JP4928693B2

JP4928693B2 - 制御された散乱・透過特性を有する光学積層体

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Publication number: JP4928693B2
Application number: JP2001282010A
Authority: JP
Inventors: 隆正原田
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2021-09-17
Also published as: CN1288458C; WO2003025632A1; JP2003090905A; TWI248523B; KR20040044934A; MY129486A; CN1555498A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は制御された光散乱・透過特性を有する光学積層体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型の液晶表示装置あるいは半透過型の液晶表示装置では、一般に、入射光が液晶層を透過し反射膜で反射され再び液晶層を透過して視者の目に表示画像が入る際に、液晶層の表面に及び／又は液晶層と反射膜の間に光学フィルムを配置して光を散乱させることにより、広い視野角で画像の視認を可能にしている。光散乱はまた光拡散とも言われる。
【０００３】
光拡散を得る方法としては、例えば、プラスチックフィルムに透明微粒子を分散含有させて光を散乱させる方法や、プラスチックフィルムの表面を粗面化して光を散乱させる方法が代表的である。
【０００４】
また、複屈折特性が異なる微小領域を分散分布させてなる複屈折フィルムの重畳体からなり、複屈折性フィルムを微小領域との屈折率差を利用して、光を散乱させる方法が提案されている（特開平１１−１７４２１１号公報）。
【０００５】
高分子フィルム中に微小結晶領域が分散分布してなり、その微小領域と他部分との屈折率が相違して光散乱性を示すフィルムも提案されている（特開平１１−３２６６１０号公報、特開２０００−２６６９３６号公報、特開２０００−２７５４３７号公報など）。
【０００６】
さらに上記のようなフィルムを積層する際に使用される粘着剤に粘着剤とは異なる屈折率を有するフィラーを含有させる方法が提案されている（特開平１１−２２３７１２号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような光散乱方法は、いずれも基本的に光を等方的に散乱させるものであるので、バックライトを用いない反射式液晶画面では画像が暗くなる欠点がある。
【０００８】
これに対して、高分子フィルム中に屈折率の高い領域をフィルムの厚さ方向に円柱状に多数形成した光拡散フィルムが販売されている。この光拡散フィルムによれば、光の入射角度により選択的な視野角／拡散性能も実現できると謳われている。
【０００９】
確かにこの拡散フィルムによれば、等方散乱タイプの従来の散乱フィルムなどと比べて、特定の視野角において相対的に明るい画像を得ることができる。
【００１０】
しかしながら、携帯電話などのように入射光の少ないところでも使用される液晶表示装置では、特に反射式あるいは半透過式液晶表示装置において、正面輝度の向上と共に広視野角の視認性の両方において高い明度の画像が望まれる。
【００１１】
本発明はこのような従来技術の課題を解決せんとするものであり、従来以上に広視野角においてより明るい画像を提供するような選択的光拡散性、さらには集光性を有する光学積層体を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、下記を提供する。
【００１３】
（１）光を散乱透過させる屈折率の異なる二相からなり、屈折率の大きい一相が光拡散フィルムの厚さ方向に貫通する柱状構造を有する多数の領域を形成している光拡散フィルムと、光を散乱透過させる光散乱層とを含むことを特徴とする光学積層体。
【００１４】
前記光拡散フィルムの厚さ方向に貫通する柱状構造の軸線が互いに平行であり、かつその軸線がフィルムの法線方向であることを特徴とする（１）記載の光学積層体。
【００１５】
（３）前記光拡散フィルムの屈折率の異なる前記二相の屈折率差が０．００５〜０．２の範囲内である（１）（２）に記載の光学積層体。
【００１６】
