JP5365713B2 - 光学シート - Google Patents

Description

本発明は、プラズマテレビ、液晶表示装置、及びプロジェクションスクリーン等の映像提供機器に用いられる光学シートに関し、詳しくは、輸送、断裁等の取り扱いのときに割れが生じ難い光学シートに関する。

プラズマテレビ、液晶表示装置、及びプロジェクションスクリーン等に用いられる光学シートは、光源からの光（映像光）が観察者にとって適切で見易いものとなるように、コントラスト、視野角、光路等を調整することができるシートである。かかる光学シートは、各機能を有する複数の層から形成される積層構造とされており、各層がいずれかの手段で接着されている。

上記光学シートの積層構造のうち、少なくとも１層は、光学機能を有するシート（以下、「光学機能シート」と記載することがある。）とされており、プリズム等が配列されている。一例として、図８に光学シート１１０の層構成を模式的に示した。光学シート１１０は、セパレータ１１１と、粘着剤層１１２と、ＰＥＴフィルム層１１３と、光学機能シート層１１４と、保護フィルム１１７とをこの順に積層されて備えている。この中で光学機能シート層１１４は、さらに、断面が略台形であるプリズム部１１５、１１５、…と、該プリズム部１１５、１１５、…の間に配置された三角形断面である光吸収部１１６、１１６、…とを具備している。

上記の他にも光学シートには、例えば、レンチキュラーレンズ、フルネルレンズのような断面において頂部を備えるレンズを有する光学機能シート層が積層された光学シートもある。そしてこれらを含めた一般の光学シート全般に関し、従来において、例えば長期間の輸送等で光学機能シート層が破損したり、傷ついたりする不具合があった。

これに対して、特許文献１には、レンチキュラーレンズ、フルネルレンズのガラス転移温度及び平衡弾性率等を所定の範囲として上記問題を解決することが開示されている。

特開２００３−３１３４４５号公報

しかし、特許文献１に記載の発明は、レンチキュラーレンズ、フルネルレンズのように頂部を有するレンズの特に該頂部における接触に起因して生じる永久変形を防止するためのものである。すなわち、頂部が接触することにより長時間の輸送等で、レンチキュラーレンズ、フルネルレンズがつぶれても復元し、傷も生じないという発明である。これに対して図８に示したような頂部を有しない光学機能シート層で生じる破損はこれとは異なる。具体的には、図８におけるプリズム部１１５、１１５、…に、該プリズム部１１５、１１５、…に沿って割れが生じる場合があった。

そこで、本発明は、輸送や切断時等の取り扱い時において、破損等の不具合が生じることを防止できる光学シートを提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、入射した光を制御して出射する層を備える光学シート（１０）であって、ポリエステル系樹脂を主成分として光を透過する基材層（１３）と、基材層の一方の面に積層され、入光面に対して直交する断面において、光が透過可能なプリズム部（１５、１５、…）、及び光を吸収可能な光吸収部（１６、１６、…）がシート面に沿って交互に配置される光学機能シート層（１４）と、光学機能シート層の入光側及び／又は出光側に配置される粘着剤層と、最表面に配置される反射を防止するフィルム層と、を備え、光学機能シート層のプリズム部が引張破断点伸度が１４．５％以上４５．６％以下である樹脂からなることを特徴とする光学シートを提供することにより前記課題を解決する。

「引張破断点伸度」とは、ＪＩＳ Ｋ７１１３に基づいて定まるものである。また、引張破断点伸度が１０％以上である樹脂の種類は特に限定されるものではないが、ウレタンアクリレートを主成分とする樹脂を挙げることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学シートの粘着剤層が赤外線を遮断する機能、ネオン線を遮断する機能、色調補正をする機能、紫外線を遮断する機能、又は電磁波を遮断する機能から選ばれる１又は複数の機能を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光学シートの光学機能シート層（１４）のうち基材層（１３）が配置される面とは反対側の面にも、他の基材層（２３）が備えられることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学シートの光吸収部（１６、１６、…）に平均粒径が１μｍ以上の光吸収粒子を含有することを特徴とする。

ここで、「平均粒径が１μｍ以上」であることにおける「１μｍ」とは、重量分布法による粒度測定により得られる値である。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学シートのプリズム部（１５、１５、…）が屈折率Ｎｐである材料により形成され、光吸収部（１６、１６、…）が屈折率Ｎｂである材料により形成されるとともに、屈折率Ｎｐの大きさが、屈折率Ｎｂの大きさ以上であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学シートが備えられることを特徴とするプラズマディスプレイパネルを提供することにより前記課題を解決する。

