JP2008275785A - 光学フィルム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面側のレンズの構造と、裏面側の光反射層の構造とのアラインメントが良好で、かつ光の利用効率に優れた光学フィルムを提供すること。
【解決手段】本発明の光学フィルム１は、フィルム基材３と、半円柱状の複数の単位凸シリンドリカルレンズ４を、凸面側がフィルム基材３と接しないようにフィルム基材３の一方の面３ａに並列配置してなるレンズ群と、フィルム基材３の他方の面３ｂのうち、レンズ群の凸面側から平行光Ｆを入射した場合に、平行光Ｆが各単位凸シリンドリカルレンズ４によって集光される領域２ａ以外の領域に設けられ、白色顔料と赤外線吸収剤とを含有した樹脂層からなり、光反射性を有する光反射層２とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学フィルム及びその製造方法に関し、特に、片面にシリンドリカルレンズ、もしくはプリズムまたはそれらの集合体がストライブ状に形成されたレンズフィルムの非レンズ面の非集光部に、光反射層が形成されている光学フィルムに関し、主に液晶表示素子を用いたディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光路制御などの用途に使用される及びその製造方法に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイは、提供される情報を認識するのに必要な光源（バックライト）を内蔵しているタイプの普及が著しい。ラップトップコンピュータのような電池式装置においては、光源で消費する電力が装置全体で消費する電力の相当部分を占める。このため、電池式装置にとって、所定の輝度を提供するのに必要な総電力を低減することによって電池寿命を増大させることは特に望ましいことである。

この実現のために、光源または導光板と液晶パネルとの間に、輝度強調フィルム（Brightness Enhancement Film：ＢＥＦ、米国３Ｍ社の登録商標）を備えた光学フィルムが広く使用されている。

ＢＥＦは、透明基材上に断面三角形状の単位プリズムを一方向に周期的に配列したフィルムである。このプリズムは光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）で形成されている。ＢＥＦは、“軸外（off-axis）”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上（on-axis）”に方向転換（redirect）または“リサイクル（recycle）”する。ディスプレイの使用時（観察時）に、ＢＥＦは軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させる。ここで言う「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向である。

プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの配列では、その配列方向での光の方向転換またはリサイクルのみが可能である。そこで、水平および垂直方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の配列方向が互いに略直交するように、２枚のシートを重ねて組み合わせて用いる。ＢＥＦの採用により、ディスプレイ設計者は、電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。ＢＥＦに代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材をディスプレイに採用することは、多数の特許文献に開示されている（例えば特許文献１乃至３参照）。

ＢＥＦを輝度制御部材として用いた光学フィルムでは、光源からの光が屈折作用によって制御された角度でフィルムより出射され、視聴者の視覚方向の光の強度を高めるように制御することができるが、視聴者の視覚方向に進むことなく横方向に出射する想定外の光線も存在する。すなわち、ＢＥＦを備えた光学フィルムから出射される光の強度分布に関しては、視聴者の視覚方向（軸上方向に対する角度が０°）における光強度が最も高いが、軸上方向に対して±９０°近辺にも小さな光強度ピークが生じ、横方向から無駄に出射される光が増えるという問題がある。このような光強度ピークを有する輝度分布は望ましくなく、±９０°近辺での光強度ピークのない滑らかな輝度分布の方が望ましい。

このような欠点を克服するために、プリズムではなく単位レンズの反復的アレイ構造（レンチキュラーレンズとも言われる）を有する光学フィルムが提案されている（例えば特許文献４参照）。この光学フィルムの液晶パネル側の面は、光源から発せられ光学フィルム内を進行した光を液晶パネルへ導くように、複数の単位レンズが反復的に形成されたアレイ構造となっている。この光学フィルムの他方の面には、レンズの焦点面近傍が開口部となるようにストライプ状にパターン化された反射層が設けられている。単位レンズが半円柱状凸シリンドリカルレンズの場合、各々の単位レンズに１：１で対応して開口部ができるように、反射層がストライプ状に形成される。このような反射層は、白色顔料例えば二酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末を透明な樹脂などの溶液に混合した混合物を、所定のパターンとなるように、印刷または転写することにより形成されている。

この光学フィルムを、液晶ディスプレイのバックライト・ユニットに組み込むと、拡散フィルムから出射した光のうち、反射層間の開口部を通過した光のみがレンズに入射し、レンズによって一定方向に集光された後に出射される。さらに、光学フィルムから出射した光は、偏光板に入射し、所定の偏光成分の光のみが液晶パネルに導かれる。

一方、開口部を通過しなかった光は、反射層で反射されて拡散フィルム側に戻され、反射板へ導かれる。そして、反射板によって反射されることによって再び拡散フィルムに入射し、拡散フィルムにおいて再び拡散された後に、いずれは入射角度が絞られた光となった後に開口部を通ってレンズに入射し、レンズによって所定角度内に絞られて光学フィルムから出射する。