（４）前記光拡散フィルムが感放射線性を有する高分子材料から製造されたものである請求項（１）〜（３）に記載の光学積層体。
【００１７】
（５）前記光散乱層がマトリックス樹脂とフィラーとを含有してなることを特徴とする請求項（１）〜（４）に記載の光学積層体。
【００１８】
（６）前記光散乱層のマトリックス樹脂とフィラーの屈折率の差が０．０５〜０．５である（５）に記載の光学積層体。
【００１９】
（７）前記光散乱層のフィラーが球状である（５）（６）に記載の光学積層体。
【００２０】
（８）前記光散乱層の前記マトリックス樹脂が粘着剤である（５）〜（７）に記載の光学積層体。
【００２１】
（９）前記光散乱層が前記マトリックス樹脂として粘着剤を含み、前記光散乱層が前記光拡散フィルムと直接接触して積層されている（８）に記載の光学積層体。
【００２２】
（１０）前記光拡散フィルムと前記光散乱層を粘着剤で貼付した（１）〜（７）に記載の光学積層体。
【００２３】
（１１）前記光学積層体が前記光拡散フィルムと前記光散乱層が一体化されている光学フィルムである（１）〜（１０）に記載の光学積層体。
【００２４】
（１２）前記光拡散フィルムと前記光散乱層の間に１または２以上の他の層及び/又はフィルムが介在する（１）〜（８）に記載の光学積層体。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の光学積層体は光拡散フィルムと光散乱層を含むことを特徴とする光学積層体である。特に好適な態様として光拡散フィルムと光散乱層からなる光学フィルムがあるので、以下ではそのような光学フィルムを中心に本発明を説明するが、光拡散フィルムと光散乱層の間あるいは外側に複数の他のフィルム及び／又は層が存在しても同様の作用効果が得られることは以下の説明から明らかである。
【００２６】
（光拡散フィルム）
本発明に用いる光拡散フィルムは、光を散乱透過させる屈折率の異なる二相からなり、屈折率の大きい一相がフィルムの厚さ方向に延在する柱状構造を有する多数の領域を含む光拡散フィルムである。
【００２７】
この光拡散フィルムにおける光拡散現象を、図面を参照して説明する。
【００２８】
図１（ａ）は高屈折率領域を円筒状に形成した光拡散フィルム１の横断面図である。高分子フィルム２中に光の波長に近い直径を有する円柱状の高屈折率領域３がフィルム表面に対して垂直に形成されている。このような円筒状高屈折率領域３は円柱レンズとして機能し、フィルムに垂直に即ち円柱の軸線に平行に入射した光は例えば半値幅約１０〜２０度のガウス分布の散乱を示すことができる。図１（ａ）の光拡散フィルム１においてフィルム１に対する入射角が大きくなって、円柱の軸線に対して大きく傾斜した角度で入射するようになると、光は散乱性を失い、高い透過性を示すようになる。例えば、フィルム表面に対して４５度〜６０度の角度で入射した光は殆ど散乱されず、透過する。
【００２９】
図１（ｂ）は、フィルム表面に垂直の角度（入射角ゼロ度）で入射した光がこのフィルムを透過したとき出射角θの透過光の強度を示す。透過光強度はガウス分布をしているが、この半値幅をもって散乱の広がり、選択性を表すことができる。図１（ｂ）では半値幅は１０°である。
【００３０】
このような選択光散乱透過特性を有することにより反射式、半反射式液晶表示パネルなどに用いると視正面視野における明度が選択的に高い反射特性を有することができる。
【００３１】
本発明の光拡散フィルムにおける柱状構造の断面形状の寸法としては限定するわけではないが、１０ｎｍ〜１００μｍの範囲内が好ましい。
【００３２】
本発明の光拡散フィルムにおける柱状構造の形成方法は特に限定されず、従来公知の全ての方法から選択採用できるが、感放射線性を有する高分子フィルムに選択的に放射線照射して、高屈折率の柱状構造を形成する方法が好ましい。高分子フィルムは放射線照射前にはプレポリマーまたはモノマーでもよく、放射線照射後に必要に応じて加熱などの方法で重合させてもよい。感放射線性高分子フィルムに柱状構造を形成することは、感放射線性高分子フィルムの表面に所望のパターンを形成したマスクを介して感放射線性高分子フィルムに放射線を照射することによって、行うことができる。マスクの形成方法は従来フォトリソグラフィー法で知られている方法を使用することができる。そのほか、感放射線性高分子フィルムに放射線を走査照射して直接に感放射線領域を形成してもよい。また、高分子フィルムにレーザービームその他の方法で穿孔して、孔内に高屈折率材料を充填させる方法でもよい。
