JP2010048879A - 光学シート、それを備えた光学素子及び光学シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面保護用光学シートにおいて、残留位相差を低減させると共に、エンボス形状の面内ばらつきを小さくする。
【解決手段】光学シート１は、第１の熱可塑性樹脂層１０と、１または複数の第２の熱可塑性樹脂層２０とを備えている。第１の熱可塑性樹脂層１０は、第１の主面１０ａと、第２の主面１０ｂとを有する。第１の主面１０ａは、エンボス形状を有する。第２の主面１０ｂは、第１の主面１０ａと対向している。１または複数の第２の熱可塑性樹脂層２０は、第１の熱可塑性樹脂層１０の第２の主面１０ｂ上に積層されている。第１の熱可塑性樹脂層１０のＭＦＲは、第２の熱可塑性樹脂層２０のＭＦＲよりも小さい。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学シート、特には、溶融押出成形法により成形され、光拡散特性を有する表面保護用光学シート、それを備えた光学素子及び光学シートの製造方法に関する。

従来、バックライトを備えた液晶表示装置が知られている。バックライトを備えた液晶表示装置では、バックライトからの光の取り出し効率を高めるため、通常、バックライトと液晶表示セルとの間に種々の光学フィルムが配置される。バックライトからの光の取り出し効率を向上させる光学フィルムとしては、例えば特許文献１などに開示された増進型反射偏光素子が知られている。
特表平９−５０６９８４号公報

一般的に、反射偏光素子などの光学素子は、耐擦傷性が低い。このため、光学素子の表面の耐擦傷性を高める必要がある。また、液晶表示装置に使用される反射偏光素子などの光学素子に光拡散特性を付与したいという要望もある。例えば、光学素子の表面の耐擦傷性を高めると共に光学素子に光拡散特性を付与する方法としては、エンボス形状の表面を有する光学シートを光学素子本体に貼付する方法が挙げられる。

エンボス形状の表面を有する光学シートの好適な成形方法としては、溶融押出成形法が挙げられる。しかしながら、溶融押出成形法を用いてエンボス形状の表面を有する光学シートを作製する場合、残留位相差を小さくすると共に、エンボス形状の面内ばらつきを小さくすることが困難である。例えば、エンボス形状の面内ばらつきを小さくする観点からは、ＭＦＲの低い熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。しかしながら、ＭＦＲが低い熱可塑性樹脂を用いた場合、残留位相差が増大する傾向にある。一方、残留位相差を小さくする観点からは、ＭＦＲが高い熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。しかしながら、ＭＦＲが高い熱可塑性樹脂を用いた場合、エンボス形状の面内ばらつきが大きくなる傾向にある。

本発明の目的は、表面保護用光学シートにおいて、残留位相差を低減させると共に、エンボス形状の面内ばらつきを小さくすることにある。

本発明に係る光学シートは、第１の熱可塑性樹脂層と、１または複数の第２の熱可塑性樹脂層とを備えている。第１の熱可塑性樹脂層は、第１の主面と、第２の主面とを有する。第１の主面は、エンボス形状を有する。第２の主面は、第１の主面と対向している。１または複数の第２の熱可塑性樹脂層は、第１の熱可塑性樹脂層の第２の主面上に積層されている。第１の熱可塑性樹脂層のＭＦＲは、第２の熱可塑性樹脂層のＭＦＲよりも小さい。

なお、本明細書において、「エンボス形状」は、規則的または不規則的に設けられた複数の凹凸からなる形状をいう。「エンボス形状」は、例えば、不規則的に凹凸が形成された所謂粗さ形状であってもよい。また、「エンボス形状」は、横断面三角形状、横断面四辺形状、横断面略円形状または横断面楕円形状の複数の線条凸部が幅方向に配列されてなる形状であってもよい。「エンボス形状」は、多角柱状、円柱状、多角錐状、円錐状、切頭多角錐状、円錐台状、または一部が切欠かれた半球状もしくは楕球状の凸部がマトリクス状に配列されてなる形状であってもよい。さらに、「エンボス形状」は、相互に形状の異なる複数種類の凸部が形成されてなる形状であってもよい。