このような光学フィルムを用いたバックライト・ユニットでは、反射層間の開口部の大きさ及び位置を調節することによって、光の利用効率を高めながら、レンズから正面方向に出射される光の割合を高めるように制御することができる。
特公平１−３７８０１号公報 特公平６−１０２５０６号公報 特表平１０−５０６５００号公報 特開２０００−２８４２６８号公報

しかしながら、このような従来の光学フィルムでは、以下のような問題がある。

すなわち、従来の光学フィルムは、レンズ面のレンチキュラーレンズと、非レンズ面の反射層および開口部との間に位置不整合が生じた場合、モアレや輝度ムラが生じ、輝度向上フィルムとして機能しなくなる。このため、表面と裏面の構造でアライメントを取るように、正確に製造しなければならない。

例えば、別々のフィルムに表面および裏面の形状を成型し、その後に貼り合せて一体化する方法では、アライメント精度の維持に問題がある。しかも、レンズと反射層とを別途に成型する必要があり、工数が増加するという別の問題が生じる。

一方、表裏面のアラインメントの問題を解決するために、表裏面を同時に成型する方法が考えられる。しかし、このような方法を用いると、部材や工程の増加を伴うため、歩留りの低下要因、ひいてはコストの上昇要因となる。特に、表裏面のレンズなどの形状を、放射線硬化性樹脂を用いて金型で成型しようとすると、表裏それぞれを成型する２つの金型でフィルムをサンドイッチする方法がある。しかしながら、放射線硬化性樹脂を硬化するためには放射線の照射が必須であるため、２つの金型を用いる方法は採用できない。

また、同一のフィルムに対して、順次、表面側の構造を成型して放射線照射し、裏面側の構造を成型して放射線照射する方法では、最初の成型時の樹脂の硬化収縮または熱収縮などによる形状のズレ、特にストライプ幅方向のズレが顕著となり、表裏面のアライメントに悪影響が生じ、現実的には採用できない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、表面側のレンチキュラーレンズなどの構造と、裏面側の光反射層などの構造とのアラインメントが良好で、かつ光の利用効率に優れた光学フィルム及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。

すなわち、請求項１の発明は、フィルム基材と、半円柱状の複数の単位凸シリンドリカルレンズを、凸面側がフィルム基材と接しないようにフィルム基材の一方の面に並列配置してなるレンズ群と、フィルム基材の他方の面のうち、レンズ群の凸面側から平行光を入射した場合に、平行光が各単位凸シリンドリカルレンズによって集光される領域以外の領域に設けられ、白色顔料と赤外線吸収剤とを含有した樹脂層からなり、光反射性を有する光反射層とを備えた光学フィルムである。

請求項１によれば、フィルム基材のうち、単位凸シリンドリカルレンズが配置されていない面のうち、単位凸シリンドリカルレンズの凸面側から入射された平行光の集光状態に対応した領域以外の領域に光反射層が設けられる。一方、平行光が集光される領域は、光反射層が存在しない開口部となる。これにより、単位凸シリンドリカルレンズの各々と、開口部の各々とのアライメントを高精度で実現し、かつ光の利用効率が高い光学フィルムを提供することができる。

請求項２の発明は、フィルム基材と、複数の単位プリズムを、プリズム底面がフィルム基材と接するようにフィルム基材の一方の面に並列配置してなるレンズ群と、フィルム基材の他方の面のうち、前記レンズが配置された面側から平行光を入射した場合に、平行光が各単位プリズムによって集光される領域以外の領域に設けられ、白色顔料と赤外線吸収剤とを含有した樹脂層からなり、光反射性を有する光反射層とを備えた光学フィルムである。

請求項２によれば、フィルム基材のうち、単位プリズムが配置されていない面のうち、単位プリズムが配置された面側から入射された平行光の集光状態に対応した領域以外の領域に光反射層が設けられる。一方、平行光が集光される領域は、光反射層が存在しない開口部となる。これにより、単位プリズムの各々と、開口部の各々とのアライメントを高精度で実現し、かつ光の利用効率が高い光学フィルムを提供することができる。

請求項３の発明は、光反射層の光透過率が０％より大きく１５％以下である請求項１又は２の光学フィルムである。

請求項３に係る発明によれば、例えば光源によって光反射層側からフィルム基材側に供給された光のうち、光反射層で反射されずに透過する光の比率を低下させるとともに、一旦開口部からフィルム基材に入射した光のフィルム内での繰り返し反射を増加させ、明るさの均一度（ユニフォーミティ）を向上させることができる。

請求項４の発明は、フィルム基材へのレンズ群の並列配置は、溶融押出し方式でフィルムを成形する際に、溶融した透明樹脂をレンズ面の逆型形状を有する金型を押し付けることによりなされる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の光学フィルムである。また、請求項５の発明は、フィルム基材へのレンズ群の並列配置は、透明基材フィルム上に紫外線硬化性樹脂を塗布し、更にレンズ面の逆型形状を有する金型で押しながら紫外線照射によって金型のレンズ形状を紫外線硬化性樹脂に転写することによりなされる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の光学フィルムである。上記請求項４又は５のようにしてフィルム基材へレンズ群を並列配置することができる。

