JP2001215314A - 光学フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 側面方向よりの入射光を効率よく視認方向に
光路変換して薄型軽量で明るくて見易い表示の透過型や
反射・透過両用型の液晶表示装置を形成しうる光学フィ
ルムの開発。 【解決手段】 フィルム面に対する傾斜角（θ１）が３
５〜４８度で略一定方向を向く光路変換斜面（Ａ１）を
具備する凹凸の繰り返し構造を形成したハードコート層
（１３）を透明フィルム（１１）の片面に有し、その透
明フィルムの他面に粘着層（１２）を有する光学フィル
ム。 【効果】 光学フィルムを液晶表示パネルに接着しその
側面に照明装置を配置してその側面入射光をパネルの視
認方向に効率よく光路変換し透過モードでの液晶表示に
利用でき、また光学フィルムの光路変換斜面間に平坦面
部分を設けることで外光を効率よく入射させてその入射
光を反射層を介し反射させ反射モードでの液晶表示に利
用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、側面方向よりの入射光を
効率よく視認方向に光路変換して薄型軽量で明るくて見
易い表示の透過型や反射・透過両用型の液晶表示装置を
形成しうる耐久性に優れる光学フィルムに関する。

【０００２】

【発明の背景】ＴＶやパソコン画面の大型化に伴う高重
量化の抑制、携帯パソコンや携帯電話等の小型軽量化な
どを目的に透過型液晶表示装置の更なる薄型軽量化が求
められる中、従来の直下型やサイドライト型導光板によ
るバックライトを設けたものでは、その薄型軽量化が困
難となっている。ちなみに直下型のバックライトでは液
晶表示パネルの直下に照明装置と共に光拡散板や反射板
が配置されて通例４mm以上の厚さとなり、サイドライト
型導光板でも光伝送の必要上１mm以上の板厚となりそれ
に光拡散板や反射板やプリズムシートなどを配置した場
合には通例３mm以上の厚さとなる。

【０００３】また前記した透過型液晶表示パネルとバッ
クライトの間に半透過型反射板を配置して外光による反
射モードにても視認できるようにした反射・透過両用型
の液晶表示装置も知られていた。半透過型反射板の配置
は、反射モードによる視認の可能化を目的とし、それな
しでは外光による反射モードでの視認が暗くて反射型の
液晶表示装置として実質的に機能しにくい。しかしなが
ら半透過型反射板の付加で更に嵩高高重量化することに
加えて、半透過型反射板では透過光と反射光に分散され
るため透過モードでの視認を暗くし、また反射モードで
も視認を暗くしてその明るさが高反射率の反射層による
反射専用のものに及びにくい問題点があった。

【０００４】

【発明の技術的課題】本発明は、側面方向よりの入射光
を効率よく視認方向に光路変換して薄型軽量で明るくて
見易い表示の透過型や反射・透過両用型の液晶表示装置
を形成しうる光学フィルムの開発を課題とする。

【０００５】

【課題の解決手段】本発明は、フィルム面に対する傾斜
角が３５〜４８度で略一定方向を向く光路変換斜面を具
備する凹凸の繰り返し構造を形成したハードコート層を
透明フィルムの片面に有し、その透明フィルムの他面に
粘着層を有することを特徴とする光学フィルムを提供す
るものである。

【０００６】

【発明の効果】本発明の光学フィルムによれば、それを
側面に照明装置を有する液晶表示パネルの視認面に沿わ
せて配置することにより、前記側面からの入射光ないし
その伝送光を光学フィルムの光路変換斜面を介し液晶表
示パネルの視認方向に効率よく光路変換して透過モード
での液晶表示に利用でき、薄さと軽量性に優れ明るくて
表示品位の良好な透過型の液晶表示装置を形成すること
ができる。また光学フィルムの光路変換斜面間に平坦面
部分を設けることで外光を効率よく入射させることがで
きその入射光を反射層を介し反射させて反射モードでの
液晶表示に利用でき、前記した透過モード機構に加えて
反射モード機構も形成できて薄さと軽量性に優れ明るく
て表示品位の良好な反射・透過両用型の液晶表示装置を
形成することができる。

【０００７】前記の効果は主に斜面反射による光路制御
式の光学フィルムとしたことによる。すなわち光路変換
斜面を介して側面からの入射光ないしその伝送光を反射
させることで指向性よく光路変換できて透過モードでの
良視認が達成されると共に、光路変換斜面間に容易に平
坦面を配置できてその平坦面を介し外光を透過させて充
分な外光入射を確保でき反射モードでの良視認も達成さ
れる。図１２に例示の如く散乱シート６等による粗面を
介した散乱反射方式では前記効果の達成は困難である。
ちなみに特開平５−１５８０３３号公報では液晶表示パ
ネルの側面より照明光を入射させて視認側セル基板で全
反射させその反射光を粗面型の反射板で散乱させて表示
に利用する反射型液晶表示装置を教示する。

【０００８】しかし前記の場合、表示に利用できる光
は、散乱で全反射条件から外れてパネルより出射する光
であり、一般に散乱光は正反射方向をピークとする正規
分布を示すことから（第２０回液晶討論会講演予稿集３
Ｇ５１０、東北大学；内田等）、前記の表示光は、正
面（垂直）方向より大きく傾斜した光で表示に有効利用
しにくく正面方向では暗い表示となる。さりとて粗面型
反射板による散乱を強くすると反射モードでの正面方向
の光量を低減させて、やはり表示に不利となる（SID 96
DIGEST P149-152）。従ってかかる粗面散乱反射方式で
は透過と反射の両モードに要求される散乱強さが背反関
係にあるため両者に有利な散乱強さとすることが困難で
ある。

【０００９】一方、本発明による斜面反射による光路制
御式の光学フィルムでは、ピークを示す正反射方向の光
の利用を主体とし、その反射光の光路を制御するもので
あることから表示に有利な指向性、就中、正面方向の指
向性を容易にもたせることができて明るい透過モードを
達成することができる。また反射モードにても光学フィ
ルムの当該斜面以外の平坦部分を利用して外光の効率的
な入射と反射透過を確保でき、反射と透過の両モードに
有利な状態に容易にバランスさせることができる。さら
に光路変換斜面をハードコート層にて形成したことによ
り傷付きが生じにくく上記の機能を長期に持続する。傷
付きは伝送光等を散乱させて発光ムラや輝線の発生原因
となりやすい。

