特許 7573167 光学シート、液晶表示装置、及び光学シートの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-17

(45)【発行日】2024-10-25

(54)【発明の名称】光学シート、液晶表示装置、及び光学シートの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/00 20060101AFI20241018BHJP

   G02B 7/00 20210101ALI20241018BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20241018BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

G02B5/00 B

G02B7/00 F

G02F1/13357

G02F1/1335

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023211798

(22)【出願日】2023-12-15

(62)【分割の表示】P 2020022197の分割

【原出願日】2020-02-13

(65)【公開番号】P2024022674

(43)【公開日】2024-02-16

【審査請求日】2023-12-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000002897

【氏名又は名称】大日本印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100171675

【弁理士】

【氏名又は名称】丹澤 一成

(72)【発明者】

【氏名】柏木 剛

【審査官】酒井 康博

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－２０５６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６６６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１１３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３３６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－００６２８６３（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／００

Ｇ０９Ｆ ９／００

Ｇ０２Ｆ １／１３３５７

Ｂ３２Ｂ ３／２２

Ｂ３２Ｂ ７／０２３

Ｂ３２Ｂ ２７／４０

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液晶表示装置の光源と液晶パネルとの間に設けられる光学シートであって、
第１の基材層と、
前記第１の基材層上に積層される光学機能層であって、前記第１の基材層に沿って互いに所定間隔を空けて配列され光を透過させる複数の光透過部と、隣り合う前記光透過部の間に配置され光を反射若しくは吸収するルーバ部と、を有する光学機能層と、
前記光学機能層を挟んで前記第１の基材層に対向するように配置された第２の基材層と、
前記光学機能層と前記第２の基材層との間に配置された接着層と、
を備え、
前記接着層の貯蔵弾性率は、８５℃において、周波数１～２５０Ｈｚ全域にわたって、１×１０⁹Ｐａから２×１０⁹Ｐａである、光学シート。

【請求項2】

前記第２の基材層は、前記接着層と接する側に反射型偏光フィルムを備える、請求項１記載の光学シート。

【請求項3】

請求項１または２に記載の光学シートと、
前記光学シートを挟んで対向するように配置される光源及び液晶パネルと、を備える液晶表示装置。

【請求項4】

第１の基材層と、
前記第１の基材層上に積層される光学機能層であって、前記第１の基材層に沿って互いに所定間隔を空けて配列され光を透過させる複数の光透過部と、隣り合う前記光透過部の間に配置され光を反射若しくは吸収するルーバ部と、を有する光学機能層と、
前記光学機能層を挟んで前記第１の基材層に対向するように配置された第２の基材層と、
前記光学機能層と前記第２の基材層との間に配置された接着層と、を備える光学シートの製造方法であって、
前記接着層として、光学シート完成後の接着層の貯蔵弾性率が８５℃において、周波数１～２５０Ｈｚ全域にわたって、１×１０⁹Ｐａから２×１０⁹Ｐａである接着層を使用する、光学シートの製造方法。

【請求項5】

前記第２の基材層は、前記接着層と接する側に反射型偏光フィルムを備える、請求項４記載の光学シートの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光源の観察者側に配置される光学シート、光学シートを用いた液晶表示装置、及び光学シートの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

車載ディスプレイや液晶テレビ等の液晶表示装置には、光源から出射される光を制御して、質の高い光を観察者に提供するために、各種機能を有する光学シートが備えられている。

【0003】

特許文献１には、基材フィルム層の一方の面にプリズム部（本明細書では光透過部と称する）と光吸収部（本明細書ではルーバ部と称する）とが交互に配列された層を有し、薄くしても撓むことを抑制することができる光学シートが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１９８７３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載されたような光学シートを液晶表示装置に使用するとき、液晶表示装置の各モジュール及びこの光学シートを組み合わせて液晶表示装置の筐体に実装する。特許文献１に記載されたような光学シートを実装する際、接着や筐体の枠による締め付け等で固定を行うが、その固定方法によっては光学シートの自重等に由来して、撓みが生じ得るため、この撓みに由来して光学シートを透過する光のムラが生じてしまうといった課題があった。

【0006】

このような光のムラを抑制すべく、光学シートが撓みにくいように光学シートの剛性を高めることが考えられる。剛性を高めるため、特許文献１に記載されたような光学シートのプリズム部と光吸収部とが交互に配列された層の上に更に第２の基材フィルム層を接着することが考えられる。しかし、従来このような光学シートの接着に用いられていた紫外線硬化型アクリル系接着剤を第２の基材フィルム層の接着に用いると、接着後の光学シートを切断した後、切断面から接着剤がはみ出すことがあった。このような接着剤のはみ出しは、光学シートの実装の際に好ましくない。接着剤のはみ出し防止のため、光学シートの端面について予め凹状に端面処理して接着剤のはみ出しに対するマージンを設けることも考えられるが、光学シートの種類によっては、このような端面処理を行うことができない場合もある。また、接着剤の種類によっては、第２の基材フィルム層を接着したにも関わらず、液晶表示装置への光学シートの実装後に上述した光のムラが発生することがあった。