請求項６の発明は、光学フィルムの製造方法であって、フィルム基材の一方の面に、半円柱状の複数の単位凸シリンドリカルレンズを、凸面側がフィルム基材と接しないように並列配置し、フィルム基材の他方の面に、白色顔料と赤外線吸収剤とを含有した一様な厚みの樹脂層からなり、光反射性を有する光反射層を形成し、複数の単位凸シリンドリカルレンズの凸面側からレーザー光を照射し、形成された光反射層のうち、レーザー光が各単位凸シリンドリカルレンズによって集光される領域を除去することによって、光反射層のない開口部を形成することにより光学フィルムを製造する方法である。

請求項６に係る発明によれば、このような簡易な加工により、複数の単位凸シリンドリカルレンズの構造と、光反射層の構造とのアラインメントが良好な光学フィルムを得ることができる。

請求項７の発明は、光学フィルムの製造方法であって、フィルム基材の一方の面に、複数の単位プリズムを、プリズム底面がフィルム基材と接するように並列配置し、フィルム基材の他方の面に、白色顔料と赤外線吸収剤とを含有した一様な厚みの樹脂層からなり、光反射性を有する光反射層を形成し、複数の単位プリズムのプリズム面側から、フィルム基材に対してレーザー光を照射し、形成された光反射層のうち、レーザー光が各単位プリズムによって集光される領域を除去することによって、光反射層のない開口部を形成することにより光学フィルムを製造する方法である。

請求項７に係る発明によれば、このような簡易な加工により、複数の単位プリズムの構造と、光反射層の構造とのアラインメントが良好な光学フィルムを得ることができる。

請求項８の発明は、レーザー光の波長が０．７５×１０^−６ｍ以上、１１．３×１０^−６ｍ以下である請求項６又は７の光学フィルムの製造方法である。

請求項８に係る発明によれば、光反射層に赤外線吸収剤を含有させているので、例えばＹＡＧレーザーなどの波長０．８×１０^−６ｍ以上のレーザーを用いて成形する場合、光反射層が効率良くレーザーの光エネルギーを吸収し、熱エネルギーに変換するので、レーザーを用いた開口部の形成を効率よく行うことができる。

請求項９の発明は、光反射層に含まれる赤外線吸収剤の含有率が、０．００１重量％以上、１０重量％以下である請求項６乃至８のうち何れか１項の光学フィルムの製造方法である。

請求項９に係る発明によれば、このように赤外線吸収剤を含有させることによって、レーザーを用いた開口部の形成を小さいエネルギーで効果的に行うことができる。

請求項１０の発明は、フィルム基材へのレンズ群の並列配置を行うために、溶融押出し方式でフィルムを成形する際に、溶融した透明樹脂をレンズ面の逆型形状を有する金型を押し付けることにより行う請求項６乃至９のうち何れか１項に記載の光学フィルムの製造方法である。また、請求項１１の発明は、フィルム基材へのレンズ群のへ並列配置を行うために、透明基材フィルム上に紫外線硬化性樹脂を塗布し、更にレンズ面の逆型形状を有する金型で押しながら紫外線照射によって前記金型のレンズ形状を紫外線硬化性樹脂に転写することにより行う請求項６乃至９のうち何れか１項に記載の光学フィルムの製造方法である。上記請求項１０又は１１のようにしてフィルム基材へレンズ群を並列配置することができる。

本発明によれば、表面側のレンチキュラーレンズなどの構造と、裏面側の反射層などの構造とのアラインメントが良好で、かつ光の利用効率に優れた光学フィルム及びその製造方法を実現することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
すなわち、本発明の第１の実施の形態に係る光学フィルム１は、図１の部分断面図にその一例を示すように、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明なフィルム基材３と、半円柱状の複数の単位凸シリンドリカルレンズ（レンチキュラーレンズ）４を、凸面側がフィルム基材３と接しないようにフィルム基材３の一方の面３ａに並列配置してなるレンズ群とを備えている。フィルム基材３の厚みは、通常、５０×１０^−６ｍから２００×１０^−６ｍ程度である。

フィルム基材３としては、紫外線透過性を有する透明な樹脂フィルムが好ましく、レンズ群が形成される面に紫外線硬化性樹脂の易接着処理を施していることが一層好ましい。具体的な材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などが挙げられる。

更に、フィルム基材３の他方の面３ｂのうち、レンズ群の凸面側からフィルム基材３に対して平行光Ｆを入射した場合に、平行光Ｆが各単位凸シリンドリカルレンズ４によって集光される領域２ａ以外の領域に設けられ、白色顔料と赤外線吸収剤とを含有した樹脂層からなり、光反射性を有する光反射層２を備えている。領域２ａは、光反射層２が設けられていない開口部２ａとなる。これによって、光反射層２は、開口部２ａと交互に配置され、面３ｂに対してストライプ状に形成される。光反射層２の光透過率は、０％より大きく１５％以下である。