本発明の光学シートによれば、輸送時や裁断時等の光学シートの取り扱い全般において、プリズム部に割れが生じることを抑制することができる。特に、光学シートの反りが矯正される向きに力がかかる場面や、裁断する方向に力が付加される場面にその効果が顕著である。これにより光学シート製造における良品率を向上させることができる。また、プリズム部の割れの頻度が減少することにより品質の観点からも信頼性を獲得することができる。

第一実施形態に係る光学シートの断面を示し、その層構成を模式的に表した図である。 光学シートの変形例の層構成を模式的に表した図である。 第二実施形態に係る光学シートの断面を示し、その層構成を模式的に表した図である。 第三実施形態に係る光学シートの断面を示し、その層構成を模式的に表した図である。 光学シート及び光学フィルムがプラズマテレビに用いられた例を示す図である。 光学シートが液晶表示装置に用いられた例を示す図である。 光学シートがプロジェクションスクリーンに用いられた例を示す図である。 従来の光学シートの一例を示す図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。

図１は第一実施形態にかかる光学シート１０の層構成を模式的に表した図である。光学シート１０は、セパレータ１１と、粘着剤層１２と、基材層としてのＰＥＴフィルム層１３と、光学機能シート層１４と、保護フィルム１７とを備えている。以下に各層について説明する。

セパレータ１１は、光学シート１０の取り扱い時に粘着剤層１２が他に接着しないように配置されるフィルムである。従ってかかる目的のために使用される通常のフィルムを用いることができる。その材質は特に限定されるものではないが、例えばＰＥＴ等を挙げることができる。

粘着剤層１２は、後述するように光学シート１０を映像提供機器等に接着させるための粘着剤が配置された層である。粘着剤層１２に用いられる粘着剤は光を透過するとともに、適切に光学シート１０を他に接着させることができればその材質は特に限定されるものではない。これには例えばアクリル系の共重合体を挙げることができ、その粘着力は数Ｎ／ｍｍ〜２０Ｎ／２５ｍｍ程度である。

粘着剤層１２は、上記のように粘着性を備えるとともに、他の機能を有するものとしてもよい。これには例えばＩＲ（赤外線）カット、ＮＩＲカット、ネオン線カット、紫外線カット、色調補正（着色）、電磁波カット（ＥＭＩ）等を挙げることができる。ここで、ネオン線カットの方法としては例えばフタロシアニン等を粘着剤に分散させることを挙げることができる。

ＰＥＴフィルム層１３は、光学機能シート層１４を形成するためのベースとなるフィルムの層で、ＰＥＴを主成分として形成されている。当該ＰＥＴフィルム層１３はＰＥＴを主成分として含有していれば良く、他の樹脂が含まれてもよい。また、各種添加剤を適切な量で添加してもよい。一般的な添加剤としては、フェノール系等の酸化防止剤、ラクトン系等の安定剤等を挙げることができる。

本実施形態で用いたＰＥＴのヤング率は、その種類及び添加剤等によって詳細は異なるが、概ね４５００ＭＰａ〜４８００ＭＰａである。また、引張破断点伸度は概ね１００％である。加えて、ＰＥＴフィルム層１３は映像光を適切に観察者側に透過させる必要があるので光を透過するように構成される。

ＰＥＴフィルム層１３の厚さは特に限定されるものではないが、１００μｍ〜２００μｍの範囲であることが好ましい。

当該ＰＥＴフィルム層１３も、上記他の機能を有するものとしてもよい。これには例えばＩＲ（赤外線）カット、ＮＩＲカット、ネオン線カット、紫外線カット、色調補正（着色）、電磁波カット（ＥＭＩ）等を挙げることができる。ここでも、ネオン線カットの方法としては例えばフタロシアニン等をＰＥＴに分散させることを挙げることができる。

光学機能シート層１４は、光学シート１０のシート面に直交する断面において断面が略台形であるプリズム部１５、１５、…と、該プリズム部１５、１５、…の間に配置された三角形断面である光吸収部１６、１６、…とを備えている。

プリズム部１５、１５、…は上底を保護フィルム１７側、下底をＰＥＴフィルム層１３側に面するように配置された略台形断面を有する要素である。また、プリズム部１５、１５、…は、所定の屈折率（Ｎｐ）を有する光透過性樹脂で構成されている。その材質は特に限定されるものではないが、例えば電離放射線等で硬化するウレタンアクリレートを主成分としたものを用いることができる。そして光学シート１０のプリズム部１５、１５、…を構成する材料の引張破断点伸度は、硬化された後、プリズム部１５、１５、…として形成されたときに１０％以上である。さらに好ましい引張破断点伸度は１４％以上である。