【0007】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、液晶表示装置、特に車載型の液晶表示装置での使用に特に好適であるような接着剤を用いた光学シートと、この光学シートを用いた液晶表示装置、そして、光学シートの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した目的を達成するために、本発明は、液晶表示装置の光源と液晶パネルとの間に設けられる光学シートであって、第１の基材層と、第１の基材層上に積層される光学機能層であって、第１の基材層に沿って互いに所定間隔を空けて配列され光を透過させる複数の光透過部と、隣り合う光透過部の間に配置され光を反射若しくは吸収するルーバ部と、を有する光学機能層と、光学機能層を挟んで第１の基材層に対向するように配置された第２の基材層と、光学機能層と第２の基材層との間に配置された接着層と、を備え、接着層は、ポリウレタン樹脂である、光学シートという構成を備える。

【0009】

また、ポリウレタン樹脂は、アクリルポリオール－ポリウレタン樹脂であってもよい。

【0010】

上述した目的を達成するために、本発明は、液晶表示装置の光源と液晶パネルとの間に設けられる光学シートであって、第１の基材層と、第１の基材層上に積層される光学機能層であって、第１の基材層に沿って互いに所定間隔を空けて配列され光を透過させる複数の光透過部と、隣り合う光透過部の間に配置され光を反射若しくは吸収するルーバ部と、を有する光学機能層と、光学機能層を挟んで第１の基材層に対向するように配置された第２の基材層と、光学機能層と第２の基材層との間に配置された接着層と、を備え、接着層の貯蔵弾性率は、８５℃において、１×１０⁹Ｐａから２×１０⁹Ｐａである、光学シートという構成を備える。

【0011】

また、第２の基材層は、接着層と接する側に反射型偏光フィルムを備えてもよい。

【0012】

また、上述した目的を達成するための、本発明の他の態様は、上述した光学シートと、光学シートを挟んで対向するように配置される液晶表示装置及び光源と、を備える液晶表示装置である。

【0013】

また、上述した目的を達成するための、本発明の他の態様は、第１の基材層と、第１の基材層上に積層される光学機能層であって、第１の基材層に沿って互いに所定間隔を空けて配列され光を透過させる複数の光透過部と、隣り合う光透過部の間に配置され光を反射若しくは吸収するルーバ部と、を有する光学機能層と、光学機能層を挟んで第１の基材層に対向するように配置された第２の基材層と、光学機能層と第２の基材層との間に配置された接着層と、を備える光学シートの製造方法であって、接着層として、ポリウレタン樹脂を使用する、光学シートの製造方法である。

【0014】

また、ポリウレタン樹脂は、アクリルポリオール－ポリウレタン樹脂であってもよい。

【0015】

また、上述した目的を達成するための、本発明の他の態様は、第１の基材層と、第１の基材層上に積層される光学機能層であって、第１の基材層に沿って互いに所定間隔を空けて配列され光を透過させる複数の光透過部と、隣り合う光透過部の間に配置され光を反射若しくは吸収するルーバ部と、を有する光学機能層と、光学機能層を挟んで第１の基材層に対向するように配置された第２の基材層と、光学機能層と第２の基材層との間に配置された接着層と、を備える光学シートの製造方法であって、接着層として、光学シート完成後の接着層の貯蔵弾性率が８５℃において、１×１０⁹Ｐａから２×１０⁹Ｐａである接着層を使用する、光学シートの製造方法である。

【0016】

また、第２の基材層は、接着層と接する側に反射型偏光フィルムを備えてもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、接着剤のはみ出しを防ぎ、光のムラを抑制する光学シート及び液晶表示装置を提供することが可能となる。また、そのような光学シートを製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態に係る液晶表示装置の分解斜視図である。

【図2】図１の液晶表示装置の分解図である。

【図3】図１の液晶表示装置の分解図である。

【図4】図２の光学シートに注目して拡大した図である。

【図5】図１の光学シートの作製工程の説明図である。

【図6】図１の光学シートの作製工程の説明図である。

【図7】図１の光学シートの作製工程の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る光学シート及び液晶表示装置について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0020】

［構成］
まず、図１から図４を参照しながら、実施形態に係る光学シート３０及びそれを含む液晶表示装置１０の構成について説明する。図１は、実施形態に係る液晶表示装置１０の分解斜視図である。図２及び図３は、液晶表示装置１０の分解図である。説明の簡便のため、図１に示されるように水平方向、厚さ方向、及び鉛直方向を定めた場合、図２は、水平方向に沿う方向から液晶表示装置１０を示しており、図３は、鉛直方向に沿う方向から液晶表示装置１０を示している。図４は、図２等に示した光学シート３０の構成を示すため、図２に示した光学シート３０を断面方向から見て半時計回りに９０度回転させて拡大したものを示している。なお、図示されている各層の厚さなどは、図の見易さを優先して、実際の寸法とは異なる場合がある。

