成−
・硼酸(架橋剤)・・・0.65質量部
・炭酸アンモニウム(1級、関東化学株式会社製)・・・3.5質量部
・イオン交換水・・・63.3質量部
・ポリオキシエチレンラウリルエーテル(界面活性剤、エマルゲン109Pの10質量%水溶液、HLB値13.6、花王株式会社製)・・・30.0質量部
【0113】
次に、多孔質低屈折率層上に、下記組成の遮蔽層塗布液を乾燥後の厚みが3μmとなるようにワイヤーバーで塗布し、130℃で5分間乾燥させて、遮蔽層を形成した。
−遮蔽層塗布液の組成−
・イオン交換水・・・27質量部
・ケミパールWF−640(三井化学株式会社製、平均粒径=1.0μm、有機溶剤に耐性有り)・・・15質量部
・ラピゾールA−90(1質量%水溶液)・・・3質量部
【0114】
次に、遮蔽層上に、ワイヤーバーにてウェット塗布量で20g/mとなるように下記組成のプリズム層塗布液を塗布し、80℃にて1分間乾燥させた後、頂角90°、底辺50μmのストライプ状に溝を刻んだプリズム原盤にプリズム層塗布液面を押し当て、ロールで加圧し、UV照射装置にて1500mJ/cmの露光量でUV照射を行い、原盤から剥離して、プリズム層を形成した。
得られたプリズム層のプリズム樹脂を薄層化し、プリズムカプラー屈折率測定機(SPA4000、Sairon Technology,Inc.)を用い、モードカップリング測定し、屈折率を算出したところ、1.59であった。
【0115】
−プリズム層塗布液の調製−
下記組成を混合し、プリズム層塗布液を調製した。
・ビスフェノールAタイプエポキシアクリレート(エベクリル3700、ダイセルUBC株式会社製、粘度=2,200mPa・s/65℃)・・・2.55質量部
・エチレンオキシド付加ビスフェノールAメタクリル酸エステル(NKエステルBPE−200、新中村化学株式会社製、粘度=590mPa・s/25℃)・・・0.85質量部
・アロニックスM−110(東亞合成株式会社製)・・・0.85質量部
・トリブロモフェノキシエチルアクリレート(ニューフロンティアBR−31、第一工業製薬株式会社製、常温で固体、融点50℃以上)・・・4.25質量部
・メチルエチルケトン(MEK)・・・2.89質量部
・ラジカル発生剤(ルシリンTPO−L、BASF株式会社製)・・・0.17質量部
【0116】
以上の各工程により、図8に示す支持体1上に表面凹凸型光拡散層5、多孔質低屈折率層3、遮蔽層4、及びプリズム層2をこの順に有する実施例1の光学シート10を作製した。
得られた光学シートは、液晶ユニットの直下型バックライトユニットに装填した場合、色ムラ、輝度ムラが少なく、高い正面輝度を有していた。
【0117】
(実施例2)
<光学シートの作製>
厚み180μmの透明なポリエチレンテレフタレート(PET)支持体上に、下記のアンカーコート層塗布液を乾燥後の厚みが0.3μmとなるように塗布し、170℃まで加熱し、アンカーコート層を形成した。
−アンカーコート層塗布液の組成−
・蒸留水・・・205.5質量部
・ニッポールラテックスLX−407(日本ゼオン株式会社製)・・・352.2質量部
・下記構造式で表される架橋剤(8質量%水溶液)・・・60.0質量部
【化6】


【0118】
次に、支持体のアンカーコート層を形成した面に、ワイヤーバーにてウェット塗布量で20g/mとなるように下記組成のプリズム層塗布液を塗布し、80℃、1分間乾燥させて、頂角90°底辺50μmのストライプ状に溝を刻んだプリズム原盤にプリズム層塗布液面を押し当て、ロールで加圧し、UV照射装置にて1,500mJ/cmの露光量でUV照射を行い、原盤から剥離することにより、プリズム層を作製した。
得られたプリズム層のプリズム樹脂を薄層化し、プリズムカプラー屈折率測定機(SPA4000、Sairon Technology,Inc.)を用い、モードカップリング測定し、屈折率を算出したところ、1.59であった。