【００３３】
また、柱状構造を有する領域の形成、配向は円形面、フィルムに垂直方向に限定されるものではなく、楕円その他の断面形状の柱状構造でもよく、その形状寸法が一定でなくてもよく、又柱状構造がフィルムに対して傾斜角で平行していてもよい。又、平行の程度は実質的であればよい。
【００３４】
放射線照射により高屈折率領域を形成する感放射線性高分子フィルムの材料は、特に限定されないが、例えば、Ｄｕｐｏｎｔ社よりＯＭＮＩＤＥＸ（登録商標）、ＨＲＦ１５０およびＨＲＦ６００として市販されているものを使用できる。
【００３５】
高分子フィルム母材および高屈折率領域の屈折率は、本発明では特に限定されず、使用する光学素子などの他の部材とのマッチングを考慮して決められるが、好ましくは１．２〜１．８の範囲内、より好ましくは１．３５〜１．８の範囲内、特に１．４８付近の屈折率が好適に利用される。複屈折率があると着色するので好ましくないが、複屈折率が許容される用途であれば複屈折率が存在してもよい。高分子フィルム母材および高屈折率領域それ自体は光透過性の高い材料が好ましい。高分子フィルム母材と高屈折率領域の屈折率の差は大きいほど好適であるが、０．００５〜０．２の範囲内の屈折率差に設定される。屈折率差が０．００５未満では充分な散乱特性を得ることが容易ではない。
【００３６】
高分子フィルム母材と高屈折率領域の屈折率は、これら二相の界面で急激に変化してもよいが、漸進的に変化するほうが、望ましい散乱特性が得られるので好ましい。
【００３７】
本発明の光拡散フィルムの膜厚は、限定されないが、約２μｍ〜約１００μｍの範囲内が一般的であり、用途に応じて適宜決定される。
【００３８】
（光散乱層）
次に本発明における光散乱層について同様に説明する。
【００３９】
本発明において光散乱層は概して等方的光散乱の性質を有する光透過層をいう。このような光散乱層は、従来技術に記載した各種の方法で製造できるが、一般的には光透過性樹脂マトリックス中にフィラーを含有することにより構成でき、特にマトリックス樹脂を粘着剤にしたものは光拡散フィルムと簡単に接着積層できるので好適である。しかし、本発明において光散乱層自体は粘着性を有することは必須の要件ではなく、光拡散フィルムと光散乱層（即ち、光散乱フィルム）を別途粘着剤（必要に応じて粘着剤以外の接着剤）を用いて接着積層してもよいし、光拡散フィルムの上に光散乱層となる樹脂組成物を成形（例、押出成形、塗工）して形成してもよいし、あるいは粘着層を用いることなく光拡散フィルムと光散乱層（即ち、光散乱フィルム）を単に積層したものでもよい。
【００４０】
なお、本発明の光学積層体では、光拡散フィルムと光散乱層は直接に接触して積層されるものに限定されず、前述の如く、中間にあるいは外側に１または２以上の層及び/又はフィルムが介在していてもよいものである。
【００４１】
図２（ａ）は粘着剤またはマトリックス樹脂中にフィラーを含有させた光散乱層の模式横断面を、図２（ｂ）はその透過光の図１（ｂ）と同様の散乱強度を示す。ここで図１（ｂ）と図２（ｂ）を比較すると、図１（ａ）の光拡散フィルム１における選択的な散乱特性（特定幅内の散乱）とは異なり、入射角のほぼ全般にわたりなだらかな散乱特性を示すことが示されている。
【００４２】
本発明の光散乱層は図２（ｂ）のような透過光強度の特性を有する層であれば特に限定されず、透明微粒子を分散含有させたプラスチックフィルム、複屈折特性が異なる微小領域を分散含有させてなる複屈折フィルムまたはそれらの重畳体もしくは高分子からなる微小結晶領域が分散分布させてなる同高分子からなる高分子フィルム等が採用できるが、粘着剤にフィラーを含有させた層を採用することが好ましい。粘着剤層であれば、粘着剤を介すことにより、光散乱層と接して積層される層またはフィルムあるいはその他の光学要素との間（光散乱層と光拡散フィルムとの間のほか、光散乱層と光拡散フィルム以外のフィルムまたは層、例えば、反射板との間を含む）に空間が生じて光の透過効率が低下することを防ぐことが容易であるので、液晶表示装置における画像コントラストおよび視認性を向上させることからも好ましい。
【００４３】
この種の光散乱層は広い角度からの入射光を広い角度で散乱できるので、広範囲方向からの光を利用し、又広い視野面に対する視認性を向上させる効果がある。
【００４４】