【0021】

液晶表示装置１０は、不図示の筐体に、電源や電子回路等とともに納められている。液晶表示装置１０は、不図示の自動車の車室内に設けられ、ナビゲーション装置の一部として動作する。液晶表示装置１０は、液晶パネル１５、面光源装置２０、及び機能性フィルム４０を備えている。

【0022】

液晶パネル１５は、液晶層１２と、上偏光板１３と、下偏光板１４と、を有している。上偏光板１３は、観察者側に配置され、下偏光板１４は、面光源装置２０側に配置されている。液晶層１２は、上偏光板１３と下偏光板１４との間に配置されている。

【0023】

上偏光板１３及び下偏光板１４は、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波およびＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸に平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸に平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。下偏光板１４は、偏光フィルムの一例である。

【0024】

液晶層１２は、複数の画素が層面に沿った方向に縦横に配列されている。一つの画素を形成する領域毎に電界印加することにより、当該領域の画素の配向が変化する。これにより、面光源装置２０側（すなわち入光側）に配置された下偏光板１４を透過した透過軸に平行な偏光成分（例えばＰ波）は、電界印加された画素を通過する際にその偏光方向を９０°回転させ、その一方で、電界印加されていない画素を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、画素への電界印加の有無によって、下偏光板１４を透過した偏光成分（例えばＰ波）が、出光側に配置された上偏光板１３をさらに透過するか、あるいは、上偏光板１３で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。

【0025】

このように、液晶パネル１５は、面光源装置２０からの光の透過または遮断を画素毎に制御し、観察者に映像を提供することができるように構成されている。したがって、液晶パネル１５の背面側から光を照射する際には、下偏光板１４の透過軸に平行な偏光成分を有する光を多く到達させることにより、下偏光板１４を透過させて光の利用効率を高めることができる。

【0026】

さらに、液晶パネル１５は、その性質上、該液晶パネル１５の法線方向からの入射光に対しては、出射光のコントラスト、及び効率（透過率）は優れている。しかしながら、液晶パネル１５の法線方向に対して斜めからの入射光、および観察者による斜め方向からの観察についてはコントラストの低下や効率（透過率）の低さが問題となる。すなわち、光の利用効率を高めるためには液晶パネル１５の法線方向からの入射光を多くすることも有効である。

【0027】

液晶パネル１５の種類は特に限定されることはなく、公知の型の液晶パネルを用いることができる。例えば、液晶パネル１５として、ＴＮ、ＳＴＮ、ＶＡ、ＭＶＡ、ＩＰＳ、ＯＣＢ等を用いることができる。

【0028】

面光源装置２０は、液晶パネル１５に対して面状の光を出射する照明装置である。面光源装置２０は、液晶パネル１５に対して観察者側とは反対側に配置されている。面光源装置２０は、エッジライト型の面光源装置として構成されており、導光板２１、光源２５、光拡散板２６、プリズム層２７、反射型偏光板２８、光学シート３０及び反射シート３９を有している。

【0029】

導光板２１は、基部２２及び光学要素２３を有している。基部２２は、所定の厚さを有する板形状を呈している。基部２２は、光を案内するとともに、光学要素２３のベースとなる部位である。基部２２、光学要素２３をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料を用いることができる。これには例えば脂環式構造を有する重合体樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル－スチレン共重合体、メタクリル酸メチル－スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルスルホン等の熱可塑性樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）等を挙げることができる。

【0030】

光学要素２３は、基部２２の裏面側（反射型偏光板２８が配置される側とは反対側）に形成されている。光学要素２３は、基部２２から突出しており、三角柱形状を呈している。光学要素２３は、突出した頂部の稜線が水平方向に延びるように形成されている。基部２２の裏面側には、複数の光学要素２３が、鉛直方向に所定のピッチで並べて配列されている。光学要素２３は断面が三角形状であるがこれに限定されることはなく、多角形、半球状、球の一部、レンズ形状等いずれの形状の断面であってもよい。複数の光学要素２３の配列方向は導光方向であることが好ましい。すなわち、光源２５から離隔する方向に配列され、光源２５が配列される方向、又は１つの長い光源であれば該光源が延びる方向に平行に各光学要素２３の稜線が延びている。

【0031】

このような構成を有する導光板２１は、押し出し成形により、又は、基部２２上に光学要素２３を賦型することにより製造することができる。なお、押し出し成形で製造された導光板２１においては、基部２２、及び光学要素２３が一体的に形成され得る。また、賦型によって導光板２１を製造する場合、光学要素２３が、基部２２と同一の樹脂材料であっても、異なる材料であってもよい。

【0032】

光源２５は、導光板２１の基部２２の側面のうち、複数の光学要素２３が配列される方向における一方側の側面に配置される。光源２５は複数のＬＥＤ（発光ダイオード）からなる。光源２５は、不図示の制御装置により、各ＬＥＤの点灯および消灯、並びに／又は、各ＬＥＤの点灯時の明るさを個別に独立して調節できるように構成されている。