【0119】
−プリズム層塗布液の調製−
下記組成を混合し、プリズム層塗布液を調製した。
・ビスフェノールAタイプエポキシアクリレート(エベクリル3700、ダイセルUBC株式会社製、粘度=2,200mPa・s/65℃)・・・2.55質量部
・エチレンオキシド付加ビスフェノールAメタクリル酸エステル(NKエステルBPE−200、新中村化学株式会社製、粘度=590mPa・s/25℃)・・・0.85質量部
・アロニックスM−110(東亞合成株式会社製)・・・0.85質量部
・トリブロモフェノキシエチルアクリレート(ニューフロンティアBR−31、第一工業製薬株式会社製、常温で固体、融点50℃以上)・・・4.25質量部
・メチルエチルケトン(MEK)・・・2.89質量部
・ラジカル発生剤(ルシリンTPO−L、BASF株式会社製)・・・0.17質量部
【0120】
次に、プリズム層上に、下記組成の多孔質低屈折率層塗布液をウェット塗布量で80g/m塗布し、熱風乾燥機にて80℃(風速3〜8m/秒)で塗布層の固形分濃度が20質量%になるまで乾燥させた。この塗布層は、この期間は恒率乾燥速度を示した。その直後、下記組成の多孔質低屈折率層架橋液に塗布層を30秒間浸漬して該塗布層上に架橋液15g/mを付着させ、更に80℃下、10分間乾燥させて、多孔質低屈折率層を作製した。
得られた多孔質低屈折率層の屈折率を、プリズムカプラー屈折率測定機(SPA4000、Sairon Technology,Inc.)を用い、多孔質低屈折率層面の全反射角を測定して、屈折率を算出したところ、1.20であった。
また、多孔質低屈折率層の空孔径を走査型電子顕微鏡(VE−9800、キーエンス社製)により測定したところ、20nmであった。
【0121】
<多孔質低屈折率層塗布液の調製>
下記組成の気相法シリカ微粒子、イオン交換水、及び「シャロールDC−902P」を混合し、ビーズミル(KD−P、株式会社シンマルエンタープライゼス製)を用いて分散させた後、得られた分散液を45℃に加熱し、20時間保持した。次に、分散液に、下記組成の硼酸、ポリビニルアルコール溶解液、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、及びエタノールを30℃にて加え、シリカ多孔質層塗布液を調製した。
−多孔質低屈折率層塗布液の組成−
・気相法シリカ微粒子(無機微粒子、AEROSIL300SF75、日本アエロジル株式会社製)・・・10.0質量部
・イオン交換水・・・64.8質量部
・シャロールDC902P(分散剤、第一工業製薬株式会社製、51.5質量%水溶液)・・・0.87質量部
・硼酸(架橋剤)・・・0.74質量部
・下記組成のポリビニルアルコール(水溶性樹脂)溶解液・・・58.8質量部
〔組成〕
・・PVA−235(鹸化度88%、重合度3500、株式会社クラレ製)・・・4.06質量部
・・ポリオキシエチレンラウリルエーテル(界面活性剤)・・・0.06質量部
・・下記構造式で表される酸性基含有化合物1・・・0.12質量部
【化7】


・・トリエチレングリコールモノブチルエーテル(ブチセノール20P、協和発酵株式会社製)・・・1.36質量部
・・イオン交換水・・・53.2質量部
・ポリオキシエチレンラウリルエーテル(界面活性剤、エマルゲン109Pの10質量%水溶液、HLB値=13.6、花王株式会社製)・・・0.49質量部
・エタノール・・・2.49質量部
【0122】
−多孔質低屈折率層架橋液の組成−
・硼酸(架橋剤)・・・0.65質量部
・炭酸アンモニウム(1級、関東化学株式会社製)・・・3.5質量部
・イオン交換水・・・63.3質量部
・ポリオキシエチレンラウリルエーテル(界面活性剤、エマルゲン109Pの10質量%水溶液、HLB値13.6、花王株式会社製)・・・30.0質量部
