JP2008032893A - プリズムシートの製造方法、プリズムシート及び光学シート - Google Patents

Abstract

【課題】反射偏光機能フィルムの上側に一体化された状態においても、高輝度及び広い視野角特性を有するプリズムシートを得ることができ、プリズムシートの複数のレンズ単位の頂部の形状の均一性を高めることができるプリズムシートの製造方法を提供する。
【解決手段】横断面が略三角形状の複数のＶ溝３１，３１が該横断面と直交する方向に並べられており、Ｖ溝３１，３１の最深部３１ａ，３１ａが丸みを帯びている転写版１２を用意する工程と、転写版１２のＶ溝３１，３１の形状を樹脂シートに樹脂を転写することにより、横断面が略三角形状であり、該横断面と直交する方向に延びる稜線を有する複数のレンズ単位が少なくとも一面に並べられており、レンズ単位の頂部が丸みを帯びているプリズムシートを得る工程とを備える、プリズムシートの製造方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば液晶表示装置のバックライトに用いられるプリズムシートの製造方法に関し、より詳細には、横断面略三角形状の複数のレンズ単位が並設された構造を有するプリズムシートの製造方法、該製造方法により得られたプリズムシート、並びに該プリズムシートを用いた光学シートに関する。

近年、カラー液晶表示装置が、ノート型パソコン、デスクトップ型パソコンなどのモニターや、液晶テレビジョン（ＴＶ）などの種々の分野で広く用いられてきている。この種の液晶表示装置は、液晶セルとバックライトとを備えている。バックライトとしては、光源を液晶セルの直下に設けた直下型の構造、あるいは光源を導光体の側面に設けたエッジライト方式の構造などが知られている。

液晶表示装置の一般的な構造は、光源としての棒状のランプと、（エッジライト方式の場合はこのランプに端部が沿うように配置される方形板状の導光板と、この導光板の表面側に積層された）複数枚の光学シートと、液晶セルを装備している。この光学シートはそれぞれ屈折、拡散等の特定の光学的性質を有するものであり、具体的には、光拡散シート、プリズムシートなどが該当する。

カラー液晶表示装置は、ＰＤＰ、ＣＲＴあるいは有機ＥＬ表示装置に比べて、消費電力が少ないという点において優れているが、正面輝度が低くなりがちであった。

そこで、バックライトにより光学的な効率を高め、少ない消費電力で正面輝度を高くすることが求められている。

一般に、プリズムシートのレンズ単位としては、横断面形状が二等辺三角形であり、かつその頂角、即ち、斜辺同士で形成される角度を９０°としたものが、輝度を高める上で最適であると考えられていた。なお、レンズ単位の頂部の曲率半径は０であること、すなわち頂部は先鋭な形状とされていることが望ましいと考えられていた。

このような形状のレンズ単位を有するプリズムシートは、バックライトからの入射光を屈折作用により正面に集光してレンズ面から出射する機能と、再帰反射機能とにおいて優れている。再帰反射機能とは、バックライトからの出射光の一部が屈折作用によりバックライトに戻されるが、再帰された光を利用することにより、正面輝度の向上に寄与していなかった光を循環再利用させる機能である。しかしながら、半値幅、すなわち正面輝度の５０％の輝度が得られる視角範囲が狭くなり、視野角特性が低下するという問題があった。

すなわち、プリズムシートのレンズ単位の頂部の曲率半径を０、すなわち頂部を先鋭にした場合、頂部においてバックライトからの出射光が正面方向以外に拡散し得ないため、視野角特性が低下しがちであった。

更に、上記従来の光学系においては、プリズムシートから出射された光は液晶セルに入射する際、偏光板の吸収作用により透過光量が半減する上、液晶セルを通過した光の半量が観察者の視覚に寄与するのみであるため、全体として約４分の３量が光学的なロスになるのが現実であった。