【0033】

光拡散板２６は、入射した光を拡散させて出射する機能を有する。光拡散板２６は、導光板２１よりも出光側に設けられている。これにより、導光板２１から出射した光の均一性をさらに高め、導光板２１に存在する傷を目立たなくすることができる。また、光拡散板２６は、プリズム層２７の支持体として機能している。

【0034】

プリズム層２７は、光拡散板２６よりも液晶パネル１５側に設けられ、複数の単位プリズム２７ａを有している。単位プリズム２７ａは、液晶パネル１５側に向けて突出しており、導光板２１の導光方向に直交する方向に延びている。これにより光学機能層３２で光を制御する方向（本実施形態では鉛直方向）において集光し、光学機能層３２で光を効率よく全反射させることができ、光の利用効率を高めることができる。

【0035】

反射型偏光板２８は、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波およびＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸に平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向（反射軸に平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｓ波）を反射する機能を有している。このような反射型偏光板２８の構造は公知のものを用いることができる。

【0036】

光学シート３０は、シート状に形成された第１の基材層３１ａと、第１の基材層３１ａの一方の面（本形態では導光板２１側の面）上に積層された光学機能層３２と、光学機能層３２を挟んで第１の基材層３１ａと対向して配置され、接着層３７により光学機能層３２に接着された第２の基材層３１ｂとを備えている。

【0037】

第１の基材層３１ａ、第２の基材層３１ｂは、光学機能層３２を支持する平板形状の部材である。第１の基材層３１ａ、第２の基材層３１ｂをなす材料としては、種々の材料を使用することができるが、図示した実施形態では、第１の基材層３１ａ、第２の基材層３１ｂはいずれもポリエステルフィルムとされている

【0038】

光学機能層３２は、光透過部３３と、ルーバ部３４と、を有している。光透過部３３は、光を透過させることを主要な機能とする部位であり、図１、図２及び図４に表れる断面において、略台形の断面形状を有している。図４に拡大して示すように、光透過部３３は、第１の基材層３１ａ、第２の基材層３１ｂの層面に沿って当該断面を維持して水平方向に延びるとともに、この鉛直方向に所定の間隔で配列される。そして、隣り合う光透過部３３の間には、当初は略台形断面を有する溝３３ａ（図６参照）が形成され、当該溝３３ａに後述する材料が充填されることにより、ルーバ部３４が形成される。なお、図４を含む各図に示された構造は概略的なものであって、必ずしも実際の製品の寸法と一致するものではない。様々な製品において、各層の厚さが図示された寸法の関係と異なることもある。また、ルーバ部３４の形成方法については、図６を参照して後述する。

【0039】

光透過部３３は、第１の基材層３１ａの層面に沿って当該断面を維持して図４の紙面の手前－奥方向に延びるとともに、これに直行する方向（図４の水平方向）に所定の間隔（ピッチ：Ｐｋ）で配列される。そして、隣り合う光透過部３３の間には、略台形断面を有する溝が当初形成され、当該溝は光透過部３３の上底側（導光板２１側）に長い下底を有し、光透過部３３の下底側（液晶パネル側）に短い上底を有する台形断面を有し、ここに後述する必要な材料が充填されることでルーバ部３４が形成されている。なお、本形態では隣り合う光透過部３３は長い下底側で連結されている。光学機能層３２の構造を特定するために、主にルーバ部３４に関して以下のようなパラメータを用いる。略台形断面を有するルーバ部３４の略台形形状に関して、短い上底の幅をＷｅとし、長い下底の幅をＷｂとする。ルーバ部３４の厚み（略台形の高さに相当する）をＤｋとする。

【0040】

上述した光透過部３３のピッチ（すなわちルーバ部３４のピッチでもある）Ｐｋは３０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。さらに、図４にθｋで示したルーバ部３４と光透過部３３との斜辺における界面と、光学機能層３２の層面の法線と、の成す角は１°以上１０°以下であることが好ましい。ただし、この範囲外の角でもよく、例えば０°（すなわち、斜辺が光学機能層３２の層面の法線と一致するもの）であってもよい。また、図４に示したルーバ部３４は、ほぼ等脚台形の形状を有するが、一方の脚の長さと他方の脚の長さとが異なっても良い。そしてルーバ部３４の厚さＤｋは５０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましく、６０μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましい。ルーバ部３４の略台形部の上底の幅Ｗｅと下底の幅Ｗｂは、上述したルーバ部３４の厚さＤｋ、ピッチＰｋ及び角θｋとの関係を満たすように適宜選択される。これらのパラメータを好ましい範囲内とすることにより、光の透過と光の吸収とのバランスが適切になることが多い。

【0041】

光透過部３３は、屈折率がＮｔとされている。このような光透過部３３は、後述するように、所定の組成物を硬化させることにより形成することができる。屈折率Ｎｔの値は特に限定されることはないが、屈折率が高すぎる材料は割れやすい場合が多く、また台形断面の斜面におけるルーバ部３４との界面で適切に光を反射（全反射を含む。）する観点から屈折率は１．４７より大きくかつ１．６５以下が好ましく、より好ましくは１．４９より大きくかつ１．５７以下である。