本発明に係る光学シートのある特定の局面において、第１の熱可塑性樹脂層と第２の熱可塑性樹脂層との少なくとも一方は、実質的にポリカーボネート樹脂からなる。

本発明に係る光学シートの別の特定の局面において、第１の熱可塑性樹脂層のＭＦＲは、１または複数の第２の熱可塑性樹脂層のうちの最も小さいＭＦＲを有する樹脂層のＭＦＲの０．５倍以下である。

第１の熱可塑性樹脂層の層厚は、１または複数の第２の熱可塑性樹脂層の層厚の合計の０．０５倍以上２倍以下であることが好ましい。

第１の熱可塑性樹脂層のＭＦＲは、５以上３０以下であることが好ましい。

第２の熱可塑性樹脂層のＭＦＲは、５０以上８５以下であることが好ましい。

本発明に係る光学素子は、上記本発明に係る光学シートと、その光学シートが貼付された光学素子本体とを備えている。

なお、本発明において、「光学素子本体」は、光を透過させる部材であれば特に限定されない。

本発明に係る光学素子のある特定の局面において、光学素子本体は反射偏光素子である。また、光学素子本体は、例えば、プリズム、レンズ、反射板などであってもよい。

本発明に係る光学シートの製造方法は、第１の熱可塑性樹脂と、第１の熱可塑性樹脂よりも高いＭＦＲを有する第２の熱可塑性樹脂とのそれぞれを溶融させると共に、溶融された第１の熱可塑性樹脂及び第２の熱可塑性樹脂を押し出すことによって、溶融された第１の熱可塑性樹脂からなる第１の溶融樹脂層と、溶融された第２の熱可塑性樹脂からなる第２の溶融樹脂層とが積層された溶融樹脂積層体を形成する工程と、溶融樹脂層積層体をプレスすることにより、第１の溶融樹脂層の表面にエンボス加工を施す工程とを備えている。

本発明では、エンボス形状を有する主面を有し、ＭＦＲが比較的低い第１の熱可塑性樹脂層と、ＭＦＲが比較的高い第２の熱可塑性樹脂層とが積層されている。このため、表面保護用光学シートにおいて、残留位相差を低減させると共に、エンボス形状の面内ばらつきを小さくすることができる。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について、図１に示す光学シート１を例に挙げて説明する。

図１は、本実施形態に係る光学シート１の斜視図である。図２は、光学シート１の断面図である。

図１及び図２に示すように、光学シート１は、第１の熱可塑性樹脂層１０と、第２の熱可塑性樹脂層２０とを備えている。第１の熱可塑性樹脂層１０は、互いに対向する第１の主面１０ａと第２の主面１０ｂとを備えている。第１の主面１０ａは、エンボス形状を有する。第２の熱可塑性樹脂層２０は、第１の熱可塑性樹脂層１０の第２の主面１０ｂ上に積層されている。第２の熱可塑性樹脂層２０は、第１の熱可塑性樹脂層１０の第２の主面１０ｂ上に接着されている。

なお、本実施形態では、光学シート１がひとつの第２の熱可塑性樹脂層２０のみを有する例について説明する。但し、本発明において、光学シートは、積層された複数の第２の熱可塑性樹脂層を有していてもよい。

第１及び第２の熱可塑性樹脂層１０，２０のそれぞれは、実質的に熱可塑性樹脂からなる。第１及び第２の熱可塑性樹脂層１０，２０を構成する熱可塑性樹脂の種類は特に限定されない。第１及び第２の熱可塑性樹脂層１０，２０を構成する熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等が挙げられる。

なお、第１の熱可塑性樹脂層１０と第２の熱可塑性樹脂層２０とは、同じ種類の熱可塑性樹脂により構成されていてもよいし、異なる種類の熱可塑性樹脂により構成されていてもよい。

本実施形態では、第１の熱可塑性樹脂層１０のメルトマスフローレイト（ＭＦＲ：Ｍｅｌｔ ｍａｓｓ−Ｆｌｏｗ Ｒａｔｅ）は、第２の熱可塑性樹脂層２０のＭＦＲよりも小さい。