このような光学ロスを改善し光の一層の効率化を目的として、集光機能を有するプリズムシートと反射偏光機能フィルムとを一体化することにより正面輝度を高めた構成が下記の特許文献１に開示されている。同文献によれば、上記ロスとなる約４分の３量の光成分は、明るさ増進型反射偏光子（反射偏光機能フィルム）によりバックライト側へ戻されるとともに偏光状態がランダム化された上で再循環に供されるため、この再循環によって光量が約７０％上昇するとされている。
特許第３４４８６２６号公報

上記特許文献１に開示された光学系の構造において、反射偏光機能フィルムに対するプリズムシートの位置関係については、上側（液晶セル側、同文献第１０図）であってもよく、下側（バックライト側、同文献第１３図）であってもよいとされている。

しかしながら、下側に構成する場合には反射偏光機能フィルムと一体化することは難しく、別部品を積層する作業工程を採用せざるを得ないのに対し、上側に構成する場合は予めプリズムシートの非プリズム面と反射偏光機能フィルムとを一体に接着しておくことにより、アッセンブル工程の簡略化を図るメリットがある。

ところが、上側に構成する場合に次のような問題点があることが判明した。即ち、従来のプリズムシートは、プリズム型上に電離性放射線硬化型アクリルをキャストし、更に基材としてのポリエチレンテレフタレートを積層一体化して硬化せしめた構造とされているため、下側構成では問題にならなかったポリエチレンテレフタレート基材の影響並びにプリズムシートの大き過ぎる集光機能の協働により、正面輝度の低下と、正面輝度の５０％が得られる視野角度を示す半値幅の低下が明らかとなった。特に、後者の問題は、最近の液晶画面の大型化により、視覚範囲が画面正面方向から離れる場合に顕在化することとなった。そこで、反射偏光機能フィルムの上側に一体化された状態においても、高輝度及び広い視野角特性を実現することを可能とするプリズムシートが強く求められていた。

ところで、上記特許文献１に記載のようなプリズムシートは、一般的に微細な形状を精密転写して製造されており、大きく分けて２通りの方法で成形されている。第１の方法は、透明性に優れたアクリル系樹脂などの活性エネルギー線硬化型樹脂を、流動状態で微細形状を有する転写版上にシート状に展延して微細形状を転写した後に硬化させて成形する方法であり、第２の方法は、透明性及び成形性に優れたポリカーボネート系樹脂やノルボルネン系樹脂等をシート状に成形した後、加熱状態で微細形状を有する転写版に押圧して微細形状を転写した後に冷却・固化させて成形する方法である。

上記第２の成形方法によりプリズムシートを構成する場合に、プリズムシートのレンズ単位の頂部が先鋭になるように樹脂に微細形状を転写しようとしても、得られた成形品の頂部は先鋭とはならず、例えば頂部が丸みを帯びて曲率を有することがあった。曲率を持った頂部を有するプリズムシートを製造する場合はこの現象を利用し、更に適宜押しつけ圧力を調整することで所望の曲率を得ることはできたが、成形条件を高精度に制御しなければならず、例えば成形時にシートの幅方向に均一な圧力を付与し、さらにシートの幅方向に樹脂の温度分布を均一にしなければならなかった。しかしながら、その再現性の精度は必ずしも満足できるものではなく、特に、曲率が小さいほど精度は低く、精度を上げるためには押しつけ圧力を大きくせざるを得なかった。一方、押しつけ圧力を大きくすると、シートに光学的な歪みが残ってしまい、光学的な品質が低下しがちであった。

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、反射偏光機能フィルムの上側に一体化された状態においても、高輝度及び広い視野角特性を有するプリズムシートを得ることができ、プリズムシートの複数のレンズ単位の頂部の曲率の均一性を高めることができるプリズムシートの製造方法、該製造方法により得られたプリズムシート、並びに該プリズムシートを用いた光学シートを提供することにある。