【００１０】

【発明の実施形態】本発明による光学フィルムは、フィ
ルム面に対する傾斜角が３５〜４８度で略一定方向を向
く光路変換斜面を具備する凹凸の繰り返し構造を形成し
たハードコート層を透明フィルムの片面に有し、その透
明フィルムの他面に粘着層を有するものからなる。その
例を図１（ａ）〜（ｈ）に示した。１が光学フィルム
で、１１が透明フィルム、１２が粘着層、１３が光路変
換斜面Ａ１を具備する凹凸すなわち光路変換手段Ａの繰
り返し構造を有するハードコート層であり、１４は剥離
シートである。

【００１１】光学フィルム１は、図９に例示した如く側
面に照明装置５を有する液晶表示パネルＰの視認面に沿
う方向に配置し、前記照明装置による側面方向からの入
射光ないしその伝送光を矢印の如く光路変換斜面Ａ１を
介し反射させ透明フィルム１１の当該斜面を有しない面
側に、従って液晶表示パネルＰの視認方向に光路変換し
て透明フィルムより出射させ、その出射光を液晶表示パ
ネル等の照明光（表示光）として利用できるようにする
ことを目的とする。

【００１２】透明フィルムは、光路変換手段の支持母材
となるものであり、照明装置等を介して入射させる光の
波長域に応じそれに透明性を示す適宜な材料にて形成し
うる。ちなみに可視光域では例えばアクリル系樹脂やポ
リカーボネート系樹脂、セルロース系樹脂やノルボルネ
ン系樹脂等で代表される透明樹脂、熱や紫外線、電子線
等の放射線で重合処理しうる硬化型樹脂などがあげられ
る。就中、複屈折を示さないか複屈折の小さい材料を用
いることが好ましい。また接着処理にて透明フィルムに
内部応力が発生する場合があり、かかる内部応力による
位相差の発生を防止する点よりは光弾性係数の小さい材
料を用いることが好ましい。

【００１３】輝度ムラや色ムラを抑制して表示ムラの少
ない液晶表示装置を形成する点より好ましく用いうる透
明フィルムは、前記の如く面内の平均位相差が小さいも
の、就中３０nm以下のものである。すなわち図２に例示
した如く小さい位相差の透明フィルム１１とすることに
より偏光板３１等を介した直線偏光が入射した場合にそ
の偏光状態を良好に維持できて表示品位の低下防止に有
利である。ちなみに通例のポリエステルフィルム等では
約２０００nmの位相差を示すが、位相差の大きいフィル
ムでは図３に例示した如く偏光板３１等を介した直線偏
光が入射した場合に位相差の影響で入射角や反射角によ
っては色変化で虹色化したり、偏光状態が変化して伝送
効率や出射効率が低下したりして輝度ムラや色ムラ等の
表示ムラを生じやすくなる。表示ムラ防止の点より透明
フィルムにおける面内の好ましい平均位相差は、２０nm
以下、就中１５nm以下、特に１０nm以下であり、その位
相差の場所毎のバラツキが可及的に小さいものがより好
ましい。

【００１４】また伝送光の透明フィルムへの入射角が４
５度を超えやすいことを考慮すると透明フィルムの厚さ
方向の平均位相差も前記した面内の平均位相差と同様に
影響しやすく、表示ムラ防止等の点よりその厚さ方向の
平均位相差は５０nm以下、就中３０nm以下、特に２０nm
以下であることが好ましい。かかる低位相差の透明フィ
ルムの形成は、例えば既成のフィルムを焼鈍処理する方
式等にて内部の光学歪みを除去する方式などの適宜な方
式にて行いうる。好ましい形成方式は、キャスティング
方式にて位相差の小さい透明フィルムを形成する方式で
ある。なお透明フィルムにおける前記の位相差条件は、
光学フィルムの表示に利用する範囲で満足されればよ
く、光学フィルムの全面で満足される必要はない。また
当該位相差は、可視域の光、特に波長５５０nmの光に基
づくものであることが好ましい。

【００１５】透明フィルム１１は、位相差制御等を目的
に図１の（ｇ）の例の如く同種又は異種の樹脂からなる
２層以上の重畳体１１Ａ、Ｂとして形成されていてもよ
く、（ａ）〜（ｆ）の例の如く１種の材料による一体的
単層物として形成されている必要はない。また透明フィ
ルムは、図１（ｈ）の例の如く偏光板からなっていても
よい。その偏光板としては、適宜なものを用いることが
でき特に限定はない。高度な直線偏光の入射による良好
なコントラスト比の表示を得る点などよりは、例えば図
例の如くポリビニルアルコール系フィルムや部分ホルマ
ール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢
酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムの如き親水性高
分子フィルムにヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸
着させて延伸したものからなる吸収型偏光フィルム１１
Ｃやその片側又は両側に透明保護層１１Ａ、Ｂを設けた
ものなどの如く偏光度の高いものが好ましく用いうる。

【００１６】前記透明保護層の形成には、透明性や機械
的強度、熱安定性や水分遮蔽性などに優れるものが好ま
しく用いられ、その例としてはアセテート系樹脂やポリ
エステル系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂やポリカ
ーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂やポリイミド系樹
脂、ポリオレフィン系樹脂やアクリル系樹脂、ポリエー
テル系樹脂やポリ塩化ビニル、スチレン系樹脂やノルボ
ルネン系樹脂の如きポリマー、あるいはアクリル系やウ
レタン系、アクリルウレタン系やエポキシ系、シリコー
ン系等の熱硬化型ないし紫外線硬化型の樹脂などがあげ
られる。透明保護層は、フィルムとしたものの接着方式
やポリマー液等の塗布方式などにより付与することがで
きる。

【００１７】透明フィルムの厚さは、適宜に決定しうる
が一般には薄型化などの点より３００μm以下、就中５
〜２００μm、特に１０〜１００μmとされる。なお透明
フィルムが前記の如く偏光板からなる場合には、液晶表
示装置を形成する際に少なくとも光学フィルムを配置す
る側の偏光板を省略でき、それにより薄型化を達成でき
ることよりその厚さは前記に限定されず、従来の偏光板
の厚さに準じることができる。