【0123】
次に、多孔質低屈折率層上に、下記組成の遮蔽層塗布液を乾燥後の厚みが3μmとなるようにワイヤーバーで塗布し、130℃で5分間乾燥させて、遮蔽層を形成した。
−遮蔽層塗布液の組成−
・イオン交換水・・・27質量部
・ケミパールWF−640(三井化学株式会社製、平均粒径=1.0μm、有機溶剤に耐性有り)・・・15質量部
・ラピゾールA−90(1質量%水溶液)・・・3質量部
【0124】
次に、遮蔽層上に、下記組成の表面凹凸型光拡散層塗布液及び光拡散層架橋液を、表面凹凸型光拡散層塗布液100gに対し、光拡散層架橋液12.2gとなるように、スタチックミキサー(φ3.4−N60S−523−F、ノリタケカンパニーリミテッド社製)にて混合し、直後にウェット塗布量が50ml/mになるように塗布し、120℃で2分間乾燥させて、表面凹凸型光拡散層を形成した。
得られた表面凹凸型光拡散層の各構成物の屈折率をプリズムカプラー屈折率測定機(SPA4000、Sairon Technology,Inc.)を用い、モードカップリング測定を実施したところ、バインダー屈折率は1.49(660nm)であった。粒子の屈折率は、1.49であった。
−表面凹凸型光拡散層塗布液の調製−
下記の配合を混合し、表面凹凸型光拡散層塗布液を調製した。
・メチルエチルケトン(MEK)・・・1064質量部
・アクリル樹脂(A811BE、大日本インキ化学工業株式会社製、水酸基価=17mgKOH/g、酸価=3mgKOH/g)50質量%溶液・・・560質量部
・ジュリマーMB−20X(有機粒子、ポリメチルメタクリレート架橋タイプ、質量平均粒子径=18μmの球状超微粒子、日本純薬株式会社製)・・・378質量部
・F780F(大日本インキ化学工業株式会社製、メチルエチルケトン30質量%溶液)・・・1.30質量部
【0125】
−光拡散層架橋液の組成−
・メチルエチルケトン(MEK)・・・1940g
・イソシアネート化合物(タケネートD110N、三井武田ケミカル株式会社製)・・・660g
【0126】
以上の各工程により、図9に示す支持体1にプリズム層2、多孔質低屈折率層3、遮蔽層4、及び表面凹凸型光拡散層5をこの順に有する実施例2の光学シート10を作製した。得られた光学シートは、液晶ユニットの直下型バックライトユニットに装填した場合、色ムラ、輝度ムラが少なく、高い正面輝度を有していた。
【0127】
(実施例3)
−光学シートの作製−
実施例2において、支持体上の第1のプリズム層上に多孔質低屈折率層を形成し、該多孔質低屈折率層上に遮蔽層を形成し、該遮蔽層上に、第2のプリズム層を該第2のプリズム層の稜線と第1のプリズム層の稜線が直交するように設けた以外は、実施例2と同様にして、図10に示す支持体1上に第1のプリズム層2a、多孔質低屈折率層3、遮蔽層4、及び第1のプリズム層と直交した第2のプリズム層2bをこの順に有する実施例3の光学シート10を作製した。なお、第1のプリズム層と第2のプリズム層とは、同一の組成及び構造を有するものである。
得られた光学シートは、液晶ユニットの直下型バックライトユニットに装填した場合、最も高い正面輝度を有していた。
【0128】
(実施例4)
−光学シートの作製−
実施例1において、支持体上の第1の表面凹凸型光拡散層上に多孔質低屈折率層を形成し、該多孔質低屈折率層上に遮蔽層を形成し、該遮蔽層上に、第2の表面凹凸型光拡散層を設けた以外は、実施例1と同様にして、図11に示す支持体1上に第1の表面凹凸型光拡散層5a、多孔質低屈折率層3、遮蔽層4、及び第2の表面凹凸型光拡散層5bをこの順に有する実施例4の光学シート10を作製した。なお、第1の表面凹凸型光拡散層と第2の表面凹凸型光拡散層とは、同一の組成及び構造を有するものである。