各単位凸シリンドリカルレンズ４の材料としては、特に微細な加工が必要な場合には、紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂などの放射線硬化型樹脂を用いることが望ましい。放射線硬化型樹脂としては、例えば、ウレタン（メタ）アクリレート及び／又はエポキシ（メタ）アクリレートオリゴマーに反応希釈剤、光重合開始剤、光増感剤などを添加した組成物を用いることができる。

ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーは特に限定されないが、例えばエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール、ポリテトラメチレングリコールなどと、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシレンイソシアネートなどのポリイソシアネート類とを反応させて得ることができる。

エポキシ（メタ）アクリレートオリゴマーは特に限定されないが、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型プロピレンオキサイド付加物の末端グリシジルエーテル、フルオレンエポキシ樹脂などのエポキシ樹脂類と、（メタ）アクリル酸とを反応させて得ることができる。

光反射層２は、バインダー成分、例えば透明樹脂に白色顔料、赤外線吸収剤を含有する樹脂組成物からなる。透明樹脂としては、モノマーとして酢酸ビニル、ビニルアルコール、スチレン、α−メチルスチレン、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、例えばメタクリル酸メチル、フッ素含有（メタ）アクリル酸誘導体、アクリロニトリル、エチレン、プロピレン、ブテン、ブタジエン等のオレフィン等から選ばれる少なくとも１種類のモノマーを重合させた重合体、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートブチレート、エチルセルロース、ニトロセルロース等のセルロース誘導体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、石油系樹脂、天然ゴム類若しくはブタジエン系ゴム等の合成ゴム類、シリコン樹脂、またはフッ素樹脂等のポリマーから選ばれた透明樹脂を挙げることができ、これらを単独、あるいは、２種以上の組み合わせで使用することができる。

白色顔料としては、ＴｉＯ_２、ＢａＳＯ_４、ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｇなどを用いることができる。光反射層２の厚みを５×１０^−６ｍ超とすることにより十分な白色が得られ所望の透過率に調整することができるとともに、擦れなどに対して十分な強度を持ち容易に剥離／脱落することがなくなる。また、光反射層２の厚みを１００×１０^−６ｍ以下とすることによりパターンの加工形状を良好にするとともに材料コストを下げることができる。このような厚みを有する光反射層２は、光反射層２の内部で光を反射することができるので、体積的な光反射層２ということができる。

赤外線吸収剤は、開口部２ａの形成時に照射されるレーザー光等の平行光Ｆのエネルギーを高い効率で熱エネルギーに変換することを目的として添加されるものであり、波長０．７５×１０^−６ｍ以上、１１．３×１０^−６ｍ以下の赤外領域に吸収を有する材料であれば、特に限定されない。赤外線吸収剤としては、例えば、イモニウム系化合物、ジイモニウム化合物、アミニウム塩系化合物、ペルリン系化合物、ニッケル錯体系化合物、フタロシアニン化合物、含フッ素フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物などの有機色素、ポリメチン系化合物、また、鉄を含有するリンの化合物、銅を含有するリン酸化合物、銅の硫酸化合物、または銅含有リン酸化合物に、コバルト成分、ネオジウム成分、エルビウム成分、マグネシウム成分、カルシウム成分、ストロンチウム成分、バリウム成分から選ばれた少なくとも１種を含有させて得られる化合物、チオ尿素誘導体と銅化合物または鉛化合物と反応させて得られた反応物、六塩化タングステンとトリアルキルまたはトリアリールフォスフェートと反応させて得られた反応物、そして、イッテルビウム酸化物の微粒子、ＹｂＰＯ_４（リン酸イッテルビウム）、硫酸イッテルビウム又は酢酸イッテルビウムなどのイッテルビウムの化合物、その他の金属酸化物微粒子、ＩＶ族遷移金属炭化物等の多くの有機化合物や無機化合物等を挙げることができる。これらの材料を１種類、或いは２種類以上併用することが可能である。これらの赤外線吸収剤の含有量は、０．００１重量％以上、１０重量％以下が好適で、特に０．００５重量％以上、１０重量％以下の範囲が更に好適である。０．００１重量％未満であると、光反射層２はレーザーの光エネルギーが十分に吸収せず、光熱転換の効果が少なく、良好な成形を行うことができない。

光反射層２の厚みは、５×１０^−６ｍ以上、１００×１０^−６ｍ以下が好ましい。光反射層２の厚みを５×１０^−６ｍ超とすることにより十分な白色が得られ所望の透過率に調整することができるとともに、擦れなどに対して十分な強度を持ち容易に剥離／脱落することがなくなる。また、光反射層２の厚みを１００×１０^−６ｍ以下とすることによりパターンの加工形状を良好にするとともに材料コストを下げることができる。このような厚みを有する光反射層２は、層の内部で光を反射することができるので、体積的な光反射層２ということができる。