光散乱層を構成する粘着剤の例としては、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコン系樹脂、アクリル系樹等の樹脂を挙げることができる。これらは単独もしくは２種以上混合して使用しても良い。特にアクリル系樹脂は、耐水性、耐熱性、耐光性等の信頼性に優れ、接着力、透明性が良く、更に、屈折率を液晶ディスプレイに適合するように調整し易いことからも好ましい。アクリル系粘着剤としては、アクリル酸及びそのエステル、メタクリル酸及びそのエステル、アクリルアミド、アクリロニトリル等のアクリルモノマーの単独重合体もしくはこれらの共重合体、更に、前記アクリルモノマーの少なくとも１種と、酢酸ビニル、無水マレイン酸、スチレン等の芳香族ビニルモノマーとの共重合体を挙げることができる。特に粘着性を発現するエチレンアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート等の主モノマー、凝集力成分となる酢酸ビニル、アクリロニトリル、アクリルアミド、スチレン、メタクリレート、メチルアクリレートなどのモノマー、さらに接着力向上や架橋化起点を付与するメタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、アクリルアミド、メチロールアクリルアミド、グリシジルメタクリレート、無水マレイン酸等の官能基含有モノマーからなる重合体で、Ｔｇ（ガラス転移点）が−６０℃〜−１５℃の範囲にあり、重量平均分子量が２００，０００〜１，０００，０００の範囲にあるものが好ましい。
【００４５】
粘着剤の硬化剤として、例えば金属キレート系、イソシアネート系、エポキシ系の架橋剤が必要に応じて１種あるいは２種以上混合されて用いられる。このようなアクリル系粘着剤は、後述するフィラーを含有した状態で、粘着力が１００〜２，０００ｇ／２５mmの範囲になるように配合されると好ましい。接着力が１００ｇ／２５mm未満では耐環境性が悪く、特に、高温高湿時に剥離の生じる可能性があり、逆に、２，０００ｇ／２５ mmを超えると貼り直しができなかったり、できても粘着剤が残るという問題が生じる。アクリル系粘着剤の屈折率は、１．４５〜１．７０の範囲、特に、１．５〜１．６５の範囲が好ましい。
【００４６】
光散乱層を構成する光を散乱するためのフィラーの一般的な例としては、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、クレー、タルク、二酸化チタン等の無機系白色顔料、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等有機系の透明又は白色顔料等をあげることができる。アクリル系粘着剤を選択したときは、本発明で規定する屈折率の差を有するシリコンビーズ、エポキシ樹脂ビーズがアクリル系粘着剤に対する分散性が優れ、均一で良好な光散乱性が得られることから好ましい。また、フィラーの形状は、光散乱が均一な球状のフィラーが好ましい。
【００４７】
このようなフィラーの粒子径は、０．１〜２０．０μｍ、好ましくは０．５〜１０．０μｍの範囲が望ましい。特に、１．０〜１０．０μｍの範囲が好ましい。粒子径が０．１μｍを下回ると、フィラーを含有した効果が発揮し難くなり、光散乱性が低下して画像の背景にアルミニウム色が生じ易くなる。一方、ペーパーホワイト性を得るためには光を細かく分散する必要があるが、粒子径が２０．０μｍを上回ると、粒子が粗すぎて画面の背景が梨地状となり易く、ペーパーホワイト性が低下し、画像コントラストが悪くなる。
【００４８】
本発明におけるフィラーの屈折率は、粘着剤の屈折率に対して０．０５〜０．５の差があることが必要であり、好ましくは０．０５〜０．３が望ましい。屈折率の差が０．０５より小さいと、光散乱性が得られず、良好なペーパーホワイト性が得られない。また、屈折率の差が０．５よりも大きくなると、内部散乱が大きすぎて全光線透過率が悪くなってペーパーホワイト性が得られなくなる。また、フィラーの屈折率は、粘着剤の屈折率より低いほうが、調整が容易で生産性が良いことから好ましい。
【００４９】
本発明の光散乱層における粘着剤に対するフィラーの含有量は、１．０〜４０．０重量％、特に３．０〜２０重量％であることが好ましい。フィラーの含有量が１．０％を下回るとフィラーを含有することによる光散乱の効果が発揮されにくく、光散乱性が低下して本発明の効果である正面輝度の向上および広視野角の視認性が得にくくなる。一方、フィラーの含有量が４０．０重量％を上回ると、光散乱層の粘着力が低下して剥離が生じ易くなり、耐久性が損なわれる恐れがあり、光散乱層としての機能を発揮し難くなる。