得られた光学シートは、液晶ユニットの直下型バックライトユニットに装填した場合、色ムラ、輝度ムラが非常に少なく、また、良好な正面輝度を有していた。
【0129】
(実施例5)
−光学シートの作製−
実施例1と同様にして、支持体上の第1の表面凹凸型光拡散層上に多孔質低屈折率層を形成した。また、実施例1と同様にして、支持体上に第2の表面凹凸型光拡散層を有する拡散シートを作製した。
次に、多孔質低屈折率層上に拡散シートを粘着層を介して貼り合わせて、図12に示す支持体1上に、第1の表面凹凸型光拡散層5a、多孔質低屈折率層3、粘着層7、支持体1、及び第2の表面凹凸型光拡散層5bをこの順に有する実施例5の光学シート10を作製した。なお、第1の表面凹凸型光拡散層と第2の表面凹凸型光拡散層とは、同一の組成及び構造を有するものである。
得られた光学シートは、液晶ユニットの直下型バックライトユニットに装填した場合、色ムラ、輝度ムラが非常に少なく、また、良好な正面輝度を有していた。
【0130】
(実施例6)
<光学シートの作製>
厚み180μmの透明なポリエチレンテレフタレート(PET)支持体上に、下記のアンカーコート層塗布液を乾燥後の厚みが0.3μmとなるように塗布し、170℃まで加熱し、アンカーコート層を形成した。
−アンカーコート層塗布液の組成−
・蒸留水・・・205.5質量部
・ニッポールラテックスLX−407(日本ゼオン株式会社製)・・・352.2質量部
・下記構造式で表される架橋剤(8質量%水溶液)・・・60.0質量部
【化8】


【0131】
次に、支持体のアンカーコート層を形成した面に、ワイヤーバーにてウェット塗布量で44g/mとなるように下記の埋没型光拡散層塗布液を塗布し、100℃にて2分間乾燥させて、埋没型光拡散層を形成した。
−埋没型光拡散層塗布液の組成−
・ポリスチレン(重合度2,000、和光純薬株式会社製)・・・72質量部
・メチルエチルケトン(MEK)・・・84質量部
・シクロヘキサノン・・・144質量部
・テクポリマーMB30X−8(積水化成品工業株式会社製、平均粒径=8μm、屈折率=1.59)・・・14.4質量部
【0132】
次に、埋没型光拡散層上に、下記組成の多孔質低屈折率層塗布液をウェット塗布量で80g/m塗布し、熱風乾燥機にて80℃(風速3〜8m/秒)で塗布層の固形分濃度が20質量%になるまで乾燥させた。この塗布層は、この期間は恒率乾燥速度を示した。その直後、下記組成の多孔質低屈折率層架橋液に塗布層を30秒間浸漬して該塗布層上に架橋液15g/mを付着させ、更に80℃下、10分間乾燥させて、多孔質低屈折率層を作製した。
得られた多孔質低屈折率層の屈折率を、プリズムカプラー屈折率測定機(SPA4000、Sairon Technology,Inc.)を用い、多孔質低屈折率層面の全反射角を測定して、屈折率を算出したところ、1.20であった。
また、多孔質低屈折率層の空孔径を走査型電子顕微鏡(VE−9800、キーエンス社製)により測定したところ、20nmであった。
【0133】
<多孔質低屈折率層塗布液の調製>
下記組成の気相法シリカ微粒子、イオン交換水、及び「シャロールDC−902P」を混合し、ビーズミル(KD−P、株式会社シンマルエンタープライゼス製)を用いて分散させた後、得られた分散液を45℃に加熱し、20時間保持した。次に、分散液に、下記組成の硼酸、ポリビニルアルコール溶解液、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、及びエタノールを30℃にて加え、シリカ多孔質層塗布液を調製した。
−多孔質低屈折率層塗布液の組成−
・気相法シリカ微粒子(無機微粒子、AEROSIL300SF75、日本アエロジル株式会社製)・・・10.0質量部
・イオン交換水・・・64.8質量部