【0042】

ルーバ部３４は、隣り合う光透過部３３の間に当初設けられていた溝３３ａに後述する材料を充填することで形成され、最終的には充填前の溝３３ａの断面形状と同様の断面形状となる。そしてルーバ部３４は、屈折率がＮｒとされるとともに、光を吸収することができるように構成されている。具体的には屈折率がＮｒである透明樹脂に光吸収粒子が分散される。屈折率Ｎｒは、光透過部３３の屈折率Ｎｔよりも低い屈折率とされる。このように、ルーバ部３４の屈折率を光透過部３３の屈折率より小さくすることにより、所定の条件で光透過部３３に入射した光をルーバ部３４との界面で適切に全反射させることができる。また、全反射条件を満たさない場合にも一部の光は当該界面で反射する。屈折率Ｎｒの値は特に限定されることはないが、屈折率が高すぎる材料は割れやすい場合が多く、また当該全反射を適切に行う観点から１．４７以上かつ１．６５未満が好ましく、より好ましくは、１．４９以上かつ１．５７未満である。

【0043】

光透過部３３の屈折率Ｎｔとルーバ部３４の屈折率Ｎｒとの差は特に限定されるものではないが、０より大きくかつ０．１４以下が好ましく、０．０５以上かつ０．１４以下であることがさらに好ましい。屈折率差を大きくすることにより、より多くの光を全反射させることができる。

【0044】

このような構成を備える光学機能層３２と第２の基材層３１ｂとは接着層３７により貼り合わせられている。この工程は図７を参照して後述する。接着層３７を構成する接着剤３７０は、ポリウレタン樹脂、特に２液硬化型アクリルポリオール－ポリウレタン樹脂である。

【0045】

このような構成を備える光学機能層３２を含む光学シート３０が撓むと、ユーザ（観察者）から見たときの光のムラが発生し得る。具体的には、図２、図３に示された光学シート３０において、光学シート３０の面に対して垂直な方向、すなわち図２、図３に厚さ方向として示している方向への撓みが、ユーザ（観察者）から見たときの光のムラの発生に影響を及ぼす。このような光学シート３０の撓みの方向のうち、特に図２に示した光学シート３０の厚さ方向への撓み、すなわち光学機能層３２の複数の光透過部３３とルーバ部３４が交互に配列される方向（図２で「鉛直方向」とされている方向）に対して図２の紙面内で直交する方向への撓みが、ルーバ部の向きを変化させるため、ユーザ（観察者）から見たときの光のムラの発生に大きく影響する。

【0046】

図１～図３を参照して液晶表示装置１０の構成についてさらに説明する。機能性フィルム４０は、液晶パネル１５よりも出光側に設けられ、映像光の質を向上させたり、液晶表示装置１０を保護したりする機能を有する。例えば、機能性フィルム４０として、反射防止フィルム、防眩フィルム、ハードコートフィルム、色調補正フィルム、光拡散フィルム等を用いることができる。また、これらのフィルムを複数組み合わせて用いて機能性フィルム４０を構成してもよい。

【0047】

［光学シートの作製方法］
次に、図５から図７を参照しながら、光学シート３０の作製方法について説明する。図５から図７は、光学シート３０の作製工程の説明図である。なお、これらの説明図は、作成工程の概略を示したものであるため、特に光学シート３０やその他の各フィルムの厚さ寸法など、実際の構成とは寸法・縮尺が異なる場合がある。

【0048】

上述したように、光学シート３０の第１の基材層３１ａ、及び任意的に設けられる第２の基材層３１ｂは、いずれもポリエステルフィルムとされている。ポリエステルフィルムは、任意のジカルボン酸とジオールとを縮合させて得ることができる。ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、２，５－ナフタレンジカルボン酸、２，６－ナフタレンジカルボン酸、１，４－ナフタレンジカルボン酸、１，５－ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルスルホンカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、１，３－シクロペンタンジカルボン酸、１，３－シクロヘキサンジカルボン酸、１，４－シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、３，３－ジエチルコハク酸、グルタル酸、２，２－ジメチルグルタル酸、アジピン酸、２－メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、ダイマー酸、セバシン酸、スベリン酸、ドデカジカルボン酸等を用いることができる。

【0049】

ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，２－シクロヘキサンジメタノール、１，４－シクロヘキサンジメタノール、デカメチレングリコール、１，３－プロパンジオール、１，４－ブタンジオール、１，５－ペンタンジオール、１，６－ヘキサジオール、２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）プロパン、ビス（４－ヒドロキシフェニル）スルホン等を用いることができる。