次に、本実施の形態に係る光学フィルムの製造方法の一例を説明する。

すなわち、図１に示すような光学フィルム１において単位凸シリンドリカルレンズ４を成形する際には、溶融押出し方式でフィルム基材３を成形する時、溶融した透明樹脂を単位凸シリンドリカルレンズ４のレンズ面の逆型形状を有する金型を押し付けることに行う。次に、フィルム基材３の他方の面３ｂに、一様な厚みの樹脂層からなる光反射層２を形成する。次に、図１に示すように、フィルム基材３に対してレーザー光等の平行光Ｆを照射する。そして、形成された光反射層２のうち、レーザー光Ｆが各単位凸シリンドリカルレンズ４によって集光される領域２ａを除去することによって開口部２ａを形成する。

以上を、図２及び図３を用いて詳しく説明する。

まず、図２に示すように、巻き出しロール１０１からフィルム基材３を供給し、その表面３ａに塗布装置１０２により紫外線硬化樹脂を塗布する。このフィルム基材３を、表面に単位凸シリンドリカルレンズ４の逆形状が形成されたレンズ成型ロール１０３と加圧ロール１０３’との間に通し、フィルム基材３上の紫外線硬化樹脂に、単位凸シリンドリカルレンズ４の構造を転写する。その後、紫外線照射装置１０４から紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させて単位凸シリンドリカルレンズ４からなるレンズ群を形成する。

この場合、フィルム基材３の厚さは、フィルム基材３の面３ｂが、単位凸シリンドリカルレンズ４の集光位置近傍となるように設定する。フィルム基材３の厚さを上記のように設定すれば、ストライプ状の光反射層２の間の開口部２ａを、容易かつ高精度に、光学フィルム１に単位凸シリンドリカルレンズ４側から入射された平行光Ｆの集光形状に一致させるように調整することができる。

紫外線硬化樹脂の塗布装置１０２は特に限定されないが、ドクターブレード、ダイコーターなどが望ましい。フィルム基材３への紫外線硬化樹脂の塗布厚は、形成するレンチキュラーレンズの形状によって異なるが、０．０２〜０．２ｍｍが適当である。紫外線硬化樹脂の塗布厚は、樹脂の粘度、フィルム基材３の送り速度などによって調整することができる。

表面に単位凸シリンドリカルレンズ４の逆形状が形成されたレンズ成型ロール１０３としては、切削加工した金属型やこの金属型から所定の方法により複製した樹脂製の型を、ロール表面に配設したものなどを用いることができる。

次に、フィルム基材３の面（平坦面）３ｂに光反射層２を形成する。光反射層２の原料を、樹脂溶液に白色顔料を分散させた液状の白色インキとして供給することができれば、印刷法、塗工法、転写法などを使用することができるので、生産上都合がよい。必要に応じて、光反射層２の形成後に、適宜ドライヤーなどを用いて樹脂の乾燥／硬化を行ってもよい。

印刷法としては、グラビア印刷法、シルク印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法などを選択できる。ベタ印刷であるため、数度の加刷により、必要な厚さの光反射層２を形成すればよい。塗工法としては、ロールコーター、ダイコーター、カーテンコーターなどを選択できる。転写法を用いる場合、転写箔を使用し、熱転写方式、昇華転写方式、接着や粘着を利用した転写方式などを使用することができる。

光反射層２の厚みは、５×１０^−６ｍを超え、１００×１０^−６ｍ以下とすることが好ましい。光反射層２の厚みが５×１０^−６ｍを超えると、十分な白色が得られ所望の透過率に調整することができるとともに、擦れなどに対して十分な強度を持ち容易に剥離／脱落することがなくなる。光反射層２の厚みを１００×１０^−６ｍ以下にすれば、パターンの加工形状を良好にするとともに材料コストを下げることができる。

次に、開口部２ａの形成について説明する。図３に示すように、平行光であるレーザー光Ｆを単位凸シリンドリカルレンズ４の凸面側からフィルム基材３に対して照射する。そして、レーザー光Ｆが集光される領域２ａに対応する光反射層２を選択的に除去する。これを、レーザー光Ｆを、単位凸シリンドリカルレンズ４の長手方向（紙面に対する垂直方向）に移動させながら行うことによって１つの開口部２ａを形成する。この操作を、光学フィルム１に対して、レーザー光Ｆを、単位凸シリンドリカルレンズ４の配列方向（紙面に対する左右方向）Ｐに沿って移動させて繰り返すことにより、面３ｂに対して光反射層２がストライプ状に残るようになる。こうして単位凸シリンドリカルレンズ４の構造に対応して、面３ｂに対してストライプ状に配置された光反射層２を得ることができる。