・シャロールDC902P(分散剤、第一工業製薬株式会社製、51.5質量%水溶液)・・・0.87質量部
・硼酸(架橋剤)・・・0.74質量部
・下記組成のポリビニルアルコール(水溶性樹脂)溶解液・・・58.8質量部
〔組成〕
・・PVA−235(鹸化度88%、重合度3500、株式会社クラレ製)・・・4.06質量部
・・ポリオキシエチレンラウリルエーテル(界面活性剤)・・・0.06質量部
・・下記構造式で表される酸性基含有化合物1・・・0.12質量部
【化9】


・・トリエチレングリコールモノブチルエーテル(ブチセノール20P、協和発酵株式会社製)・・・1.36質量部
・・イオン交換水・・・53.2質量部
・ポリオキシエチレンラウリルエーテル(界面活性剤、エマルゲン109Pの10質量%水溶液、HLB値=13.6、花王株式会社製)・・・0.49質量部
・エタノール・・・2.49質量部
【0134】
−多孔質低屈折率層架橋液の組成−
・硼酸(架橋剤)・・・0.65質量部
・炭酸アンモニウム(1級、関東化学株式会社製)・・・3.5質量部
・イオン交換水・・・63.3質量部
・ポリオキシエチレンラウリルエーテル(界面活性剤、エマルゲン109Pの10質量%水溶液、HLB値13.6、花王株式会社製)・・・30.0質量部
【0135】
次に、多孔質低屈折率層上に、下記組成の遮蔽層塗布液を乾燥後の厚みが3μmとなるようにワイヤーバーで塗布し、130℃で5分間乾燥させて、遮蔽層を形成した。
−遮蔽層塗布液の組成−
・イオン交換水・・・27質量部
・ケミパールWF−640(三井化学株式会社製、平均粒径=1.0μm、有機溶剤に耐性有り)・・・15質量部
・ラピゾールA−90(1質量%水溶液)・・・3質量部
【0136】
次に、遮蔽層上に、下記組成の表面凹凸型光拡散層塗布液及び光拡散層架橋液を、表面凹凸型光拡散層塗布液100gに対し、光拡散層架橋液12.2gとなるように、スタチックミキサー(φ3.4−N60S−523−F、ノリタケカンパニーリミテッド社製)にて混合し、直後にウェット塗布量が50ml/mになるように塗布し、120℃で2分間乾燥させて、表面凹凸型光拡散層を形成した。
得られた表面凹凸型光拡散層の各構成物の屈折率をプリズムカプラー屈折率測定機(SPA4000、Sairon Technology,Inc.)を用い、モードカップリング測定を実施したところ、バインダー屈折率は1.49(660nm)であった。粒子の屈折率は、1.49であった。
−表面凹凸型光拡散層塗布液の調製−
下記の配合を混合し、表面凹凸型光拡散層塗布液を調製した。
・メチルエチルケトン(MEK)・・・1064質量部
・アクリル樹脂(A811BE、大日本インキ化学工業株式会社製、水酸基価=17mgKOH/g、酸価=3mgKOH/g)50質量%溶液・・・560質量部
・ジュリマーMB−20X(有機粒子、ポリメチルメタクリレート架橋タイプ、質量平均粒子径=18μmの球状超微粒子、日本純薬株式会社製)・・・378質量部
・F780F(大日本インキ化学工業株式会社製、メチルエチルケトン30質量%溶液)・・・1.30質量部
【0137】
−光拡散層架橋液の組成−
・メチルエチルケトン(MEK)・・・1940g
・イソシアネート化合物(タケネートD110N、三井武田ケミカル株式会社製)・・・660g
【0138】
以上の各工程により、図13に示す支持体1上に埋没型光拡散層6、多孔質低屈折率層3、遮蔽層4、及び表面凹凸型光拡散層5をこの順に有する光学シートを作製した。
得られた光学シートは、液晶ユニットの直下型バックライトユニットに装填した場合、色むら、輝度ムラが少なく、高い正面輝度を有していた。
【0139】
(比較例1)
−光学シートの作製−
実施例1において、表面凹凸型光拡散層上に多孔質低屈折率層を形成する工程以降を省略した以外は、実施例1と同様にして、光拡散シートを作製した。