【００５０】
また、本発明の樹脂マトリックス中にフィラーを含有することにより構成される光散乱層（光散乱フィルム）の好適な例としては、例えば、セルロース系樹脂からなる平面な膜状の光散乱フィルム中に、当該樹脂との屈折率の差が、０．０５以上であって０．５以下であり、０．０５以上であって０．３以下が好ましく、かつその粒径が、５ｎｍ以上であって５０μｍ以下である有機または無機の微粒子からなるフィラーを含有する光散乱フィルムがある。透光性樹脂にセルロース系樹脂を使用するのは複屈折が少ないことと、密着性向上のため、偏光板とともにフィルムを酸化処理ができるためである。また、屈折率の差を０．０５以上とするのは０．０５未満では実質的な散乱効果が得られず、散乱させるためにはフィラーの添加量を非常に多くする必要があるからである。屈折率の差を０．５以下好ましくは０．３以下とするのは、０．５より大きい場合は、透光性樹脂中のフィラーの含有量を少なくする必要があって、均一な光散乱層が得られないからである。また、粒径を５ｎｍ以上とするのは、５ｎｍ未満では樹脂層への分散が困難となるとともに、入手できる均一な微粒子材料は５ｎｍが限界であるからでもある。また、粒径が５０μｍ以下とするのは、５０μｍより大きい場合は樹脂層表面にフィラーが突出して凹凸化し、表面が白色化し画面の視認性を低下させるとともに、フィルムが厚くなり成形できるフィラーや樹脂に制約を生じるからである。
【００５１】
光散乱フィルムに含有させるフィラーとしては、プラスチックビーズが好適であり、特に透明度が高く、マトリックス樹脂との屈折率の差が前述のような数値になるものが好ましい。このようなプラスチックビーズとしては、メラミンビーズ（屈折率；１．５７）、アクリルビーズ（屈折率；１．４９）、アクリル−スチレンビーズ（屈折率；１．５４）、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ、塩ビビーズ等が用いられる。また、酸化セリウム（ＣｅＯ₂ 屈折率；１．６３）等の無機系フィラーであっても良い。酸化セリウムの場合は、５ｎｍ程度までの微粒子のものが入手できる。これらのフィラーの粒径は、前述のように、５ｎｍ〜５０μｍのものを適宜選択して用いる。
【００５２】
上段のような有機フィラーとして透光性フィラーを添加した場合には、樹脂組成物中で有機フィラーが沈降しやすいので、沈降防止のためにシリカ等の無機フィラーを添加してもよい。なお、無機フィラーは添加すればする程有機フィラーの沈降防止に有効であるが、塗膜の透明性に悪影響を与える。好ましくは、粒径０．５μｍ以下の無機フィラーを、例えば０．１重量％から１０重量％未満含有させると沈降を防止することができる。
【００５３】
セルロース系樹脂の屈折率は、概略、１．４６〜１．５４の範囲であるが、フィラーの屈折率との比較において、用いる樹脂の屈折率が低い場合には、光散乱フィルムに、屈折率の高い無機質微粒子である、ＴｉＯ₂（屈折率；２．３〜２．７）Ｙ₂Ｏ₃（屈折率；１．８７）、Ｌa₂O₃（屈折率；１．９５）、ＺrO₂（屈折率；２．０５）等をフィルムの散乱性を保持できる程度に加えて、屈折率を上げて調整することができる。
【００５４】
（光拡散フィルムと光散乱層を含む光学フィルム及び積層体）
先ず、本発明の好適な態様である光学フィルムについて説明する。
【００５５】
図３（ａ）を参照すると、本発明における、前記光拡散特性を有する、光を散乱透過させる屈折率の異なる二相からなり、屈折率の大きい一相がフィルムの厚さ方向に延在する柱状構造を有する多数の領域を含む光拡散フィルム１１と、前記散乱特性を有する光散乱粘着剤層１２を積層した光学フィルム１３の模式横断面が示されている。図３（ｂ）は、図３（ａ）と同じ光拡散フィルム１１と非粘着性光散乱フィルム１４とを、粘着剤（好ましくは接着剤）１５を用いて、接着した光学フィルム１６の模式横断面を示す。図３（Ｃ）には、図３（ａ）（ｂ）の光学フィルムの図１（ｂ）および図２（ｂ）と同様の透過光強度を示す。本発明における光学フィルム１３、１６では、光拡散フィルム１１により得られる透過光強度図１（ｂ）と光散乱粘着剤１２又は散乱フィルム１４により得られる透過光強度図２（ｂ）との和としての透過光強度図３（ｂ）が得られることとなる。このことより、選択的な散乱特性により得ることのできる正面輝度の向上、およびなだらかな散乱特性により得ることのできる広視野角の視認性の両方を得ることが可能となる。