【００１８】光学フィルム１は、図１に例示した如く透
明フィルム１１の片面にハードコート層１３を有するも
のとして形成され、かつそのハードコート層は上記した
目的を達成する点より側面方向からの入射光ないしその
伝送光を所定方向に反射して光路変換する斜面Ａ１を具
備するものとされる。その場合、本発明にては光路変換
を介して正面方向への指向性に優れる照明光を得る点よ
り図１の例の如く、フィルム面Ａ４に対する傾斜角θ１
が３５〜４８度で、略一定方向を向く光路変換斜面Ａ１
を具備する凹凸すなわち光路変換手段Ａの繰り返し構造
を有するものとされる。

【００１９】前記した光路変換斜面Ａ１を有する光路変
換手段Ａの例を図１（ａ）〜（ｈ）に示した。その
（ａ）〜（ｃ）、（ｇ）、（ｈ）では光路変換手段Ａが
断面略三角形のものからなり、（ｄ）、（ｅ）では断面
略四角形、（ｆ）では断面略五角形のものからなる。ま
た（ａ）では二等辺三角形による２面の光路変換斜面Ａ
１を有し、（ｂ）、（ｇ）、（ｈ）では光路変換斜面Ａ
１と傾斜角が斜面Ａ１よりも大きい急斜面Ａ２を有する
光路変換手段Ａを有するものからなる。一方（ｃ）では
光路変換斜面Ａ１と傾斜角が小さい緩斜面Ａ３とを単位
とする光路変換手段Ａが隣接連続状態の繰返し構造とし
てフィルム片側の全面に形成されたものからなる。さら
に（ａ）〜（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｈ）では凹部
（溝）からなる光路変換手段Ａを有するものからなり、
（ｄ）、（ｆ）では凸部（突起）からなる光路変換手段
Ａを有するものからなる。

【００２０】従って前記した例のように光路変換手段
は、等辺面ないし同じ傾斜角の斜面からなる凸部又は凹
部にても形成できるし、光路変換斜面と急斜面又は緩斜
面ないし傾斜角が相違する斜面からなる凸部又は凹部に
ても形成でき、その斜面形態は光を入射させる側面方向
の数や位置にて適宜に決定することができる。耐擦傷性
の向上による斜面機能の維持の点よりは、凸部よりも凹
部からなる光路変換手段として形成されていることが斜
面等が傷付きにくくて有利である。

【００２１】上記した正面方向への指向性等の特性を達
成する点などより好ましい光学フィルムは、光路変換斜
面Ａ１が向く略一定方向を光が入射する側面方向と対面
する方向としたものである。従って例えば図１０の如く
光学フィルム１の２側面以上の側面方向から光を入射さ
せる場合には、その数と位置に対応して光路変換斜面Ａ
１を有する光学フィルムとしたものが好ましく用いられ
る。

【００２２】ちなみに図１０の如く光学フィルムの対向
する２側面を光が入射する側面方向とする場合には、図
１（ａ）の如き断面略二等辺三角形からなる光路変換手
段Ａによる２面の光路変換斜面Ａ１や、図１（ｄ）、
（ｅ）、（ｆ）の如き断面略台形ないし四角形又は断面
略五角形からなる光路変換手段Ａによる２面の光路変換
斜面Ａ１をその稜線が前記側面方向に沿う方向となる状
態で有するものの如く、略一定方向を向く光路変換斜面
がその一面を基準にそれとは反対方向を向く面を含む状
態で２面以上有する光学フィルム１が好ましく用いられ
る。

【００２３】また光学フィルムの縦横で隣接する２側面
を光が入射する側面方向とする場合には、その側面に対
応して稜線が縦横の両方向に沿う状態で光路変換斜面Ａ
１を有する光学フィルムが好ましく用いられる。さらに
は対向及び縦横を含む３側面以上を光が入射する側面方
向とする場合には、前記の組合せからなる光路変換斜面
Ａ１を有する光学フィルムが好ましく用いられる。

【００２４】上記したように光路変換斜面Ａ１は、側面
方向よりの入射光ないしその伝送光の内、その面Ａ１に
入射する光を反射して光路変換する役割をする。その場
合、図１（ａ）に例示の如く光路変換斜面Ａ１のフィル
ム面に対する傾斜角θ１を３５〜４８度とすることによ
り側面方向よりの入射光ないしその伝送光をフィルム面
に対し垂直性よく光路変換して正面への指向性に優れる
照明光を効率よく得ることができる。

【００２５】前記の傾斜角θ１が３５度未満では反射光
の光路が正面方向より３０度以上の方向に大きくずれて
表示に有効利用しにくく正面方向の輝度に乏しくなり、
４８度を超えると側面方向よりの入射光ないしその伝送
光を全反射させる条件から外れて光路変換斜面よりの漏
れ光が多くなり側面方向よりの入射光の光利用効率に乏
しくなる。正面への指向性に優れる光路変換や漏れ光の
抑制等の点より光路変換斜面Ａ１の好ましい傾斜角θ１
は、伝送光のスネルの法則による屈折に基づく全反射条
件などを考慮して３８〜４５度、就中４０〜４４度であ
る。

【００２６】上記の光路変換斜面Ａ１を具備する光路変
換手段Ａは、光学フィルムの薄型化を目的に凹凸の繰返
し構造として形成される。その場合、側面方向からの入
射光を後方に反射し対向側面側に効率よく伝送して光学
フィルム全面で可及的に均一に発光させる点よりは、図
１に例示の如くフィルム面に対する傾斜角が５度以下、
就中４度以下、特に３度以下の緩斜面Ａ３ないし当該傾
斜角が略０度のフィルム面Ａ４からなる平坦面を含む構
造とすることが好ましい。従って図１（ｂ）、（ｅ）、
（ｇ）、（ｈ）に例示の急斜面Ａ２を含む光路変換手段
Ａでは、その急斜面の角度を３５度以上、就中５０度以
上、特に６０度以上としてフィルム面Ａ４の幅を広くで
きる構造とすることが好ましい。