なお、本明細書において、ＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ７２１０のＡ法に準拠し、以下の測定条件で測定されたものである。

ＭＦＲの測定条件：
試験温度：２８０℃
公称荷重：２．１６ｋｇ

図３に示すように、本実施形態の光学シート１は、光学素子本体３０に貼付される。具体的には、光学シート１の第２の熱可塑性樹脂層２０側の表面が光学素子本体３０の表面に貼付される。光学シート１を光学素子本体３０に貼付することにより、光学素子本体３０の表面が擦傷することを効果的に抑制することができる。言い換えれば、耐擦傷性に優れた光学素子２を得ることができる。光学素子２の高い耐擦傷性を実現する観点から、光学シート１は、耐擦傷性に優れた樹脂により形成されていることが好ましい。耐擦傷性に優れた樹脂の具体例としては、例えば、上述したポリカーボネート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂等が挙げられる。

また、光学シート１の第１の主面１０ａはエンボス形状を有する。このため、光学シート１を光学素子本体３０に貼付することにより、光学素子２に光拡散特性を付与することができる。

なお、本発明において、光学素子本体３０の種類は、特に限定されない。光学素子本体３０は、例えば、反射偏光素子や反射板、プリズム、レンズ等であってもよい。

光学シート１は、例えば、溶融押出成形法により成形される。溶融押出成形法の具体例としては、例えば、共押出法、タンデム押出法、押出ラミネート法等が挙げられる。それらの中でも、共押出法及びタンデム押出法が好ましい。共押出法及びタンデム押出法を用いることにより、生産性を向上すると共に、生産コストを低くすることができるからである。

以下、主として図４を参照しつつ、光学シート１の製造方法の一例について具体的に説明する。図４は、光学シート１の製造装置３の構成を表す模式図である。製造装置３は、Ｔ型ダイ４０を備えている。Ｔ型ダイ４０には、第１の熱可塑性樹脂層１０の原料となる第１の熱可塑性樹脂と、第２の熱可塑性樹脂層２０の原料となる第２の熱可塑性樹脂とが供給される。

供給された第１及び第２の熱可塑性樹脂のそれぞれは、Ｔ型ダイ４０内において加熱され、溶融される。第１及び第２の熱可塑性樹脂の溶融温度は、第１及び第２の熱可塑性樹脂の種類によって適宜設定される。第１及び第２の熱可塑性樹脂の溶融温度は、例えば、２５０℃〜２７０℃程度に設定される。

溶融された第１及び第２の熱可塑性樹脂は、Ｔ型ダイ４０から押し出される。これにより、溶融された第１の熱可塑性樹脂からなる第１の溶融樹脂層と、溶融された第２の熱可塑性樹脂からなる第２の溶融樹脂層とが積層された、溶融樹脂積層体４１が形成される。

溶融樹脂積層体４１は、ロール対４７に供給される。ロール対４７は、賦型ロール４２とゴムロール４３とを備えている。賦型ロール４２の外周面には、エンボス形状が形成されている。ゴムロール４３の外周面はマット加工されている。賦型ロール４２とゴムロール４３とは、互いの軸心が平行となると共に、賦型ロール４２の外周面とゴムロール４３の外周面とが近接するように配置されている。溶融樹脂積層体４１は、これら賦型ロール４２とゴムロール４３との間に供給される。溶融樹脂積層体４１は、賦型ロール４２とゴムロール４３との間を通過する際に、賦型ロール４２とゴムロール４３とによりプレスされる。これにより、溶融樹脂積層体４１にエンボス加工が施され、表面にエンボス形状を有する光学シート１が形成される。

賦型ロール４２とゴムロール４３との間を通過した光学シート１は、外周面がセミマット加工された第１のアニールロール４４と第２のアニールロール４５とにより、残留歪みとカールとが低減される。その後、光学シート１は、巻取機４６により巻き取られる。