【００５６】
前述の如く、本発明の光学積層体では、光拡散フィルムと光散乱層とは必ずしも直接に接触して積層されている必要はなく、中間あるいは外側に１または２以上の他の構成層またはフィルムが介在してもよい。中間あるいは外側の層またはフィルムは、例えば、偏光フィルム、反射防止フィルム、位相差フィルム、λ／２フィルム、λ／４フィルム、フィルター、保護層、液晶層、発光層、電極層、その他の光学的な機能を有しあるいは有さない光透過性の層またはフィルムのいずれでもよい。さらに、光拡散フィルムと光散乱層の外側であれば、光不透過性または光反射性の層またはフィルムなども含まれることができる。また、光拡散フィルムと光散乱層もそれぞれ１層である必要はなく、２層以上含まれていてもよい。
【００５７】
そして、これらの複数の層またはフィルムは必ずしも相互に接着されている必要もない。光学装置において積層されていればよい。
【００５８】
しかし、本発明の最も好ましい態様は、光拡散フィルムと光散乱層とを積層一体化した光学フィルムである。
【００５９】
また、光拡散フィルムと光散乱粘着剤層とを積層一体化した光学フィルムでは、光散乱粘着剤層に離型フィルムを積層して製品化し、光学装置に使用するときに離型フィルムを剥離して使用することができる。
【００６０】
本発明の光学フィルムあるいは積層体は、好適には、液晶表示装置、特に反射式および半透過式の液晶表示装置の光学フィルムあるいは積層体として有用である。
【００６１】
図４および図５に液晶表示装置の例を示す。電極（図示せず）を形成したガラス基板２１、２２間に液晶層２３が存在し、光拡散フィルムと光散乱層との積層体である光学フィルム２４は一般的に光入射側のガラス基板２２の上に配置されるか（図４）、または光反射側のガラス基板２１の下に反射膜２５の表面に配置される（図５）。位相差板２６、偏光フィルム２７は用いる場合、一般に存在すれば光学フィルム２４の外側に設置される。光学フィルム２４は両方に配置してもよく、また液晶表示装置の構成は図示の例に限定されない。このような液晶表示装置を構成する位相差板２６、偏光フィルム２７、電極層、さらには液晶層に対して、光拡散フィルムと光散乱層を任意の順序で組み合わせた積層体においても、本発明によって提供される光拡散フィルムの正面選択的光拡散特性と光散乱層の等方的散乱透過特性の両方が得られることは明らかである。
【００６２】
液晶表示装置の例として携帯電話を参照して説明すると、図３に示したような光学フィルムを使用し、図６の如く、携帯電話３１の表示画面３２に光学フィルム３３を設置することが、最適の散乱特性を得ることができるので好ましい。このような携帯電話では、視者３４が携帯電話３１を目視するとき、視者の背後上方から正面の上方までの広い範囲から入射した光３５が利用でき、しかも、液晶表示素子で反射されるとき主として視者３４の方向に選択的に散乱集光反射することができる。このような散乱反射特性は、携帯電話などの表示画面を見る場合の最も多い利用態様において、画像の明るさを向上させるものである。
【００６３】
【実施例】
実施例１
図７を参照する。感光性ポリマーとしてポリエチレンテレフタレートフィルム４１上に塗布された厚さ５０μｍのＤｕＰｏｎｔ製ＯＭＮＩＤＥＸ、ＨＲＦ６０４２を用い、この感光性ポリマー層４２の表面に円形孔パターンを有するマスク４３をハードコンタクト法で密着させた。ただし、マスクの円形孔パターンは、寸法が５００nm〜３０μｍの範囲内で平均が２μｍであった。
【００６４】
水銀ランプから得られた紫外線４４をレンズ系で平行光に集光して、マスク４３の上方から法線に対して９０度の照射角度から選択して照射した。照射時間は数秒から数分とした。その後、１２０℃で１時間加熱処理した。
【００６５】
その結果、マスクの孔パターンに従った断面構造を有し、フィルム法線方向に柱状構造を成す高屈折率領域を有する光拡散フィルムが得られた。光拡散フィルムの高分子マトリックスの屈折率は１．４７、高屈折率領域の屈折率は１．５２であった。
【００６６】