実施例2において、プリズム層上に多孔質低屈折率層を形成する工程以降を省略した以外は、実施例2と同様にして、プリズムシートを作製した。
得られた光拡散シート上にプリズムシートを重ね合わせて、図14に示す比較例1の光学シートを作製した。
【0140】
(比較例2)
−光学シートの作製−
比較例1におけるプリズムシート上に、比較例1の光拡散シートを重ね合わせて、図15に示す比較例2の光学シートを作製した。
【0141】
(比較例3)
−光学シートの作製−
比較例1における光拡散シートの上に、同じ比較例1の光拡散シートを重ね合わせて、図16に示す比較例3の光学シートを作製した。
【0142】
(比較例4)
−光学シートの作製−
比較例1におけるプリズムシートの上に、同じ比較例1のプリズムシートをプリズムの稜線どうしが直交するように重ね合わせて、図17に示す比較例4の光学シートを作製した。
【0143】
(比較例5)
実施例6において、埋没型光拡散層上に多孔質低屈折率層を形成する工程以降を省略した以外は、実施例6と同様にして、支持体上に埋没型光拡散層を有する埋没型光拡散シートを作製した。
得られた埋没型光拡散シート上に比較例1におけるプリズムシートを重ね合わせて、図18に示す比較例5の光学シートを作製した。
【0144】
(比較例6)
−光学シートの作製−
比較例2の光学シートの周辺部を直径0.5mmの熱針で熱融着させて、一体化し、図19に示す比較例6の光学シートを作製した。図19中100は熱融着部である。
【0145】
次に、得られた各光学シートについて、以下のようにして、諸特性を評価した。結果を表1に示す。
【0146】
<正面輝度の測定>
平面光源(FLR3、フナテック株式会社)上に、各光学シートを敷き、色彩輝度計(BM−7、トプコン株式会社)にて、輝度の測定を行った。最も正面輝度の高いプリズムシートの2枚重ねの評点を「5」として、正面輝度を比較し、採点した。
【0147】
<色ムラ及び輝度ムラの評価>
目視により、光源のランプの輝線を隠蔽する効果、干渉による色ずれ、ギラツキを評価した。最もムラ消し効果及び面状の均一感のある比較例3を評点「5」とした。なお、ギラツキ感及び干渉の起こるプリズムシートは、減点対象とした。
【0148】
<合計厚みの評価>
最も厚みを薄くできる実施例1、2、3、4、及び6を評点「5」とし、採点を行った。比較例1〜5は、2枚のシートのそれぞれにたわみを防止できるだけの支持体厚みが要求され、サイズが大きくなるほど厚みを増すことになるので減点対象とした。
【0149】
<製造工程数の評価>
最も製造工数の少ない比較例3の光拡散シート2枚からなる構成を評点「5」とし、型押しUV硬化工程のあるプリズムシート、多孔質低屈折率層形成工程を有するものは減点対象とした。
【0150】
<組み立て工数の評価>
最も組立工数の少ない実施例2、4、5、6、及び比較例6を評点「5」とし、保護シートを取り除く必要のあるプリズムシート、2枚のシートの設置と検査の必要のある比較例1〜5を減点とした。
【0151】
<たわみ強度の測定>
シート1枚構成の実施例1〜6を評点「5」とし、シート2枚分のたわみの影響を受ける比較例1〜5を減点とし、異種のシート2枚を接着した比較例6はたわみが大きく、サイズが大きくなるほど影響が大きくなるので、評点「2」とした。
【0152】
<総合評価>
以上の評価結果から合計点により、下記基準で総合評価した。
○:良好・・・合計点23以上
△:実使用可能レベル・・・合計点18以上、23未満
×:実使用不能レベル・・・合計点18未満
【0153】
【表1】


【0154】
−光源装置及び液晶表示装置の作製−
実施例1〜6及び比較例1〜6の各光学シートを用い、実開平5−4133号公報を参考にして、図7に示すような光源装置(バックライトユニット)と、液晶ユニットを有する液晶表示装置を作製した。