【００２７】また前記の緩斜面Ａ３やフィルム面Ａ４か
らなる平坦面は、図９，１０の例の如く光学フィルム１
の背面側に反射層４を配置した場合に、外光の入射部分
及びその入射光の反射層４を介した反射光の透過部分と
して機能させることができ、これにより照明装置を消灯
した外光による反射モードでの表示を可能として反射・
透過両用型の液晶表示装置の形成を可能とする。

【００２８】前記の場合、特に図１（ｃ）の如き斜面Ａ
１、Ａ３による光路変換手段Ａの隣接繰返し構造からな
るときには、その緩斜面Ａ３のフィルム面に対する傾斜
角の角度差を光学フィルムの全体で５度以内、就中４度
以内、特に３度以内、さらに最寄りの緩斜面間の傾斜角
の差を１度以内、就中０．３度以内、特に０．１度以内
とすることが好ましい。これは緩斜面Ａ３を介した反射
光路を大きく変化させないこと、特に最寄りの緩斜面間
で大きく変化させないことを目的とする。図１（ｆ）の
如き斜面Ａ１、Ａ３による光路変換手段Ａの場合も前記
に準じうる。

【００２９】また外光モードによる明るい表示を得る点
よりは、フィルム面に対する傾斜角が５度以下の緩斜面
Ａ３やフィルム面Ａ４からなる平坦面の占有面積ないし
幅を光路変換手段Ａを形成したフィルム片面に基づいて
当該傾斜角が３５度以上の斜面Ａ１やＡ２によるそれの
１０倍以上、就中１２倍以上、特に１５倍以上とするこ
とが好ましい。これは外光の入射効率とその反射層を介
した反射光の透過効率の向上を目的とする。

【００３０】光路変換手段Ａは、図４〜６に例示の如く
その稜線が光が入射する側面方向に平行又は傾斜状態で
沿うように設けられるがその場合、光路変換手段Ａは図
４、５の例の如く光学フィルム１の一端から他端にわた
り連続して形成されていてもよいし、図６の例の如く断
続的に不連続に形成されていてもよい。不連続に形成す
る場合、伝送光の入射効率や光路変換効率などの点より
その溝又は突起からなる凹凸の側面方向に沿う方向の長
さを深さ又は高さの５倍以上とすることが好ましく、ま
た光学フィルム上での均一発光化の点より前記長さを５
００μm以下、就中１０〜４８０μm、特に５０〜４５０
μmとすることが好ましい。

【００３１】光路変換手段Ａを形成する斜面は、直線面
や屈折面や湾曲面等の適宜な面形態に形成されていてよ
く、光路変換手段Ａの断面形状やそれを介した光路変換
斜面Ａ１の繰返しピッチについては特に限定はない。光
路変換斜面Ａ１が透過（点灯）モードでの輝度決定要因
となることより光学フィルム上での発光の均一性や、反
射・透過両用型では外光モードでの発光の均一性などに
応じて適宜に決定でき、その分布密度にて光路変換光量
を制御することができる。

【００３２】従って斜面Ａ１、２、３の傾斜角等がシー
トの全面で一定な形状であってもよいし、吸収ロスや先
の光路変換による伝送光の減衰に対処して光学フィルム
上での発光の均一化を図ることを目的に、図７の例の如
く光が入射する側の側面から遠離るほど光路変換手段Ａ
を大きくしてもよい。また図４、５の例の如く一定ピッ
チの光路変換手段Ａとすることもできるし、図６、８の
例の如く光が入射する側の側面から遠離るほど徐々にピ
ッチを狭くして光路変換手段Ａの分布密度を多くしたも
のとすることもできる。さらにランダムピッチにて光学
フィルム上での発光の均一化を図ることもでき、ランダ
ムピッチは画素との干渉によるモアレの防止の点よりも
有利である。よって光路変換手段Ａは、ピッチに加えて
形状等も異なる凹凸の組合せからなっていてもよい。な
お図４〜８において矢印方向が光の伝送方向である。

【００３３】反射・透過両用型の液晶表示装置とする場
合、光路変換斜面Ａ１が液晶表示パネルの画素とオーバ
ーラップすると表示光の透過不足で不自然な表示となる
ことがあり、それを防止する点などよりはそのオーバー
ラップ面積を可及的に小さくして平坦面Ａ３、４を介し
た充分な光透過率を確保することが好ましい。かかる点
より液晶表示パネルの画素ピッチが一般に１００〜３０
０μmであることも考慮して光路変換斜面Ａ１は、その
フィルム面に対する投影幅に基づいて４０μm以下、就
中３〜２０μm、特に５〜１５μmとなるように形成する
ことが好ましい。かかる投影幅は、一般に蛍光管のコヒ
ーレント長が２０μm程度とされている点などより回折
による表示品位の低下を防止する点よりも好ましい。

【００３４】一方、前記の点よりは光路変換斜面Ａ１の
間隔の大きいことが好ましいが、他方で光路変換斜面は
上記したように側面方向よりの入射光の光路変換による
実質的な照明光形成の機能部分であるから、その間隔が
広すぎると点灯時の照明が疎となって不自然な表示とな
る場合がありそれらを鑑みた場合、光路変換斜面Ａ１の
繰返しピッチは、５mm以下、就中２０μm〜３mm、特に
５０μm〜２mmとすることが好ましい。

【００３５】また凹凸の繰返し構造からなる光路変換手
段の場合、液晶表示パネルの画素と干渉してモアレを生
じる場合がある。モアレの防止は、その繰返し構造のピ
ッチ調節で行いうるが、上記したように繰返し構造のピ
ッチには好ましい範囲がある。従ってそのピッチ範囲で
モアレが生じる場合の解決策が問題となる。本発明にお
いては、図５の例の如く画素に対して凹凸の繰返し構造
を交差状態で配列しうるように凹凸の稜線を側面方向に
対し傾斜する状態に形成してモアレを防止する方式が好
ましい。

【００３６】前記の場合、側面方向に対する傾斜角θ２
が大きすぎると光路変換斜面Ａ１を介した反射に偏向を
生じて光路変換の方向に大きな偏りが発生し表示品位の
低下原因となりやすいことから、その稜線の側面方向に
対する傾斜角θ２は、±３０度以内、就中±２５度以
内、±２０度以内とすることが好ましい。なお±の符号
は側面方向を基準とした稜線の傾斜方向を意味する。液
晶表示パネルの解像度が低くてモアレを生じない場合や
モアレを無視しうる場合には、かかる稜線は側面方向に
平行なほど好ましい。