屈折率１．５０のアクリル系の粘着剤１００部に対し、イソシアネート系硬化剤（Ｄ−９０総研化学社製）を１．５部添加したベース塗料に、フィラーを添加し、アジテータで１時間撹拌した。作製した粘着剤を３８μｍの離型シート（ＰＥＴ３８０１、リンテック社製）に乾燥後の厚さが２５μｍになるように塗布し、乾燥して光散乱層を形成した後、光散乱層上に３８μｍの離型シート（Ｋ−１４、帝人社製）を貼り合わせ、光散乱粘着剤シートを得た。ここで上記フィラーとしてはシリコン樹脂ビーズ、屈折率１．４３、平均粒子径１．０μｍ、含有量３％とし、また、光散乱層のＨＡＺＥ値は２５であった。この光散乱粘着剤を前記光拡散フィルムに貼付し本発明の光学フィルムを得た。
【００６７】
こうして得られた光学フィルムの透過散乱特性を次のようにして測定した。図８に示すように、反射板５２を配置した光学フィルム５１に光源５３から光を入射させ、フィルム５１から反射して出射する光を光ディテクター５４の位置を変えて測定し、反射光（出射光）の方向および角度（入射光の進行方向に対する方向および角度）と散乱反射光強度の関係を求めた。また、光学フィルム５１の光源５３に対する角度を変えることにより入射光の入射方向および角度を変えて、それぞれについて同様に、反射光（出射光）の方向および角度（入射光の進行方向に対する方向および角度）と散乱反射光強度の関係を求めた。入射光および反射光の方向および角度の定義は、先に図１〜図３を参照して説明したものに準ずるが反射角０に於ける反射光強度が視者の目に入る光の強度になるので重要である。
【００６８】
図９（ａ）は光学フィルム５１の垂線方向に対して光を低角度で入射させた場合の散乱反射光強度を示し、図９（ｂ）は光学フィルム５１の垂線方向に対して光を高角度で入射させた場合の散乱反射光強度を示す。フィルム正面の散乱反射光強度はいずれの場合にも高くしかも比較的に広い角度で優れていること、またフィルム正面側の広い角度に亙って全般的に高い散乱反射光強度が観察されることが認められる。反射光は、効率よく正面に集光され、正面輝度が向上しているだけでなく、フィルムの法線方向に対し角度をもった部分においても適度な輝度、すなわち視野角の広い視認性を得ることができた。
【００６９】
実施例２
また、フィラーとしてシリコン樹脂ビーズの含有量を２％とする以外は、実施例１と同様にしてＨＡＺＥ値１５の光散乱粘着剤を得た。この光散乱粘着剤を離型シートを用いて前記光拡散フィルムに貼付し本発明の光学フィルムを得た。
【００７０】
実施例１と同様に反射散乱特性を評価した。
【００７１】
実施例１と同様に、反射光は効率よく正面に集光され、正面輝度が向上しているだけでなく、フィルムの法線方向に対し角度をもった部分においても適度な輝度、すなわち視野角の広い視認性を得ることができた。
【００７２】
実施例３
屈折率１．５０のアクリル系の粘着剤１００部に対し、イソシアネート系硬化剤（Ｄ−９０総研化学社製）を１．５部添加したベース塗料に、フィラーを添加し、アジテータで１時間撹拌して塗料を作製した。作製した各塗料を３８μｍの離型シート（ＰＥＴ３８０１、リンテック社製）にコンマコーターで乾燥後の厚さが２５μｍになるように塗布し、乾燥して光散乱層を形成した後、光散乱層上に３８μｍの離型シート（Ｋ−１４、帝人社製）を貼り合わせ、光散乱粘着剤シートを得た。ここで上記フィラーとしてはエポキシ樹脂フィラー、屈折率１．５９、平均粒子径５．５μｍ、含有量３％とし、また、光散乱層のヘイズ値は３０であった。このシートを光拡散フィルムに貼合し、本発明の光学フィルムを得た。
【００７３】
実施例１と同様に反射散乱特性を評価した。
【００７４】
実施例１と同様に、反射光は効率よく正面に集光され、正面輝度が向上しているだけでなく、フィルムの法線方向に対し角度をもった部分においても適度な輝度、すなわち視野角の広い視認性を得ることができた。
【００７５】
実施例４
また、フィラーとしてエポキシ樹脂ビーズの含有量を２％とする以外は、実施例３と同様にしてＨＡＺＥ値１９の光散乱粘着剤を得た。この光散乱粘着剤を離型シートを用いて前記光拡散フィルムに貼付し本発明の光学フィルムを得た。
【００７６】
実施例１と同様に反射散乱特性を評価した。
【００７７】
実施例１と同様に、反射光は効率よく中心に集光され、正面輝度が向上しているだけでなく、フィルムの法線方向に対し角度をもった部分においても適度な輝度、すなわち視野角の広い視認性を得ることができた。
【００７８】
比較例
従来の単純な光散乱フィルム（本発明の光拡散フィルムと積層していない）について、実施例と同様の方法で反射散乱特性を調べた。
【００７９】