レーザー光Ｆの波長は、光反射層２に充分なエネルギーを与えることができれば、特に限定されない。ただし、フィルム基材３の光透過率、光反射層２の光吸収率などを考慮して、ＹＡＧレーザー（波長１．０６４×１０^−６ｍ）やＬＤなどで得られる波長０．８×１０^−６ｍ以上のレーザー光を用いることが好ましい。また、光反射層２に赤外線吸収剤を含有させることによって、光反射層２が効率良くレーザー光Ｆの光エネルギーを吸収し、熱エネルギーに変換されることによって、レーザー光Ｆによる開口部２ａの成形を効率良く行うことができる。特に、光反射層２の白色顔料として酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用いた場合に、波長０．７５×１０^−６ｍ以上、１１．３×１０^−６ｍ以下のレーザー光を用いるのが好適である。

また、上述したように光反射層２をストライプ状に加工した後に、光反射層２を固定化するために紫外線などの放射線を照射することも有効である。これによって、充分な照射量の紫外線を照射して、表裏面の樹脂を充分に硬化させることにより、生産を安定させ、長期間使用しても変質が少ない製品を得ることができる。

このようにして加工された光学フィルム１は、図示しない巻き取り部で巻き取ってもよいし、この光学フィルム１を用いて液晶ディスプレイを製造するために、拡散板等と貼合／接着工程に供給するようにしても良い。

この光学フィルム１を用いて製造された液晶ディスプレイの断面構成例を図４に示す。すなわち、本発明の実施の形態に係る光学フィルム１を、拡散機能を有する拡散板または拡散フィルム１２と貼合や接着することにより一体化し、これを光源（バックライト）２０等の部材と組み合わせてバックライト・ユニット１０を構成し、更に液晶パネル３０等と組み合わせることにより液晶ディスプレイ４０を製造することができる。

すなわち、開口部２ａを介してストライプ状に形成された光反射層２を有する光学フィルム１は、接着剤１１により拡散フィルム１２に接着されている。拡散フィルム１２の裏面側（図中下側）には複数の光源２０を含むランプハウス２１および光反射板２２が設けられている。これらの部材によりバックライト・ユニット１０が構成される。また、光学フィルム１のレンズ面側には、偏光板３１、３２に挟まれた液晶パネル３０が設けられている。これらの部材により液晶ディスプレイ４０が構成される。

拡散機能を有する拡散フィルム１２の材料としては映像光波長に対し透明な材料であって、光学部材に使用するものを特に制限なく用いることができるが、生産効率などを考慮するとプラスチックフィルムを用いることが好ましい。プラスチックとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いれば経験上取扱が容易で好ましいが、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合体、スチレン系樹脂、ポリ塩化ビニルなども用いることができる。

拡散機能を有する拡散板の材料には、投射する映像の再現に実用上差し支えない透過率と、機械的強度があればよく、主なプラスチック材料としてメタクリルスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などを使用することができる。プラスチック板以外にガラス板（フロートガラス、青板ガラス、ＢＫ７など）を使用することもできる。

なお、本実施の形態に係る光学フィルム１は、液晶ディスプレイ４０以外の用途にも使用することができる。例えば、光学フィルム１のストライプに適宜着色を施して用いることもできる。特にストライプを黒色に着色し、適切な拡散板と貼合／接着して、透過型スクリーンに用いることもできる。

次に、以上のような製造方法に従って製造した光学フィルムの具体例について、実施例１及び実施例２として説明する。

（実施例１）
本実施例では、フィルム基材３として厚さ７５×１０^−６ｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（東洋紡Ａ４３００）を用いた。

そして、図２に示す方法に従って、フィルム基材３上に紫外線硬化性樹脂を塗布し、紫外線硬化性樹脂にレンズ成型ロール１０３のレンズ構造を転写した後、紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させてレンズ群を形成した。レンズ群を形成する単位凸シリンドリカルレンズ４の形状は、配列ピッチ１４０×１０^−６ｍで楕円面を基準面とし高次項により補正を加えた非球面形状とした。このように１４０×１０^−６ｍピッチで単位凸シリンドリカルレンズ４を形成すると、厚さ７５×１０^−６ｍのＰＥＴからなるフィルム基材３の面３ｂ近傍が、ストライプ加工に用いるレーザー光Ｆの焦点面となる。

下記組成の光反射層形成用インキ組成物を、ボールミルなどのミキサーを用いて充分に混錬して作成し、上記によりレンズ群が形成されたフィルム基材３の面３ｂに、一面に均一に塗布し、乾燥させ、厚さ１１×１０^−６ｍの光反射層２を形成した。この光反射層２の光透過率は１３％であった。光反射層２のその他の仕様は以下の通りである。なお、下記における「部」は質量基準のことを示している。