【００３７】光路変換手段を有するハードコート層は、
例えば熱や紫外線、あるいは電子線等の放射線で重合処
理しうる液状樹脂を透明フィルムにパターン塗工する方
法、かかる液状樹脂を所定の形状を形成しうる型に充填
ないし流延して重合処理しそれを透明フィルムに接着す
る方法、透明フィルムが熱可塑性である場合には加熱圧
着に接着する方法などの適宜な方法で形成することがで
きる。好ましい形成方法は例えば、透明フィルムの片面
に紫外線ないし放射線等で重合処理しうる硬化型樹脂を
塗工し、その塗工層を金型の所定凹凸構造の形成面に密
着させて紫外線や放射線等の照射により硬化処理した
後、金型よりその透明フィルムを剥離回収する方法の如
く、所定の凹凸構造を有する金型を介して透明フィルム
の片面に光路変換斜面を具備する凹凸の繰り返し構造を
有するハードコート層を付加する方法である。

【００３８】光路変換手段を有するハードコート層は、
照明装置等を介し入射させる光の波長域に応じそれに透
明性を示して、透明フィルムよりも硬質の層を形成しう
る適宜な材料にて形成しうる。一般には前記の如く熱や
紫外線、あるいは電子線等の放射線で硬化処理しうる樹
脂や無機材材料を含むゾルゲル材料などが用いられる。
また光路変換手段を設けたハードコート層と透明フィル
ムの屈折率差が大きいと界面反射等にて出射効率が大き
く低下する場合があり、それを防止する点よりハードコ
ート層と透明フィルムとの屈折率差を可及的に小さくす
ること、就中０．１０以内、特に０．０５以内とするこ
とが好ましい。またその場合、透明フィルムよりもハー
ドコート層の屈折率を高くすることが出射効率の点より
好ましい。かかる点や前記の点等よりハードコート層の
形成に好ましく用いうる材料は、ウレタンアクリル系紫
外線硬化型樹脂やポリシラン系ゾルゲル材料などであ
る。

【００３９】光学フィルムは、図１の例の如く透明フィ
ルム１１のハードコート層１３を有しない面に粘着層１
２を設けたものとされる。かかる粘着層１２は、液晶表
示パネル等の支持部材に光学フィルムを接着するための
ものであり粘着層を介した接着処理は、光路変換手段Ａ
の光路変換斜面Ａ１を介した反射効率、ひいては側面方
向よりの入射光の有効利用による輝度向上などを目的と
する。粘着層の形成には、ゴム系やアクリル系、ビニル
アルキルエーテル系やシリコーン系、ポリエステル系や
ポリウレタン系、ポリエーテル系やポリアミド系、スチ
レン系などの適宜なポリマーをベースポリマーとする粘
着剤などを用いうる。就中アクリル酸ないしメタクリル
酸のアルキルエステルを主体とするポリマーをベースポ
リマーとするアクリル系粘着剤の如く透明性や耐候性や
耐熱性などに優れるものが好ましく用いられる。

【００４０】前記において本発明では図１１に矢印で例
示した如く屈折率差による界面反射で光が光学フィルム
内に閉じ込められて出射できなくなることを防止し、出
射できずに損失となる光量を抑制する点より、透明フィ
ルムとの屈折率差が０．１０以内、就中０．０８以内、
特に０．０５以内の粘着層が好ましく用いられる。また
粘着層は、それに例えばシリカやアルミナ、チタニアや
ジルコニア、酸化錫や酸化インジウム、酸化カドミウム
や酸化アンチモン等の導電性のこともある無機系粒子
や、架橋又は未架橋ポリマー等の有機系粒子などの適宜
な透明粒子を１種又は２種以上含有させて光拡散型のも
のとすることもできる。なお粘着層に対してはそれを実
用に供するまでの間、異物の混入等の防止を目的に図１
の例の如く剥離シート１４を仮着してカバーしておくこ
とが好ましい。さらに前記と同様の理由で粘着層を接着
する前記液晶表示パネル等の支持部材との屈折率差も
０．１５以内、就中０．１０以内、特に０．０５以内で
あることが好ましい。

【００４１】光学フィルムは、ハードコート層の光路変
換斜面を形成した面にその光路変換斜面の保護を目的と
したシート等の基材を密着配置したものであってもよ
い。また光学フィルムは、図９、１０に例示した如くそ
のハードコート層１３の光路変換斜面を形成した面に反
射層４を密着配置したものであってもよい。かかる反射
層は、光路変換斜面の形成面よりの漏れ光を反射反転さ
せて再入射させることによる光利用効率の向上や反射・
透過両用型の液晶表示装置の形成を目的とする。

【００４２】反射層は、従来に準じた白色シートなどの
適宜なものにて形成することができる。就中、例えばア
ルミニウムや銀、金や銅やクロム等の高反射率の金属な
いしその合金の粉末をバインダ樹脂中に含有させた塗工
層、前記の金属等や誘電体多層膜を真空蒸着方式やスパ
ッタリング方式等の適宜な薄膜形成方式で付設してなる
層、前記の塗工層や付設層をフィルム等からなる基材で
支持した反射シート、金属箔などからなる高反射率の反
射層が好ましく、反射・透過両用型の液晶表示装置を形
成する場合に特に好ましい。

【００４３】形成する反射層は、光拡散機能を示すもの
であってもよい。拡散反射面にて反射光を拡散させるこ
とにより正面方向への指向性の向上を図ることができ、
また粗面化による場合には密着によるニュートンリング
の発生を防止して視認性を向上させることができる。

【００４４】光拡散型の反射層の形成は、例えばサンド
ブラストやマット処理等による表面の粗面化方式や、粒
子添加方式などの適宜な方式で表面を微細凹凸構造とし
たフィルム基材等にその微細凹凸構造を反映させた反射
層を設ける方式などにより行うことができる。その表面
の微細凹凸構造を反映させた微細凹凸構造の反射層の形
成は、例えば真空蒸着方式やイオンプレーティング方
式、スパッタリング方式等の蒸着方式やメッキ方式など
の適宜な方式で金属をフィルム基材等の表面に付設する
方法などにより行うことができる。