結果を図１０に示す。図１０（ａ）は低角入射散乱光光反射強度、図１０（ｂ）は高角入射散乱光反射強度を示す。図９と比べて、低角入射光の散乱反射光強度は非常に狭い角度で反射し、しかも実施例の場合より反射角０°における、即ち、視者方向における強度が低いこと、高角入射光の散乱反射光強度は全般的に低いことが認められる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、高分子フィルム中に柱状構造の高屈折率領域をフィルムの厚さ方向に延在するよう形成した光拡散フィルムと、光拡散透過させる光散乱層とを積層することにより、選択的な散乱特性により得ることのできる正面輝度の向上、及びなだらかな散乱特性により得られる広視野角の視認性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高分子フィルム中に円柱構造の高屈折率領域を有する光拡散フィルムの断面図および垂直入射光の透過散乱特性図である。
【図２】高分子フィルム中にフィラーを充填した光散乱層の断面図および垂直入射光の透過散乱特性図である。
【図３】高分子フィルム中に円柱構造の高屈折率領域を有する光拡散フィルムと高分子フィルム中にフィラーを充填した光散乱層および粘着剤にフィラーを含有させた光散乱粘着層を積層した光学フィルムの断面図および垂直入射光の透過散乱特性図である。
【図４】液晶表示装置の模式断面図である。
【図５】別の液晶表示装置の模式断面図である。
【図６】携帯電話に光学フィルムを使用した例を示す正面図および部分側面図である。
【図７】実施例における感光性ポリマーの露光方法を説明する図である。
【図８】実施例における光学フィルムの反射散乱特性の評価方法を説明する図である。
【図９】実施例における光学フィルムの反射散乱特性を示す図である。
【図１０】比較例における拡散フィルムの反射散乱特性を示す図である。
【符号の説明】
１…光拡散フィルム
２…高分子フィルム
３…円筒状高屈折率領域
１１…光拡散フィルム
１２，１４…光散乱層
１３，１６…光学フィルム
１５…粘着剤
２１、２２…ガラス基板
２３…液晶層
２４…光学フィルム
２５…反射板
２６…位相差板
２７…偏光フィルム
３１…携帯電話
３２…表示画面
３３…光学フィルム
３４…視者（眼）
３５…入射光
４１…ＰＥＴフィルム
４２…感光性ポリマー層
４３…マスク
４４…紫外線
５１…光学フィルム
５２…反射板
５３…光源
５４…光ディテクター

Claims

光を散乱透過させる屈折率の異なる二相からなり、屈折率の大きい一相が光拡散フィルムの厚さ方向に貫通する柱状構造を有する多数の領域を形成している光拡散フィルムと、光を等方的に光散乱させる光散乱層とを含み、前記光拡散フィルムが感放射線性を有する高分子材料に平行光を照射して重合させることによって製造されたものであり、柱状構造の断面形状の寸法が１０ｎｍ〜１００μｍであり、屈折率の異なる前記二相の屈折率差が０．００５〜０．２の範囲内であることを特徴とする光学積層体。
前記光拡散フィルムの厚さ方向に貫通する柱状構造の軸線が互いに平行であり、かつその軸線がフィルムの法線方向であることを特徴とする請求項１記載の光学積層体。
前記光拡散フィルムの膜厚が、２μｍ〜１００μｍの範囲内である請求項１又は２記載の光学積層体。
前記光散乱層がマトリックス樹脂とフィラーとを含有してなることを特徴とする請求項４に記載の光学積層体。
前記光散乱層のマトリックス樹脂とフィラーの屈折率の差が０．０５〜０．５である請求項４記載の光学積層体。
前記光散乱層のフィラーが球状である請求項４又は５記載の光学積層体。
前記光散乱層の前記マトリックス樹脂が粘着剤である請求項４〜６のいずれか１項に記載の光学積層体。
前記光散乱層が前記マトリックス樹脂として粘着剤を含み、前記光散乱層が前記光拡散フィルムに接触して積層されている請求項７記載の光学積層体。
前記光拡散フィルムと前記光散乱層を粘着剤で貼付した請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学積層体。
前記光学積層体が前記光拡散フィルムと前記光散乱層が一体化されている光学フィルムである請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学積層体。
前記光拡散フィルムと前記光散乱層の間に１または２以上の他の層及び／又はフィルムが介在する請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学積層体。