本発明に係るプリズムシートの製造方法は、横断面が略三角形状の複数のＶ溝が並べられており、Ｖ溝の最深部が丸みを帯びている転写版を用意する工程と、転写版のＶ溝形状を樹脂シートに転写することにより、横断面が略三角形状であり、該横断面と直交する方向に延びる稜線を有する複数のレンズ単位が少なくとも一面に並べられており、レンズ単位の頂部が丸みを帯びているプリズムシートを得る工程とを備えることを特徴とする。

本発明に係るプリズムシートの製造方法のある特定の局面では、樹脂として光学用透明樹脂を用いて、溶融押出法によりプリズムシートを作製している。

本発明に係るプリズムシートの製造方法の他の特定の局面では、樹脂を溶融押出した後、溶融押出された樹脂が賦型ロールを用いて冷却され、賦型ロールが転写版とされている。

本発明に係るプリズムシートの製造方法のさらに他の特定の局面では、Ｖ溝の最深部の丸みを帯びている部分の曲率半径が１０〜２５μｍの範囲にある転写版が用いられる。

本発明に係るプリズムシートの製造方法のさらに他の特定の局面では、Ｖ溝の内角が７０〜１１０度の範囲にある転写版が用いられる。

本発明に係るプリズムシートの製造方法のさらに他の特定の局面では、隣り合うＶ溝間の距離であるピッチが２０〜１００μｍの範囲にある転写版が用いられる。

本発明に係るプリズムシートの製造方法のさらに他の特定の局面では、Ｖ溝の斜面部分の表面粗さが、ＪＩＳ規格における表面粗さＲａ値で０．１〜５μｍの範囲にある転写版が用いられる。

本発明に係るプリズムシートは、本発明のプリズムシートの製造方法により得られたものである。

本発明に係るプリズムシートのある特定の局面では、複屈折位相差は１５ｎｍ以下である。

本発明に係るプリズムシートの他の特定の局面では、反射偏光機能フィルムの下方に、横断面が略三角形状であり、該横断面と直交する方向に延びる稜線を有する複数のレンズ単位が一面に並べられており、レンズ単位の頂部の頂角が９０°、厚さが１５０μｍ、かつレンズ単位のピッチが５０μｍである標準プリズムシートをレンズ単位が設けられている側の面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度をＡ、反射偏光機能フィルムの上方に、プリズムシートをレンズ単位が設けられていない側の面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置した場合の正面輝度をＢとしたときに、｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００により求められる正面輝度低下率Ｃが５％以下である。

本発明に係るプリズムシートのさらに別の特定の局面では、反射偏光機能フィルムの下方に、横断面が略三角形状であり、該横断面と直交する方向に延びる稜線を有する複数のレンズ単位が一面に並べられており、レンズ単位の頂部の頂角が９０°、厚さが１５０μｍ、かつレンズ単位のピッチが５０μｍである標準プリズムシートをレンズ単位が設けられている側の面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度の半値幅をＸ、反射偏光機能フィルムの上方にプリズムシートをレンズ単位が設けられていない側の面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置した場合の正面輝度の半値幅をＹとしたときに、｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００により求められる半値幅低下率Ｚが３％以下である。

本発明に係る光学シートは、本発明に従って構成されたプリズムシートと、該プリズムシートのレンズ単位が形成されている面とは反対側の面に積層一体化された反射偏光機能フィルムとを備えている。

本発明に係るプリズムシートの製造方法では、レンズ単位の形状に対応した横断面が略三角形状の複数のＶ溝が並べられており、Ｖ溝の最深部が丸みを帯びている転写版のＶ溝形状を樹脂シートに転写することによりプリズムシートを得ているので、複数のレンズ単位が少なくとも一面に並べられており、レンズ単位の頂部が丸みを帯びているプリズムシートを簡便に製造することができ、複数のレンズ単位の頂部の形状の均一性を高めることができる。