【0050】

ポリエステルフィルムを構成するジカルボン酸成分とジオール成分は、それぞれ１種又は２種以上を用いてもよい。ポリエステルフィルムを構成するポリエステル樹脂として、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等が用いることができ、好ましくはポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレートであり、好ましくはポリエチレンテレフタレートを用いることができる。ポリエステル樹脂は他の共重合成分を含んでもよい。機械強度の点から、共重合成分の割合は３モル％以下が好ましく、好ましくは２モル％以下、更に好ましくは１．５モル％以下である。これらの樹脂は透明性に優れるとともに、熱的、機械的特性にも優れる。また、これらの樹脂は、延伸加工によって容易にリタデーションＲｅを制御することができる。

【0051】

ポリエステルフィルムは、一般的な製造方法に従って得ることができる。具体的には、ポリエステル樹脂を溶融し、シート状に押し出し成形された無配向ポリエステルをガラス転移温度以上の温度において、ロールの速度差を利用して縦方向に延伸した後、テンターにより横方向に延伸し、熱処理及び必要に応じて弛緩処理を施すことにより、延伸ポリエステルフィルムを得ることができる。延伸ポリエステルフィルムは、一軸延伸フィルムであってもよいし、二軸延伸フィルムであってもよい。例えば後述する実施例１で使用されるポリエステルフィルムは、９０～１２０℃の温度において、縦方向に延伸し、次に横方向に延伸しており、縦方向の延伸倍率は２．０倍、横方向の延伸倍率は４．５倍である。また、延伸倍率が大きくなると、その方向における破断強度が強くなることが知られている。

【0052】

ポリエステルフィルムの厚みは任意であり、例えば、１５～３００μｍの範囲、好ましくは３０～２００μｍの範囲で適宜設定できる。

【0053】

以上のように形成されたポリエステルフィルムである第１の基材層３１ａの一方の面に、光透過部３３を形成する。図５に示されるように、光透過部３３の形状が転写できる形状（溝）を表面に有する金型ロールＲ１と、これに対向するように配置されたニップロールＲ２との間に、第１の基材層３１ａとなるポリエステルフィルム３１０を挿入する。このとき、ポリエステルフィルム３１０と金型ロールＲ１との間に、光透過部３３（図１、図４等参照）を構成する組成物３３０を供給しながら、金型ロールＲ１及びニップロールＲ２を、図５に矢印で示される方向に回転させる。これにより金型ロールＲ１の表面に形成された溝（光透過部３３の形状を反転した形状）に組成物３３０が充填され、該組成物３３０が金型ロールＲ１の表面形状に沿ったものとなる。

【0054】

光透過部３３を構成する組成物３３０として、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリチオール系等の電離放射線硬化型の樹脂を用いることができる。

【0055】

金型ロールＲ１とポリエステルフィルム３１０との間に挟まれ、ここに充填された組成物３３０に対し、ポリエステルフィルム３１０側から光照射装置６１によって光線（紫外線等）を照射する。これにより、組成物３３０が硬化する。そして、離型ロールＲ３によって、金型ロールＲ１からポリエステルフィルム３１０および成形された光透過部３３からなる充填前シート３６ａを離型させる。

【0056】

次に、ルーバ部３４を形成する。ルーバ部３４を形成するには、図６に示されるように、充填前シート３６ａの隣り合う光透過部３３の間の溝３３ａに、ルーバ部３４を構成する組成物３４０を過剰に供給する。その後、余剰分の当該組成物３４０を、ブレード６２等によって掻き落とす。そして、溝３３ａを充填するようにして残った組成物３４０に光源（図示せず）から光線（紫外線等）を照射する。これにより、組成物３４０が硬化し、ルーバ部３４が形成され、中間シート３６ｂが得られる。

【0057】

ルーバ部３４を構成する組成物３４０として、例えば、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、およびブタジエン（メタ）アクリレート等の光硬化型樹脂を用いることができる。また、これらの樹脂に、着色された光吸収粒子が分散しているものを用いることもできる。

【0058】

また光吸収粒子を分散させる代わりに顔料や染料によりルーバ部全体を着色することもできる。光吸収粒子を用いる場合には、カーボンブラック等の光吸収性の着色粒子が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではなく、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収する着色粒子を使用してもよい。具体的には、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、染料、顔料等で着色した有機微粒子や着色したガラスビーズ等を挙げることができる。特に、着色した有機微粒子が、コスト面、品質面、入手の容易さ等の観点から好ましく用いられる。着色粒子の平均粒子径は１．０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。