このように、光学シート１０に備えられるプリズム部１５、１５、…を構成する材料は、引張破断点伸度が３％前後である従来におけるプリズム部を構成する材料に比べ、高い引張破断点伸度を有するものである。かかる高い引張破断点伸度を得るための方法は特に限定されるものではないが、例えば、従来のウレタンアクリレート樹脂において、樹脂の架橋密度を減少させる等を挙げることができる。

光吸収部１６、１６、…は、上述のようにプリズム部１５、１５、…の間に配置される三角形断面を有する要素である。当該三角形断面の１辺が保護フィルム１７側に向けられて配置される。このとき該三角形断面の斜面は、光学機能シート層１４の出光面の法線に対して０度〜１０度を角度を有している。そして、これは必ずしも一定である必要はなく、上記角度の範囲であれば折れ線状とされていてもよい。この場合には、光吸収部は厳密には三角形断面ではないが、略三角形断面を維持している。

また、光吸収部１６、１６、…は、プリズム部１５、１５、…と同じ、又は小さい屈折率（Ｎｂ）を有する所定の材料により構成されている。また、光吸収部１６、１６、…の引張破断点伸度は必ずしも１０％以上である必要はないが、１０％以上、又はプリズム部１５、１５、…と同じであることが好ましい。

このようにプリズム部１５、１５…の屈折率（Ｎｐ）と光吸収部１６、１６、…の屈折率（Ｎｂ）とをＮｐ≧Ｎｂとすることにより、所定の条件で入射した光源からの映像光を光吸収部１６、１６、…とプリズム部１５、１５、…との界面で適切に反射させ、観察者に明るい映像を提供することができる。

また、光吸収部１６、１６、…には光吸収性を有する粒子が含有されたり、光吸収部１６、１６、…が顔料や染料により着色されたりしても良い。これにより観察者側からの外光を適切に吸収することができる。光吸収性を有する粒子が含有された場合に該粒子の粒径は１μｍ以上であることが好ましい。当該粒子は光吸収性を有していれば特に限定されるものではないが、黒色であることが好ましく、これには市販の粒子を用いることもできる。

光学機能シート層１４は、例えば次のようにＰＥＴフィルム層１３上に形成される。すなわち、まず、ＰＥＴフィルムの一面側に、プリズム部となる液状の材料を塗布する。次にプリズム部形状を形成するロール金型とＰＥＴフィルムとの間に、上記プリズム部となる材料を挟んだ状態で紫外線を照射することにより硬化させ、プリズム部１５、１５、…を形成する。

そして、上記形成されたプリズム部１５、１５、…の間に、屈折率がＮｂである透明樹脂中に黒色の光吸収粒子が分散された材料をスキージする等し、その後該光吸収粒子が分散された透明樹脂を硬化させて光吸収部１６、１６、…を形成する。

保護フィルム１７は、光学シート１０を埃や傷つきから保護する目的で配置されるフィルムであり、光学シート１０を取り付ける直前に剥がされる。保護フィルム１７はかかる目的を達成するものであれば特に限定されるものではない。材質としては例えばポリプロピレンを挙げることができる。

以上のような光学シート１０により、例えば輸送時において、多数の光学シートが重ねられた場合でも割れが発生し難い。また、光学シート１０を所定の大きさに裁断するときにも特に裁断される部位において割れが発生し難い。そしてこれに限らず光学シートが取り扱われるあらゆる場面で、負荷された外力に抗して割れの発生を抑えることができる。これにより、製造過程における良品率の向上、及び製品の信頼性向上をはかることができる。

ここでは１つの実施形態としての光学シート１０を示したが、その形態はこれに限定されるものではない。例えば、光学機能シート層に関しては、プリズム部や光吸収部の形状が変更されても本発明の光学シートとすることができる。これには図２（ａ）、図２（ｂ）に示したような変形例である光学シート１０’、１０’’のように、光吸収部１６’、１６’、…、１６’’、１６’’、…が矩形や多角形であるものを挙げることができる。

さらに、光学機能シート層において、プリズム部及び光吸収部の向きが反対であってもよい。すなわち、略台形であるプリズム部の上底（短い側の底）がＰＥＴフィルム層側となり、これにともなって光吸収部の向きも反対になるという形態である。

また、基材層の材料は必ずしもＰＥＴであることは必要なく、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、又はポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）樹脂等の「ポリエステル系樹脂」を用いることができる。本実施形態では、性能に加え、量産性、価格、入手可能性等の観点からＰＥＴを主成分とする樹脂が好ましい材料であるとして説明した。
ここで、「ポリエステル系樹脂」とは、ポリエステル系樹脂を主成分とすることを意味する。「主成分」とは、基材層全体に対して、ポリエステル系樹脂が５０質量％以上含有されていることを意味する。