以上説明したように、本実施形態では、ＭＦＲが比較的低い第１の熱可塑性樹脂層１０と、ＭＦＲが比較的高い第２の熱可塑性樹脂層２０とが積層されている。このため、後述する実施例においても実証されるように、溶融押出成形法により形成した場合に、光学シート１に残留する位相差を小さくすることができる。それと共に、光学シート１のエンボス形状の面内ばらつきを小さくすることができる。すなわち、残留位相差が小さく、かつエンボス形状の面内ばらつきが小さな光学シート１を実現することができる。

第１の熱可塑性樹脂層１０のＭＦＲの第２の熱可塑性樹脂層２０のＭＦＲに対する比は、０．５倍以下であることが好ましく、０．４倍以下であることがより好ましく、０．３倍以下であることがさらに好ましい。これによれば、光学シート１の残留位相差及びエンボス形状の面内ばらつきをさらに小さくすることができる。なお、第２の熱可塑性樹脂層２０が複数設けられている場合は、複数の第２の熱可塑性樹脂層２０のうちの最もＭＦＲが小さい第２の熱可塑性樹脂層２０のＭＦＲに対する第１の熱可塑性樹脂層１０のＭＦＲの比が０．５倍以下であることが好ましく、０．４倍以下であることがより好ましく、０．３倍以下であることがさらに好ましい。

具体的には、光学シート１の残留位相差及びエンボス形状の面内ばらつきをさらに小さくする観点から、第１及び第２の熱可塑性樹脂層１０，２０の好ましいＭＦＲの範囲は、それぞれ５以上３０以下、５０以上８５以下であり、より好ましくは、１０以上２５以下、５０以上８０以下である。第１の熱可塑性樹脂層１０のさらに好ましい範囲は、１５以上２２以下である。第１の熱可塑性樹脂層１０のＭＦＲが５未満である場合は、光学シート１の成形が困難となる傾向にある。第２の熱可塑性樹脂層２０のＭＦＲが８５を超えると、押出安定性が低下し、得られる光学シート１の層厚のばらつきが大きくなる傾向にある。

第１の熱可塑性樹脂層１０と第２の熱可塑性樹脂層２０とのうちの少なくとも一方は、ポリカーボネート樹脂により形成されていることが好ましい。これにより、耐擦傷性の高い光学シート１を得ることができる。第１の熱可塑性樹脂層１０と第２の熱可塑性樹脂層２０との両方がポリカーボネート樹脂により形成されていることがより好ましい。

第１の熱可塑性樹脂層１０の層厚の第２の熱可塑性樹脂層２０の層厚に対する比は、０．０５倍以上２倍以下であることが好ましい。これによれば、光学シート１の残留位相差及びエンボス形状の面内ばらつきをさらに小さくすることができる。なお、第２の熱可塑性樹脂層２０が複数設けられている場合は、第１の熱可塑性樹脂層１０の層厚は、複数の第２の熱可塑性樹脂層２０の層厚の合計の０．０５倍以上２倍以下であることが好ましい。

（実施例）
図４に示す製造装置３を用いて、図１及び図２に示す光学シート１を作製した。得られた光学シート１の厚さは１３０μｍであった。得られた光学シート１の幅は、１２００ｍｍであった。第１の熱可塑性樹脂層１０及び第２の熱可塑性樹脂層２０の原料としては、ポリカーボネート樹脂を使用した。

成形の各条件は、
Ｔ型ダイ４０の面長：１５００ｍｍ、
熱可塑性樹脂の溶融温度：２６０℃、
Ｔ型ダイ４０からの押出量：１７０ｋｇ／ｈ、
賦型ロール４２の直径：２５０ｍｍ、
ゴムロール４３の直径：２５０ｍｍ、
第１及び第２のアニールロール４５，４６のそれぞれの直径：２５０ｍｍ、
第１のアニールロール４４の温度：１３５℃、
第２のアニールロール４５の温度：９５℃、
とした。