【００４５】本発明による光学フィルムは、照明装置等
による側面方向からの入射光ないしその伝送光を偏光状
態を良好に維持しつつ光路変換斜面を介し視認に有利な
垂直性に優れる方向に光路変換して光の利用効率よく出
射し、また外光に対しても良好な透過性を示し、図９，
１０に例示した如く１又は２以上の側面に照明装置５、
５１を配置した液晶表示パネルＰの視認背面側（バッ
ク）や視認側（フロント）に配置して明るくて見やすい
透過型や低消費電力性に優れる反射・透過両用型の液晶
表示装置などの種々の装置を形成することができる。

【００４６】ちなみに前記した液晶表示装置によれば、
照明装置を介した側面方向よりの入射光の殆どが液晶表
示パネルにおける各層の厚さ比に基づいてその上下のセ
ル基板２１、２８を介し屈折の法則による反射を介して
後方に伝送され、パネル表面よりの出射（漏れ）が防止
されつつ光学フィルム１の光路変換斜面Ａ１に入射した
光が効率よく視認方向、特に正面方向に光路変換され、
他の光は全反射にて後方に伝送されて後方における光路
変換斜面Ａ１に入射し効率よく視認方向に光路変換され
てパネル表示面の全面において明るさの均一性に優れる
表示を達成することができる。

【００４７】前記において液晶表示パネルＰとしては、
少なくとも液晶セルを有する適宜な透過型のもの、すな
わち図９、１０の例の如くセル基板２１、２８の間にシ
ール材２４を介し液晶２５を封入してなる液晶セルを少
なくとも有して、光学フィルム１を配置した側からの入
射光を液晶等による制御を介し表示光として他方側より
出射するものを用いることができ、その種類について特
に限定はない。

【００４８】ちなみに前記した液晶セルの具体例として
は、ＴＮ液晶セルやＳＴＮ液晶セル、ＩＰＳ液晶セルや
ＨＡＮ液晶セル、ＯＣＢ液晶セルやＶＡ液晶セルの如き
ツイスト系や非ツイスト系、ゲストホスト系や強誘電性
液晶系の液晶セル、あるいは光拡散型の液晶セルなどが
あげられ、液晶の駆動方式も例えばアクティブマトリク
ス方式やパッシブマトリクス方式などの適宜なものであ
ってよい。その液晶の駆動は通例、図９、１０に例示の
如く一対のセル基板２１、２８の内側に設けた透明電極
２２、２７を介して行われる。

【００４９】セル基板については、ガラスや樹脂などか
ら適宜な透明基板を用いることができ、就中、表示品位
等の点より光学的に等方性の材料からなるものが好まし
い。また輝度や表示品位の向上等の点より青ガラス板に
対する無アルカリガラス板の如く無色透明性に優れるも
のが好ましく、さらに軽量性等の点よりは樹脂基板が好
ましい。セル基板の厚さについては、特に限定はなく液
晶の封入強度などに応じて適宜に決定しうる。一般には
光伝送効率と薄型軽量性のバランスなどの点より１０μ
m〜５mm、就中５０μm〜２mm、特に１００μm〜１mmの
厚さとされる。

【００５０】液晶セルの形成に際しては必要に応じ、液
晶を配向させるためのラビング処理膜等からなる配向膜
やカラー表示のためのカラーフィルタなどの適宜な機能
層の１層又は２層以上を設けることができる。なお図例
の如く、配向膜２３、２６は通常、透明電極２２、２７
の上に形成され、また図外のカラーフィルタは通常、セ
ル基板２１、２８の一方における基板と透明電極の間に
設けられる。

【００５１】液晶表示パネルは、図９、１０の例の如く
液晶セルに偏光板３１、３４や位相差板３２、３３、光
拡散層等の適宜な光学層の１層又は２層以上を付加した
ものであってもよい。偏光板は、上記した透明フィルム
に偏光板を用いた光学フィルム（図１ｈ）の場合と同様
に直線偏光を利用した表示の達成を目的とし、上記に例
示したものの如き適宜なものを用いうる。

【００５２】用いる偏光板、特に視認側の偏光板は、外
光の表面反射による視認阻害の防止を目的にノングレア
処理や反射防止処理を施したものであってもよい。ノン
グレア処理は、サンドブラスト方式やエンボス加工方式
等の粗面化方式、シリカ等の透明粒子の配合方式などの
種々の方式で表面を微細凹凸構造化することにより施す
ことができる。

【００５３】また反射防止処理は、干渉性の蒸着膜を形
成する方式などにて施すことができる。ノングレア処理
や反射防止処理は、前記の表面微細凹凸構造や干渉膜を
付与したフィルムの接着方式などにても施すことができ
る。なお偏光板は、図例の如く液晶セルの両側に設ける
こともできるし、液晶セルの片側にのみ設けることもで
きる。

【００５４】一方、前記した位相差板は、液晶の複屈折
性による位相差の補償等による表示品位の向上などを目
的とし、また光拡散層は、表示光の拡散による表示範囲
の拡大や光学フィルムの斜面を介した輝線状発光の平準
化による輝度の均一化、液晶表示パネル内の伝送光の拡
散による光学フィルムへの入射光量の増大などを目的と
する。

【００５５】位相差板としては、例えば前記の透明保護
層で例示したものなどの適宜なポリマーからなるフィル
ムを一軸や二軸等の適宜な方式で延伸処理してなる複屈
折性フィルム、ネマチック系やディスコティック系等の
適宜な液晶ポリマーの配向フィルムやその配向層を透明
基材で支持したものなどの適宜なものを用いることがで
き、熱収縮性フィルムの加熱収縮力の作用下に厚さ方向
の屈折率を制御したものなどであってもよい。

【００５６】図例の如く補償用の位相差板３２、３３は
通例、視認側又は／及び背面側の偏光板３１、３４と液
晶セルの間に必要に応じて配置され、その位相差板には
波長域などに応じて適宜なものを用いうる。また位相差
板は、位相差等の光学特性の制御を目的に２層以上を重
畳して用いることもできる。