図３は第二実施形態に係る光学シート２０の層構成を模式的に示した図である。光学シート２０は、第一実施形態の光学シート１０の光学機能シート層１４のうちＰＥＴフィルム層１３とは反対側面にさらにＰＥＴフィルム層２３を有するものである。すなわち光学機能シート層１４と保護フィルム１７との間にＰＥＴフィルム層２３が設けられたものである。ＰＥＴフィルム層２３については上記のＰＥＴフィルム層１３の説明が妥当するのでここでは省略する。

図４は第三実施形態に係る光学シート３０の層構成を模式的に示した図である。光学シート３０は、第一実施形態の光学シート１０の光学機能シート層１４のうちＰＥＴフィルム層１３とは反対側面に粘着剤層３２を有するものである。すなわち光学機能シート層１４と保護フィルム１７との間に粘着剤層３２が設けられたものである。粘着剤層３２については上述した粘着剤層１２の説明が妥当するのでここでは省略する。

かかる構成の場合は、例えば光源等に直接光学シート３０を接着することができる。

その他にも本発明の上記効果を有するものであれば層構成については特に限定されるものではない。これには、例えば、上記第二実施形態のＰＥＴフィルム層２３と保護フィルム１７との間にさらに粘着剤層を設けることもできる。これによれば、光学シート２０及び光学シート３０の効果を得ることができる。

次に上記光学シート１０が用いられる各場面について説明する。図５は光学シート１０が、プラズマテレビ１に配設された場面において、該光学シート１０が備えられた部分の断面を一部拡大して模式的に示した図である。図５では、紙面右が観察者側である。ここで光学シート１０は、該光学シート１０が映像機器等に取り付けられる際には、セパレータ１１及び保護フィルム１７は剥がされている（以下同様である。）。

プラズマテレビ１は、図５に示したように、観察者側とは反対側からプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と記載することがある。）５１と、空気層５２と、光学シート１０と、ガラス層５３と、赤外線カットフィルム層５４と、電磁波シールド層５５と、反射を防止するフィルム層５６とを備えている。ＰＤＰ５１からの映像光が各層を透過することにより適切な映像光を観察者に提供することができる。

具体的には、プラズマテレビ１では、ＰＤＰ５１からの光（映像光）が、例えば図５に矢印Ａ、Ｂ及びＣに示したような光路により観察者に映像等を提供する。このとき光学シート１０は、上記構成により、ＰＤＰ５１からの光（映像光）が観察者にとって適切で見易いものとなるように、映像光を制御することができる。また、外光の一部を吸収して、コントラストを調整することもできる。従って、この場合は光学シート１０によりコントラストを向上させることも可能である。

ここでは、光学シート１０が適用される場合を示したが、光学シート１０の代わりに光学シート２０、３０が用いられてもよい。光学シート３０が用いられたときには、粘着剤層３２により光学シート３０がＰＤＰ５１に直接接着される。

次に光学シート１０が用いられる他の場面について説明する。図６は、光学シート１０が用いられた液晶表示装置２の光学シート１０が配置された部位における層構成を模式的に示した図である。構成例は透過型液晶表示装置である。液晶表示装置２は、面状光源６１と、透過型の液晶パネル６２とを備えており、その間に光学シート１０が設けられている。

面状光源６１は、液晶パネル６２の裏面側に配置されており、この面状光源６１は、液晶パネル６２に対するバックライトとしての役割を果たす。面状光源６１からの面状の光は光学シート１０を介して液晶パネル６２の裏面に向けて出射される。このとき例えば矢印Ｄ、Ｅ及びＦのような光路をとる。すなわち、このとき、光学シート１０は、当該面状光が大きく広がらないように出光角度を制御して液晶パネル６２の裏面に入射させる。これにより、この液晶パネル６２に画像を表示する。

以上より、液晶表示装置２においては、光学シート１０は視野角を制御することができる。かかる視野角制御機能を有する光学シートにも本発明の光学シートを適用することができる。また、図６では光学シート１０を液晶パネル６２の面状光源６１側に配置したが、この位置に限られることはなく例えば最も観察者側に貼り付けられても良い。これにより使用者の意思により視野角制御機能を有するシートを後から任意に設けることも可能となる。

ここでは、光学シート１０が適用される場合を示したが、光学シート１０の代わりに光学シート２０、３０が用いられてもよい。また、光学シート１０、２０、３０には、その一方の面に、上述した赤外線カットフィルム層、電磁波シールド層、反射を防止するフィルム層等が備えられていてもよい。