得られた光学シート１の原反の幅方向１２点×長さ方向４点の合計４８点における複屈折位相差を測定した。複屈折位相差の測定には、東京電色社製ＴＣ−Ｈ３ＤＰＫを用いた。具体的には、透過軸が直交するように配置された２枚の偏光板の間に、光学シート１の長さ方向と偏光板の透過軸とのなす角の角度が４５°となるように光学シート１を配置した。そして、第１の主面１０ａ側から光を入射させ、全光線透過率Ｔ_ｔ１を測定した。次に、透過軸が互いに平行となるように配置された２枚の偏光板のみの全光線透過率Ｔ_ｔ２を測定した。測定された全光線透過率Ｔ_ｔ１、Ｔ_ｔ２を下記式（１）に当てはめることにより、複屈折位相差を算出した。

（複屈折位相差）＝（５９０／π）×ｓｉｎ^−１｛（Ｔ_ｔ１／Ｔ_ｔ２）^１／２｝ ・・・・・（１）

次に、得られた光学シートの原反の幅方向１２点×長さ方向４点の合計４８点におけるヘーズを測定した。ヘーズの測定には、東京電色社製ＴＣ−Ｈ３ＤＰＫを用い、光源をＤ６５とした。

また、比較例として、第１の熱可塑性樹脂層１０のみを有する光学シートを同様の手順で作製し、同様の手順で複屈折位相差及びヘーズを測定した。

下記表１に、各実施例及び比較例の条件及び測定結果を示す。また、図５〜図８に測定結果を示す。なお、表１の「ＭＦＲ比」は、（第１の熱可塑性樹脂層１０のＭＦＲ）／（第２の熱可塑性樹脂層２０のＭＦＲ）を示す。表１の「厚さ比」は、（第１の熱可塑性樹脂層１０の厚さ）：（第２の熱可塑性樹脂層２０の厚さ）を示す。図５の括弧内の左側の数値は位相差の平均値であり、右側の数値はヘーズの標準偏差である。図５及び図６は、第１の熱可塑性樹脂層１０の厚さ：第２の熱可塑性樹脂層２０の厚さが１：２であるデータのみをプロットしたものである。図７は、第１の熱可塑性樹脂層１０のＭＦＲが２２であり、第２の熱可塑性樹脂層２０のＭＦＲが８０であるデータのみをプロットしたものである。

表１及び図５〜図７に示すように、第１の熱可塑性樹脂層１０のＭＦＲが第２の熱可塑性樹脂層２０のＭＦＲより小さい実施例１〜８に係る光学シートの残留位相差の平均値は、１５．３以下と低かった。且つ、実施例１〜８に係る光学シートのヘーズの標準偏差も１．８以下と低かった。

それに対して、ＭＦＲが２２である第１の熱可塑性樹脂層１０のみを有する比較例１に係る光学シートのヘーズの標準偏差は１．３と低いものの、比較例１に係る光学シートの残留位相差の平均値は、１８．２と高かった。ＭＦＲが８０である第１の熱可塑性樹脂層１０のみを有する比較例２に係る光学シートの残留位相差の平均値は、１０．８と低いものの、比較例２に係る光学シートのヘーズの標準偏差は２．６と高かった。この結果から、第１の熱可塑性樹脂層１０のみからなる場合は、残留位相差と、ヘーズの標準偏差、すなわち、エンボス形状の面内ばらつきとの両方を小さくすることは困難であることがわかる。

第１の熱可塑性樹脂層１０のＭＦＲが第２の熱可塑性樹脂層２０のＭＦＲよりも大きい比較例３，４に係る光学シートのヘーズの標準偏差は、１．８以下であったものの、比較例３，４に係る光学シートの残留位相差の平均値は、１６．８以上と高かった。この結果から、第１の熱可塑性樹脂層１０のＭＦＲが第２の熱可塑性樹脂層２０のＭＦＲよりも大きい場合は、残留位相差を十分に低減することが困難であることがわかる。

以上の結果より、第１の熱可塑性樹脂層１０のＭＦＲを第２の熱可塑性樹脂層２０のＭＦＲよりも低く設定することにより、残留位相差と、ヘーズの標準偏差、すなわち、エンボス形状の面内ばらつきとの両方を小さくすることができることがわかる。

また、図６に示す結果からわかるように、第１の熱可塑性樹脂層１０のＭＦＲの第２の熱可塑性樹脂層２０のＭＦＲに対する比が小さくなるにつれて、残留位相差の平均値が小さくなることがわかる。このため、残留位相差を小さくする観点からは、第１の熱可塑性樹脂層１０のＭＦＲの第２の熱可塑性樹脂層２０のＭＦＲに対する比は小さい方が好ましいことがわかる。