【００５７】また光拡散層についても前記のノングレア
層に準じた表面微細凹凸構造を有する塗工層や拡散シー
トなどによる適宜な方式にて設けることができる。光拡
散層は、上記した透明粒子配合の粘着層１２に準じて図
例の如く偏光板３４と位相差板３３の接着を兼ねる粘着
層３５として配置することもでき、これにより薄型化を
図かることができる。光拡散層は、偏光板よりも外側
（視認側）に配置することもできるが、図例の如く偏光
板３４よりも液晶セル側に配置することで外光が偏光板
で吸収された後に光拡散層に入射することとなり、光拡
散層を介した後方散乱による反射損を抑制できて有利で
ある。

【００５８】一方、液晶表示パネルの側面に配置する照
明装置は、液晶表示装置の照明光として利用する光を液
晶表示パネルの側面から入射させることを目的とする。
これによりパネルのバックやフロントに配置する光学フ
ィルムとの組合せにて液晶表示装置の薄型軽量化を図る
ことができる。照明装置としては適宜なものを用いるこ
とができ、例えば（冷，熱）陰極管等の線状光源、発光
ダイオード等の点光源やそれを線状や面状等に配列した
アレイ体、あるいは点光源と線状導光板を組合せて点光
源からの入射光を線状導光板を介し線状光源に変換する
ようにした照明装置などが好ましく用いうる。

【００５９】図９、１０の例の如く照明装置５、５１
は、液晶表示パネルＰにおける１又は２以上の側面に配
置することができる。照明装置を２以上の側面に配置す
る場合、その複数の側面は図１０の例の如く対向する側
面の組合せであってもよいし、縦横に交差する側面の組
合せであってもよく、それらを併用した３側面以上の組
合せであってもよい。

【００６０】照明装置は、その点灯による透過モードで
の視認を可能とするものであり、反射・透過両用型の液
晶表示装置の場合に外光による反射モードにて視認する
ときには点灯の必要がないので、その点灯・消灯を切り
替えうるものとされる。その切り替え方式には任意な方
式を採ることができ、従来方式のいずれも採ることがで
きる。なお照明装置は、発光色を切り替えうる異色発光
式のものであってもよく、また異種の照明装置を介して
異色発光させうるものとすることもできる。

【００６１】図例の如く照明装置５、５１に対しては、
必要に応じ発散光を液晶表示パネルＰの側面に導くため
にそれを包囲するリフレクタ５２などの適宜な補助手段
を配置した組合せ体とすることもできる。リフレクタと
しては、高反射率の金属薄膜を付設した樹脂シートや白
色シートや金属箔などの適宜な反射シートを用いうる。
リフレクタは、その端部を液晶表示パネルのセル基板等
の端部に接着する方式などにて照明装置の包囲を兼ねる
固定手段として利用することもできる。

【００６２】なお本発明において上記した液晶表示装置
を形成する液晶セルや偏光板や位相差板等の光学素子な
いし部品は、全体的又は部分的に積層一体化されて固着
されていてもよいし、分離容易な状態に配置されていて
もよい。界面反射の抑制によるコントラストの低下防止
などの点よりは固着状態にあることが好ましい。その固
着密着処理には、粘着剤等の適宜な透明接着剤を用いる
ことができ、その透明接着層に上記した透明粒子等を含
有させて拡散機能を示す接着層などとすることもでき
る。

【００６３】また前記の光学素子ないし部品、特に視認
側のそれには例えばサリチル酸エステル系化合物やベン
ゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシ
アノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の
紫外線吸収剤で処理する方式などにより紫外線吸収能を
もたせることもできる。

【００６４】

【実施例】実施例１ 予め所定形状に加工した金型にアクリル系の紫外線硬化
型樹脂（東亞合成社製、アロニックスＵＶ−３７０１）
をスポイトにて滴下充填し、その上に厚さ８０μmのト
リアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（表面ケン化
処理物）を静置しゴムローラで密着させて余分な樹脂と
気泡を除去しメタルハライドランプにて紫外線を照射し
硬化処理した後、金型から剥離し所定寸法に裁断して屈
折率１．４９のＴＡＣからなる透明フィルムの片面に光
路変換手段を有する屈折率１．５３３のハードコート層
が密着したフィルムを得、その光路変換手段を有しない
面に屈折率１．４７の粘着層を付設して光学フィルムを
得、その光路変換手段の形成面に銀蒸着膜からなる反射
層を付設した。

【００６５】前記光学フィルムは、その面内及び厚さ方
向の平均位相差がそれぞれ５nmと４４nmであった。また
幅が６０mm、奥行が４５mmであり、稜線が幅方向に平行
な連続溝を２２０μmのピッチで有し、その光路変換斜
面Ａ１の傾斜角が約４３度で幅が１０〜１６μmであ
り、急斜面Ａ２との頂角が６５度、平坦部（Ａ４）の面
積が光路変換斜面と急斜面のフィルム面に対する投影合
計面積の１０倍以上の光路変換手段（図１ｂ）を有す
る。

【００６６】次に市販のＴＮ型液晶セルの視認側に樹脂
微粒子含有の粘着層をＴＡＣフィルムに設けてなる光拡
散フィルムを接着し、そのセルの表裏に偏光板を貼着し
てなるノーマリーホワイトの透過型ＴＮ液晶表示パネル
の側面に冷陰極管を配置して銀蒸着の反射シートからな
るリフレクタにて包囲し、その両端部をパネルの上下面
に接着して冷陰極管を固定した後その視認背面側の偏光
板に前記の光学フィルムをその粘着層を介し光路変換斜
面が冷陰極管と平行に対面するように接着して液晶表示
装置を得た。

【００６７】比較例１ サンドブラスト加工による散乱面を形成した金型にてハ
ードコート層を成形したほかは、実施例１に準じて面内
及び厚さ方向の平均位相差がそれぞれ５nmと４７nmの光
学フィルムを得、それを用いて液晶表示装置を得た。

【００６８】比較例２ 実施例１に準じて光路変換斜面の傾斜角を約３０度とし
た光学フィルムを得、それを用いて液晶表示装置を得
た。

【００６９】比較例３ 実施例１に準じた金型に厚さ８０μmのＴＡＣフィルム
を２２０℃に加熱して配置し真空熱プレスにて光路変換
手段を転写し、それを光学フィルムとして用いて実施例
１に準じ液晶表示装置を得た。