さらに、光学シート１０が用いられる他の場面について説明する。図７は、光学シート１０が用いられたプロジェクションスクリーン３の光学シート１０が配置された部位における層構成を模式的に示した図である。プロジェクションスクリーン３では、光学シート１０のプリズム部１５、１５、…における台形断面のうち下底が光源側となるように配置される。プロジェクションスクリーン３は、光源側からフレネルレンズ層７１と、光学シート１０と、拡散シート層７２とを備えている。ここで拡散シートとは光を拡散させる機能を有するシートである。

光源からの光はフレネルレンズ層７１により所定の光路でこれを透過し、光学シート１０を介して拡散シート層７２をさらに透過し、観察者へ至る。このとき例えば矢印Ｇ、Ｈ及びＩのような光路をとる。すなわち、光学シート１０は、入射光の角度を制御して拡散させるように観察者側に出光させる。

以上より、プロジェクションスクリーン３においては、光学シート１０は光を拡散させることができる。かかる光拡散機能を有する光学シートにも本発明の光学シートを適用することができる。

ここでは、光学シート１０が適用される場合を示したが、光学シート１０の代わりに光学シート２０、３０が用いられてもよい。また、光学シート１０、２０、３０には、その一方の面に、上述した赤外線カットフィルム層、電磁波シールド層、反射を防止するフィルム層等が備えられていてもよい。

以上のような構成を備える光学シートに関して、以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。ただし、本発明は実施例の範囲に限定されるものではない。

実施例として、本発明の光学シート及び従来の光学シートについて、ＪＩＳ−Ｋ７１１３に規定された引張破断点伸度を得るための曲げ試験を行った。以下に条件等を示す。
＜試験条件＞
・雰囲気温度、湿度 ： ２３℃、５５％
＜試験片＞
・大きさ ： １号１／２ダンベル（ＪＩＳ−Ｋ７１１３）
・標点距離 ： ５０ｍｍ
・変形速度 ： １０ｍｍ／分
・引張破断点伸度：３．４％（従来例）、１４．５％、２９．５％、４５．６％

＜評価方法＞
上記試験に基づき、曲げ試験を行い、目視判断において
・割れなし ： ○
・故意に力を加えると割れ発生 ： △
・通常の輸送において割れ発生（２００枚積載して輸送） ： ×

＜結果＞
表１に結果を示した。

表１からわかるように、引張破断点伸度を大きくすることにより曲げに対する割れ発生を抑制することができる。従来と比較し、引張破断点伸度を１０％以上とすれば、これまで問題となっていた割れ発生を十分に防止できる。さらに１０％以上である場合において、より大きな引張破断点伸度とすればその効果はさらに顕著なものとなる。

１ プラズマテレビ
２ 液晶表示装置
３ プロジェクションスクリーン
１０ 光学シート
１１ セパレータ
１２ 粘着剤層
１３ ＰＥＴフィルム層（基材層）
１４ 光学機能シート層
１５ プリズム部
１６ 光吸収部
１７ 保護フィルム
２０ 光学シート
３０ 光学シート

Claims (6)

1. 入射した光を制御して出射する層を備える光学シートであって、
   ポリエステル系樹脂を主成分として光を透過する基材層と、
   前記基材層の一方の面に積層され、入光面に対して直交する断面において、光が透過可能なプリズム部、及び光を吸収可能な光吸収部がシート面に沿って交互に配置される光学機能シート層と、
   前記光学機能シート層の入光側及び／又は出光側に配置される粘着剤層と、
   最表面に配置される反射を防止するフィルム層と、を備え、
   前記光学機能シート層の前記プリズム部が引張破断点伸度が１４．５％以上４５．６％以下である樹脂からなることを特徴とする光学シート。
2. 前記粘着剤層が赤外線を遮断する機能、ネオン線を遮断する機能、色調補正をする機能、紫外線を遮断する機能、又は電磁波を遮断する機能から選ばれる１又は複数の機能を有することを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
3. 前記光学機能シート層のうち前記基材層が配置される面とは反対側の面にも、他の基材層が備えられることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学シート。
4. 前記光吸収部に平均粒径が１μｍ以上の光吸収粒子を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学シート。
5. 前記プリズム部が屈折率Ｎｐである材料により形成され、前記光吸収部が屈折率Ｎｂで
   ある材料により形成されるとともに、前記屈折率Ｎｐの大きさが、前記屈折率Ｎｂの大き
   さ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学シート。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学シートが備えられることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。

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