また、図７に示す結果からわかるように、第１の熱可塑性樹脂層１０の層厚の第２の熱可塑性樹脂層２０の層厚に対する比が小さくなるにつれて、残留位相差の平均値が小さくなることがわかる。このため、残留位相差を小さくする観点からは、第１の熱可塑性樹脂層１０の層厚の第２の熱可塑性樹脂層２０の層厚に対する比は小さい方が好ましいことがわかる。

光学シートの斜視図である。 光学シートの断面図である。 光学素子の断面図である。 光学シートの製造装置の構成を表す模式図である。 実施例及び比較例に係る光学シートの残留位相差の平均値及び標準偏差の測定結果と、第１及び第２の熱可塑性樹脂層のＭＦＲとの関係を表すグラフである。 実施例及び比較例に係る光学シートの残留位相差の平均値の測定結果と、第１の熱可塑性樹脂層のＭＦＲの第２の熱可塑性樹脂層のＭＦＲに対する比との関係を表すグラフである。 実施例及び比較例に係る光学シートの残留位相差の平均値の測定結果と、第１の熱可塑性樹脂層の層厚の第２の熱可塑性樹脂層の層厚に対する比との関係を表すグラフである。

符号の説明

１ …光学シート
２ …光学素子
３ …製造装置
１０ …第１の熱可塑性樹脂層
１０ａ…第１の主面
１０ｂ…第２の主面
２０ …第２の熱可塑性樹脂層
３０ …光学素子本体
４０ …Ｔ型ダイ
４１ …溶融樹脂積層体
４２ …賦型ロール
４３ …ゴムロール
４４ …第１のアニールロール
４５ …第２のアニールロール
４６ …巻取機
４７ …ロール対

Claims (9)

1. エンボス形状を有する第１の主面と、前記第１の主面に対向する第２の主面とを有する第１の熱可塑性樹脂層と、
   前記第１の熱可塑性樹脂層の第２の主面上に積層された１または複数の第２の熱可塑性樹脂層と、
   を備え、
   前記第１の熱可塑性樹脂層のＭＦＲは、前記第２の熱可塑性樹脂層のＭＦＲよりも小さい光学シート。
2. 前記第１の熱可塑性樹脂層と前記第２の熱可塑性樹脂層との少なくとも一方は、実質的にポリカーボネート樹脂からなる、請求項１に記載の光学シート。
3. 前記第１の熱可塑性樹脂層のＭＦＲは、前記１または複数の第２の熱可塑性樹脂層のうちの最も小さいＭＦＲを有する樹脂層のＭＦＲの０．５倍以下である、請求項１または２に記載の光学シート。
4. 前記第１の熱可塑性樹脂層の層厚は、前記１または複数の第２の熱可塑性樹脂層の層厚の合計の０．０５倍以上２倍以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学シート。
5. 前記第１の熱可塑性樹脂層のＭＦＲは、５以上３０以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学シート。
6. 前記第２の熱可塑性樹脂層のＭＦＲは、５０以上８５以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学シート。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学シートと、
   前記光学シートが貼付された光学素子本体と、
   を備える光学素子。
8. 光学素子本体は反射偏光素子である、請求項７に記載の光学素子。
9. 第１の熱可塑性樹脂と、前記第１の熱可塑性樹脂よりも高いＭＦＲを有する第２の熱可塑性樹脂とのそれぞれを溶融させると共に、前記溶融された第１の熱可塑性樹脂及び第２の熱可塑性樹脂を押し出すことによって、前記溶融された第１の熱可塑性樹脂からなる第１の溶融樹脂層と、前記溶融された第２の熱可塑性樹脂からなる第２の溶融樹脂層とが積層された溶融樹脂積層体を形成する工程と、
   前記溶融樹脂層積層体をプレスすることにより、前記第１の溶融樹脂層の表面にエンボス加工を施す工程と、
   を備える光学シートの製造方法。

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