【0059】

このように製造された中間シート３６ｂに、さらに第２の基材層３１ｂを接着剤３７０を用いて貼り合わせる。具体的には、図７に示されるように、ロールＲ４から、中間シート３６ｂを送り出すとともに、ロールＲ５から、同方向に第２の基材層３１ｂとなるポリエステルフィルム３１０を送り出す。この際、中間シート３６ｂに含まれる第１の基材層３１ａと、第２の基材層３１ｂ（ポリエステルフィルム３１０）の流れ方向を一致させて貼り合わせることにより、位相差に基づく偏光の乱れや、それに伴う色彩ムラの発生や透過率の低下を防止することができる。中間シート３６ｂ及びポリエステルフィルム３１０は、ローラ３８０によって互いに接近するように案内され、一体化する。このとき、ポリエステルフィルム３１０は、光透過部３３やルーバ部３４を挟んで第１の基材層３１ａと対向するように配置される。そして、中間シート３６ｂとポリエステルフィルム３１０との間に、図示しない接着剤供給部から、混合された２液硬化型アクリルポリオール－ポリウレタン樹脂の接着剤３７０を導入し、両者を貼り合わせることができる。そしてこの貼り合わせにより完成した光学シート３０は、ロールＲ６に巻き取られる。所定長さだけ巻き取られると、光学シート３０は切断され、巻き取り済のロールＲ６は新たなロールＲ６に交換されて次の巻き取りを開始する。

【0060】

なお、図７に概略的に示す工程において、ロールＲ５からポリエステルフィルム３１０を送り出す前に、このポリエステルフィルム３１０のうち中間シート３６ｂに向き合う面、すなわち接着剤３７０の接着層と接することとなる面に、事前に反射型偏光フィルムを貼り付けておくことも可能である。この場合、第２の基材層３１ｂはポリエステルフィルム３１０と図示しない反射型偏光フィルムを備えることとなる。このような構成を備えることにより、光学シートに反射型偏光板２８の役割を兼ね備えさせることが可能となる。よって、反射型偏光板２８を別個の部材として用いる必要がなくなるため、液晶表示装置の部品点数を削減するとともに、全体の厚さを削減することができ、光のムラの発生を抑制しながら部材の軽量化・薄型化を図ることが可能となる。

【0061】

このように、光学シートを製造するにあたって、複数のロール間での光学シートの受け渡し、すなわちロールトゥロール工程が存在し、最終的にまたロールに巻き取られることになる。

【0062】

（実施例）
実施例に係る光学シートの具体的な形状は次のとおりである。

【0063】

＜第１の基材層＞
・材料：ポリエステルフィルム
・厚み：８０μｍ
＜光学機能層＞
・ピッチ（図４参照）：Ｐｋ＝３９μｍ
・ルーバ部上底幅：４μｍ（図４のＷａ）
・ルーバ部下底幅：１０μｍ（図４のＷｂ）
・斜面角度：一方が０°、もう一方が３°（図４のθｋ）
・ルーバ部の厚み（図４参照）：Ｄｋ＝１０２μｍ
・光学機能層の厚み：１２５μｍ
・光透過部の材料及び屈折率：屈折率１．５７の紫外線硬化型ウレタンアクリレート
・ルーバ部の材料及び屈折率：屈折率１．４９の紫外線硬化型ウレタンアクリレートに平均粒径４μｍのアクリルビーズの表層にカーボンブラックを含有させた黒ビーズを２０質量％分散
＜第２の基材層＞
上記光学機能層の上記第１の基材層と反対側の面に更に以下のような第２の基材層を後述する接着剤によって貼り合わせた。
・材料：ポリエステルフィルム
・厚み：８０μｍ
＜接着剤＞
ポリウレタン樹脂の一例として、以下のような２液硬化型アクリルポリオール－ポリウレタン樹脂を上記光学機能層と第２の基材層とを貼り合わせるための接着剤として用いた。
主剤：セイカダインＴＳ２４１プライマー（大日精化工業）
硬化剤：セイカダインＴＳ２４１硬化剤（大日精化工業）
主剤と硬化剤は、主剤：硬化剤＝２０：１の比率で混合した。
接着層の厚さは２５μｍである。

【0064】

（比較例１）
実施例に係る光学シートにおいて、光学機能層と第２の基材層を貼り合わせる接着剤の材料をアクリル接着剤（パナック製 PD-S1）に変更して、比較例１に係る光学シートを作製した。

【0065】

（比較例２）
実施例に係る光学シートにおいて、光学機能層と第２の基材層を貼り合わせる接着剤の材料を比較例１とは別のアクリル接着剤（日東電工製 CS9861US）に変更して、比較例２に係る光学シートを作製した。

【0066】

光学シートの接着層の貯蔵弾性率や、光学シートの切断に伴う切断面からの接着剤のはみ出し、液晶表示装置への光学シートの実装後の光のムラの発生について確かめるため、上述した実施例、比較例１、比較例２の光学シートについてそれぞれ以下に述べる確認・試験を行った。

【0067】

［貯蔵弾性率試験］
実施例、比較例１、比較例２のサンプルを、ミクロトーム（大和光機工業製ＲＥＭ－７１０）にて断面調整後、ステージに固定して、以下の評価方法で接着層のナノ粘弾性測定を行い、貯蔵弾性率を得た。
装置：環境制御ナノインデンテーション装置 日産アーク製
使用圧子：球形圧子（先端半径１μｍ）
測定雰囲気：真空（１０^-3Ｐａ以下）
測定温度：８５℃
測定周波数２５０から１Ｈｚ