実施例1〜6の各光学シートを用いた液晶表示装置は、比較例1〜6の各光学シートを用いた液晶表示装置に比べて、色ムラ及び輝度ムラが少なく、高い正面輝度を有しており、良好な表示特性を備えていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【0155】
本発明の光学シートは、製造工程が少なくなり生産効率が向上し、ゴミの付着を防止でき、色ムラや輝度ムラの発生が少なく、良好な正面輝度を有するので、例えば携帯電話、パソコン用モニター、テレビ、液晶プロジェクタなどに使われる液晶表示装置の平面ディスプレイ用光源として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0156】
【図1】図1は、従来の光学シートを用いた液晶表示装置の一例を示す図である。
【図2】図2は、プリズムシートの製造装置の一例を示す概略図である。
【図3】図3は、本発明の光学シートの一例を示す概略図である。
【図4】図4は、本発明の光学シートの他の一例を示す概略図である。
【図5】図5は、本発明の光学シートを液晶ユニットに貼り付けた状態を示す概略図である。
【図6】図6は、本発明の別の光学シートを液晶ユニットに貼り付けた状態を示す概略図である。
【図7】図7は、本発明の光学シートを用いた液晶表示装置の一例を示す概略図である。
【図8】図8は、実施例1の光学シートを示す概略図である。
【図9】図9は、実施例2の光学シートを示す概略図である。
【図10】図10は、実施例3の光学シートを示す概略図である。
【図11】図11は、実施例4の光学シートを示す概略図である。
【図12】図12は、実施例5の光学シートを示す概略図である。
【図13】図13は、実施例6の光学シートを示す概略図である。
【図14】図14は、比較例1の光学シートを示す概略図である。
【図15】図15は、比較例2の光学シートを示す概略図である。
【図16】図16は、比較例3の光学シートを示す概略図である。
【図17】図17は、比較例4の光学シートを示す概略図である。
【図18】図18は、比較例5の光学シートを示す概略図である。
【図19】図19は、比較例6の光学シートを示す概略図である。
【符号の説明】
【0157】
1 支持体
2 プリズム層
3 多孔質低屈折率層
4 遮蔽層
5 表面凹凸型光拡散層
6 埋没型光拡散層
7 粘着層
8 液晶ユニット
10 光学シート
12 下拡散シート
14 プリズムシート
18 上拡散シート
36 拡散板
38 光源
39 ライトボックス
40 液晶ユニット
80 プリズムシート製造装置
81 シート供給手段
82 塗布手段
83 エンボスロール
84 ニップロール
85 樹脂硬化手段
86 剥離ロール
87 保護フィルム供給手段
88 シート巻取り手段
89 乾燥手段
W 支持体
【出願人】 【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
【出願日】 平成18年6月21日(2006.6.21)
【代理人】 【識別番号】100107515
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 浩一

【識別番号】100107733
【弁理士】
【氏名又は名称】流 良広

【識別番号】100115347
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 奈緒子


【公開番号】 特開2008−3243(P2008−3243A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−171596(P2006−171596)