【００７０】評価試験 実施例、比較例で得た液晶表示装置について、液晶表示
パネルに電圧を印加しない状態で冷陰極管を点灯させた
透過モードによる装置中央部での正面輝度を輝度計（ト
プコン社製、ＢＭ７）にて調べた。また光学フィルムを
ガラス板に接着し、光路変換手段を形成した面の鉛筆硬
度も調べた。

【００７１】前記の結果を次表に示した。 実施例１ 比較例１ 比較例２ 比較例３ 正面輝度（cd／ｍ^２） ２３ ４ ８ ２６ 鉛筆硬度 ２〜３Ｈ ３〜４Ｈ ２〜３Ｈ ＨＢ

【００７２】表より、実施例１、比較例３では比較例
１、２に比べて優れた正面輝度の達成されていることが
わかる。比較例１、２では光源とは反対の方向に光が出
射されて正面方向の輝度に乏しく表示に寄与しにくい出
射光であり、特に比較例１ではどの方位においても出射
光に乏しかった。また液晶表示パネルに電圧を印加した
状態での視認でも実施例１、比較例３では問題のない良
好な表示品位であった。さらに実施例１で光拡散シート
を除去した状態では、見やすさの点で光拡散シートがあ
るときよりも劣るが、正面輝度の点では遜色はなかっ
た。

【００７３】一方、鉛筆硬度においては実施例１と比較
例１、２に比べて比較例３が格段に劣り、実施例１の如
く透明フィルムよりも硬い材質の層で光路変換手段を形
成することで耐擦傷性を向上させうることがわかる。以
上より実施例では明るい表示が達成されており、これよ
り本発明にて導光板による嵩高化、高重量化を回避して
フィルム方式による薄型軽量化を達成しつつ、表示品位
の良好な液晶表示装置を形成できることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学フィルム例（光路変換斜面）の側面説明図

【図２】偏光の伝送状態の説明図

【図３】他の偏光伝送状態の説明図

【図４】光路変換斜面の平面説明図

【図５】他の光路変換斜面の平面説明図

【図６】更に他の光路変換斜面の平面説明図

【図７】他の光学フィル例の側面説明図

【図８】更に他の光学フィル例の側面説明図

【図９】透過型（反射・透過両用型）液晶表示装置例の
説明断面図

【図１０】他の透過型（反射・透過両用型）液晶表示装
置例の説明断面図

【図１１】屈折率と光路の関係の説明図

【図１２】従来の透過型液晶表示装置例の説明断面図

【符号の説明】

１：光学フィルム １１：透明フィルム １２：粘着層 １３：ハードコー
ト層 Ａ：光路変換手段（Ａ１：光路変換斜面、Ａ３、４：平
坦面） ４：反射層 Ｐ：液晶表示パネル ３１、３４：偏光板 ３２、３３：位相差板 ２１、２
８：セル基板 ２５：液晶層 ５、５１：照明装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H042 DA04 DA11 DA21 DB08 DC02 DD04 DE04 2H091 FA16Z LA17 LA18 4F100 AB24 AJ06 AK01A AK25 AR00C AR00D AR00E BA03 BA04 BA05 BA07 BA10B BA10C BA10D BA10E DD07B EH46B EH66 GB41 HB22B JK12B JL03 JL13C JL14D JN01A JN06 JN06E JN10A JN18A JN18C JN30C YY00A YY00B YY00C

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルム面に対する傾斜角が３５〜４８
   度で略一定方向を向く光路変換斜面を具備する凹凸の繰
   り返し構造を形成したハードコート層を透明フィルムの
   片面に有し、その透明フィルムの他面に粘着層を有する
   ことを特徴とする光学フィルム。
2. 【請求項２】 請求項１において、透明フィルムの面内
   の平均位相差が３０nm以下で、その表面層と粘着層との
   屈折率差が０．１以内であり、粘着層が剥離シートでカ
   バーされた光学フィルム。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、略一定方向を
   向く光路変換斜面をその一面を基準にそれとは反対方向
   を向く面を含む状態で２面以上有する光学フィルム。
4. 【請求項４】 請求項１〜３において、光路変換斜面の
   フィルム面に対する傾斜角が３８〜４５度である光学フ
   ィルム。
5. 【請求項５】 請求項１〜４において、光路変換斜面が
   断面略二等辺三角形又はそれ以外の断面略三角形の溝構
   造に基づくものである光学フィルム。
6. 【請求項６】 請求項１〜４において、光路変換斜面が
   断面略四角形又は断面略五角形の溝又は突起構造に基づ
   くものである光学フィルム。
7. 【請求項７】 請求項１〜６において、フィルム面に対
   する傾斜角が５度以下の平坦面をフィルム片面における
   占有面積に基づいて当該傾斜角が３５度以上の斜面の１
   ０倍以上有する光学フィルム。
8. 【請求項８】 請求項１〜５又は７において、光路変換
   斜面を具備する凹凸構造がフィルム面に対する傾斜角３
   ８〜４５度の光路変換斜面と当該傾斜角が５度以下で幅
   が光路変換斜面の１０倍以上の平坦面からなり、かつフ
   ィルムの一端から他端にわたる断面略三角形の連続溝に
   基づくものである光学フィルム。
9. 【請求項９】 請求項１〜７において、光路変換斜面を
   具備する凹凸構造が断面略三〜五の多角形の不連続な溝
   に基づき、その不連続溝の長さが深さの５倍以上で、光
   路変換斜面がフィルム面に対する傾斜角３８〜４５度で
   溝の長さ方向に形成されており、フィルム片面に占める
   当該不連続溝部分の面積が１０％以下である光学フィル
   ム。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９において、光路変換斜面
    を具備する凹凸構造を形成した面に反射層を密着配置し
    てなる光学フィルム。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０において、光路変換斜
    面の稜線が透明フィルムの一辺に対して平行な又は±３
    ０度以内で傾斜する光学フィルム。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１において、粘着層が光
    拡散型のものである光学フィルム。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２において、透明フィル
    ムが偏光板である光学フィルム。