【0068】

［接着剤のはみ出し確認］
実施例、比較例１、比較例２のサンプルをプレスカッター（トムソンカッター）型抜きで抜き加工し、９５℃で１０００時間試験した後、切断面の端部における接着剤のはみ出しの有無を顕微鏡を用いて目視により確認した。

【0069】

［光のムラの確認］
光のムラの発生については、各実施例及び比較例の光学シートを１２．３インチＩＰＳ液晶ディスプレイに実装し、温度９５℃の環境において１０００時間、温度６５℃、湿度９５％の環境において１０００時間、温度－４５℃の環境において１０００時間、の信頼性試験を行った液晶ディスプレイを動作させた際の光のムラの有無を目視により確認した。

【0070】

表１は、各実施例及び比較例に関する貯蔵弾性率の測定結果、接着剤はみ出しの確認結果、及び光のムラの確認結果を示すものである。

【0071】

【表1】

【0072】

このように、比較例１、２のようなアクリル接着剤を使用した光学シートに関しては、接着剤のはみ出しや光のムラが発生したのに対し、ポリウレタン樹脂を接着剤として使用した光学シートに関しては、接着剤のはみ出しや光のムラが発生しないことが分かった。

【0073】

比較例１、２のようなアクリル接着剤を使用した場合の接着層の貯蔵弾性率は０．８～１．０×１０⁵Ｐａであり、これらの比較例において接着剤のはみ出しが生じることが分かった。このように、接着層の貯蔵弾性率が低いことは、接着層を構成する接着剤が動きやすく、光学シート切断面の端部からはみ出しやすいことを示唆している。

【0074】

比較例１、２のようなアクリル接着剤を使用した場合の接着層の貯蔵弾性率は０．８～１．０×１０⁵Ｐａであり、これらの比較例において光のムラの発生が見られたことから、接着層を構成する接着剤の動きやすさが光学的な影響を生じさせていることが示唆される。つまり、通常は光学機能層において光透過部とルーバ部が規則正しく配列されているが、接着層を構成する接着剤の動き（ずれ）に引きずられるようにして光透過部とルーバ部の配列が乱れてしまい、視野角が変化することで、光のムラが生じやすくなってしまう。特に、光学シートの中心部と、光学シートの外周部とでは、接着剤の動き（ずれ）の量が異なるため、ルーバ部の斜面角度が場所によって変わり、さらに光のムラが生じると考えられる。よって、接着層の貯蔵弾性率が比較例のように０．８～１．０×１０⁵Ｐａという低い値となることは好ましくない。

【0075】

その一方で、接着層の貯蔵弾性率が実施例のような１～２×１０⁹Ｐａという範囲を大きく超えるような接着剤を使用すると、接着層の剛性が高まり、その結果光学シート全体の剛性も高まることが想定される。光学シート全体の剛性が高くなりすぎると、上述したような光学シートの製造におけるロールへの巻き取りの際に光学シートが割れてしまうおそれがある。このことは製造効率の低下にもつながるため、接着層の貯蔵弾性率が大きすぎることもまた好ましくない。なお、上述した実施例では、ロールトゥロール特性も問題無く、また加工速度は１０ｍ／ｍｉｎを有しており、製造効率の観点からも問題は無い。

【0076】

すなわち、上述した実施例の光学シートや、この光学シートを用いた液晶表示装置によれば、接着層のはみ出しや光のムラの発生を抑制することが可能であり、さらに製造効率の低下も防ぐことが可能となる。

【0077】

上述した実施例で接着剤として使用した２液硬化型アクリルポリオール－ポリウレタン樹脂は、使用前に主剤と硬化剤とを混合する必要がある。このため、各比較例で使用したアクリル接着剤と比較して、その使用にあたり工程数が増加してしまう。しかし２液硬化型アクリルポリオール－ポリウレタン樹脂の使用は、接着層のはみ出しや光のムラの発生を抑制しつつ製造効率の低下も防ぐという、大きな利点をもたらす。

【0078】

なお、上述した実施例では、ポリウレタン樹脂として、２液硬化型アクリルポリオール－ポリウレタン樹脂を使用したが、このほかにも、ポリエーテルポリオール－ポリウレタン樹脂、ポリエステルポリオール－ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート－ポリウレタン樹脂などの様々なポリウレタン樹脂を接着剤として使用することも可能である。

【0079】

また、上述した実施例における接着層の貯蔵弾性率と同様の貯蔵弾性率を有する接着層を形成可能な接着剤であれば、他の接着剤も使用することも可能である。

【0080】

また、上述した実施例の製造方法によれば、液晶表示装置、特に車載用の液晶表示装置への使用に好適な光学シートを製造することができる。

【符号の説明】

【0081】

１０ 液晶表示装置
１４ 下偏光板（偏光フィルム）
３０ 光学シート
３１ａ 第１の基材層
３１ｂ 第２の基材層
３２ 光学機能層
３３ 光透過部
３４ ルーバ部
３７ 接着層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】