（光反射層形成用インキ組成物）
アクリル樹脂 （東洋インキ製造（株）製） １０部
酸化チタン（石原産業（株）製 ＣＲ−９３） １５部
赤外線吸収剤 （日本化薬（株）製ＩＲＧ−０６８） ０．１２５部（０．０５重量％）
メチルエチルケトン ３５部
酢酸エチル ４０部
次に、図３に示すようにして、光反射層２のストライプ加工を行った。ＹＡＧレーザーから出射された波長１．０６４×１０^−６ｍのレーザー光Ｆを、光学フィルム１のレンズ面側から照射し、レーザー光Ｆを、単位凸シリンドリカルレンズ４の長手方向及び配列方向Ｐにそれぞれ走査することによって、レーザー光Ｆの集光部２ａに対応する光反射層２を選択的に除去し、光反射層２のストライプパターンを形成した。

この際、レーザー光Ｆの入射角度を種々変化させてストライプパターン形成への影響を調べた。具体的には、図３に示すように、レーザー光Ｆが、光学フィルム１に対して垂直に入力する傾き角０°の場合に加えて、更に、傾き角を１０°、２０°、３０°とした場合についてもそれぞれストライプパターンの形成を試みた。その結果、上記何れの傾き角の場合であっても、良好に光反射層２のストライプパターンを得ることができた。特に０°入射の場合、露光強度１９Ｊ/ｃｍ^２以上でストライプパターンを得ることができた。

また、レーザー光Ｆの出力を種々変化させ、露光強度を変えて、ストライプパターンの加工状態への影響を調べた。その結果、図５に示すように、白色インキのみの場合と比べて、約１３００％効率向上が確認できた。

（実施例２）
本実施例は、下記組成の光反射層形成用インキ組成物を用いた以外、実施例１と同様にして、厚さ１１×１０^−６ｍの光反射層２を形成した。この光反射層２の光透過率は１０％であった。

（光反射層形成用インキ組成物）
アクリル樹脂 （東洋インキ製造（株）製） ５部
酸化チタン（石原産業（株）製 ＣＲ−９３） ２０部
赤外線吸収剤 （日本化薬（株）製ＩＲＧ−０６８） １．２５部（０．５重量％）
メチルエチルケトン ３５部
酢酸エチル ４０部
実施例１と同様に、レーザー光Ｆの光学フィルム１への入射角度を種々変化させて、ストライプパターンの加工状態への影響を調べた結果、０°入射の場合、露光強度９Ｊ／ｃｍ^２以上でストライプパターンを得ることができた。また、実施例１と同様に、レーザー光Ｆの出力を種々変化させて、パターンの加工状態への影響を調べた。その結果、図５に示すように、白色インキのみの場合と比べて、約２８００％効率向上が確認できた。

上述したように、本実施の形態に係る光学フィルム１においては、表面側の単位凸シリンドリカルレンズ４の構造と、裏面側の光反射層２の構造とのアラインメントが良好で、かつ光の利用効率に優れた光学フィルム及びその製造方法を実現することが可能となる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る光学フィルム１１０は、第１の実施の形態に係る光学フィルム１の変形例であって、第１の実施の形態に係る光学フィルム１の単位凸シリンドリカルレンズ（レンチキュラーレンズ）４を、単位プリズム５に置き換えた構成をしている。すなわち、本実施の形態に係る光学フィルム１１０は、図６の部分断面図にその一例を示すように、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明なフィルム基材３と、複数の単位プリズム５を、プリズム底面５ａがフィルム基材３と接するようにフィルム基材３の一方の面３ａに並列配置してなるレンズ群とを備えている。

フィルム基材３、光反射層２、開口部２ａについては、第１の実施の形態で説明したものと同様であるので、重複説明を避ける。

また、製造方法についても、第１の実施の形態で説明したものと同様であるので、詳細な説明は避けるが、先ず、フィルム基材３の一方の面３ａに、複数の単位プリズム５を、プリズム底面５ａがフィルム基材３と接するように並列配置する。次に、フィルム基材３の他方の面３ｂに、白色顔料と赤外線吸収剤とを含有した一様な厚みの樹脂層からなり、光反射性を有する光反射層２を形成する。そして、複数の単位プリズム５が配置された面側から、フィルム基材３に対してレーザー光を照射する。そして、形成された光反射層２のうち、レーザー光が各単位プリズムによって集光される領域を除去することによって、光反射層２のない開口部２ａを形成することにより光学フィルム１１０を製造する。

フィルム基材３へのレンズ群の並列配置は、溶融押出し方式でフィルムを成形する際に、溶融した透明樹脂をレンズ面の逆型形状を有する金型を押し付けることにより行う。あるいは、透明基材フィルム上に紫外線硬化性樹脂を塗布し、更にレンズ面の逆型形状を有する金型で押しながら紫外線照射によって金型のレンズ形状を紫外線硬化性樹脂に転写することにより行う。

以上、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の第１の実施の形態に係る光学フィルムの一例を示す部分断面図。 本発明の第１の実施の形態に係る光学フィルムの製造方法を説明する模式図。 光反射層を除去して開口部を設けることを説明するための模式図。 光学フィルムを用いて製造された液晶ディスプレイの構成例を示す断面図。 赤外線吸収剤の添加効果の一例を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る光学フィルムの一例を示す部分断面図。

符号の説明

１…光学フィルム、２…光反射層、２ａ…開口部、３…フィルム基材、４…単位凸シリンドリカルレンズ、１０…バックライト・ユニット、１１…接着剤、１２…拡散フィルム、２０…光源、２１…ランプハウス、２２…光反射板、３０…液晶パネル、３１,３２…偏光板、４０…液晶ディスプレイ、１０１…巻き出しロール、１０２…塗布装置、１０３…レンズ成型ロール、１０３…加圧ロール、１０４…紫外線照射装置、１１０…光学フィルム

Claims (11)

1. フィルム基材と、
   半円柱状の複数の単位凸シリンドリカルレンズを、凸面側が前記フィルム基材と接しないように前記フィルム基材の一方の面に並列配置してなるレンズ群と、
   前記フィルム基材の他方の面のうち、前記レンズ群の凸面側から平行光を入射した場合に、前記平行光が前記各単位凸シリンドリカルレンズによって集光される領域以外の領域に設けられ、白色顔料と赤外線吸収剤とを含有した樹脂層からなり、光反射性を有する光反射層と
   を備えた光学フィルム。
2. フィルム基材と、
   複数の単位プリズムを、プリズム底面が前記フィルム基材と接するように前記フィルム基材の一方の面に並列配置してなるレンズ群と、
   前記フィルム基材の他方の面のうち、前記レンズ群のプリズム面側から平行光を入射した場合に、前記平行光が前記各単位プリズムによって集光される領域以外の領域に設けられ、白色顔料と赤外線吸収剤とを含有した樹脂層からなり、光反射性を有する光反射層と
   を備えた光学フィルム。
3. 前記光反射層の光透過率が０％より大きく１５％以下である請求項１又は２の光学フィルム。
4. 前記フィルム基材へのレンズ群の並列配置は、溶融押出し方式でフィルムを成形する際に、溶融した透明樹脂をレンズ面の逆型形状を有する金型を押し付けることによりなされる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の光学フィルム。
5. 前記フィルム基材へのレンズ群の並列配置は、透明基材フィルム上に紫外線硬化性樹脂を塗布し、更にレンズ面の逆型形状を有する金型で押しながら紫外線照射によって前記金型のレンズ形状を紫外線硬化性樹脂に転写することによりなされる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の光学フィルム。
6. 光学フィルムの製造方法であって、
   フィルム基材の一方の面に、半円柱状の複数の単位凸シリンドリカルレンズを、凸面側が前記フィルム基材と接しないように並列配置し、
   前記フィルム基材の他方の面に、白色顔料と赤外線吸収剤とを含有した一様な厚みの樹脂層からなり、光反射性を有する光反射層を形成し、
   前記複数の単位凸シリンドリカルレンズの凸面側から、前記フィルム基材に対してレーザー光を照射し、
   前記形成された光反射層のうち、前記レーザー光が前記各単位凸シリンドリカルレンズによって集光される領域を除去することによって、前記光反射層のない開口部を形成する
   ことにより光学フィルムを製造する製造方法。
7. 光学フィルムの製造方法であって、
   フィルム基材の一方の面に、複数の単位プリズムを、プリズム底面が前記フィルム基材と接するように並列配置し、
   前記フィルム基材の他方の面に、白色顔料と赤外線吸収剤とを含有した一様な厚みの樹脂層からなり、光反射性を有する光反射層を形成し、
   前記複数の単位プリズムが配置された面側から、前記フィルム基材に対してレーザー光を照射し、
   前記形成された光反射層のうち、前記レーザー光が前記各単位プリズムによって集光される領域を除去することによって、前記光反射層のない開口部を形成する
   ことにより光学フィルムを製造する製造方法。
8. 前記レーザー光の波長が０．７５×１０^−６ｍ以上、１１．３×１０^−６ｍ以下である請求項６又は７の光学フィルムの製造方法。
9. 前記光反射層に含まれる前記赤外線吸収剤の含有率が、０．００１重量％以上、１０重量％以下である請求項６乃至８のうち何れか１項の光学フィルムの製造方法。
10. 前記フィルム基材へのレンズ群の並列配置は、溶融押出し方式でフィルムを成形する際に、溶融した透明樹脂をレンズ面の逆型形状を有する金型を押し付けることにより行う請求項６乃至９のうち何れか１項に記載の光学フィルムの製造方法。
11. 前記フィルム基材へのレンズ群の並列配置は、透明基材フィルム上に紫外線硬化性樹脂を塗布し、更にレンズ面の逆型形状を有する金型で押しながら紫外線照射によって前記金型のレンズ形状を紫外線硬化性樹脂に転写することにより行う請求項６乃至９のうち何れか１項に記載の光学フィルムの製造方法。

Images