本発明のプリズムシートの製造方法では、レンズ単位の頂部の形状が先鋭ではなく、丸みを帯びた形状を有するプリズムシートを得ることができる。よって、例えばプリズムシートを反射偏光機能フィルムの上側に一体化した状態で用いた場合においても、高輝度及び広視野角特性を確保することができ、表示品質に優れた液晶表示装置を提供することができる。

樹脂を溶融押出した後、溶融押出された樹脂が賦型ロールを用いて冷却され、賦型ロールが転写版である場合には、それほど大きな押圧力を必要とせずにプリズムシートの形状の均一性をより一層高めることができるとともに、シートに光学的な歪みを与えることがないので低位相差を達成できる。

本発明に係る光学シートでは、本発明に従って構成されたプリズムシートと、該プリズムシートのレンズ単位が形成されている面とは反対側の面に積層一体化された反射偏光機能フィルムとを備えているので、液晶表示装置に用いた場合、アッセンブル工程の簡略化に寄与するとともに高い輝度を維持したまま広い視野角特性を得ることができる。

以下、本発明の詳細を説明する。

本発明の一実施形態に係るプリズムシートの製造方法の説明に先立ち、本発明の一実施形態に係るプリズムシートの製造方法により得られたプリズムシートが用いられる液晶表示装置の基本構成を図１に分解斜視図で略図的に示す。

図１に示す液晶表示装置は、液晶セル１と、直下型のバックライト２とを備えている。液晶セル１の上面及び下面には、それぞれ、偏光板１ａ及び１ｂが貼着されている。バックライト２は、光源３を有する。光源３の上面には、光源３からの光を拡散させる拡散板４が固定されている。拡散板４上には、同じく拡散機能を有する拡散シート５、反射偏光機能フィルム６及びプリズムシート７が図示のように積層されている。

バックライト２では、光源３からの光が拡散板４を経て、拡散シート５に入射する。拡散シート５に入射した光は、拡散シート５の上面の全面から拡散放出される。拡散シート５から放出された光線は、反射偏光機能フィルム６を通過し、プリズムシート７に入射し、プリズムシート７の上面から略真上方向にピークを示す強度分布で出射され、液晶セル１の全面を照明する。

プリズムシート７は、シート状体の上面に、一方向に延びる凸状の複数のレンズ単位７ａ，７ａを並列に設けた構造を有する。レンズ単位７ａが設けられている面、すなわち上面を、以下賦型面ということもある。具体的には、図２に部分切欠斜視図で示すように、レンズ単位７ａ，７ａは、横断面が略二等辺三角形の形状とされており、横断面に直交する方向に延びる稜線を有する。

図２に示すレンズ単位の横断面において頂角θ１は、好ましくは、７０〜１１０°の範囲とされている。この範囲を外れると十分な輝度を確保できなくなる。

また、隣り合うレンズ単位７ａ，７ａ間の頂部間の距離、すなわちピッチΔＷ１は、２０〜１００μｍの範囲に好ましくは設定されている。２０μｍ未満のものは現実的に製造が困難であり、１００μｍを超えると、液晶セルやカラーフィルタの画素と干渉を起こしモアレを生じて外観不良を来すことがある。

プリズムシートの複屈折位相差は、１５ｎｍ以下であることが好ましい。複屈折位相差が１５ｎｍを超えると、旋光や迷光による正面輝度の低下が大きくなり、例えば液晶表示装置に実装したときに、十分な正面輝度が得られないことがある。複屈折位相差は、より好ましくは１０ｎｍ以下とされる。

半値幅を大きくし、視野角を広げるために、賦型率は５０〜９０％の範囲にあることが好ましい。ここで、賦型率とは、レンズ単位７ａの実際の高さと、頂部の曲率半径が０の場合のレンズ単位７ａの高さの比である。

賦型率が９０％を超えると正面輝度は高くなるものの、半値幅が小さくなり、視野角が狭くなることがあり、賦型率が５０％未満の場合には、視野角は広がるものの、輝度が低下するおそれがある。従って、上記賦型率が５０〜９０％の範囲にある場合には、正面輝度が高く、半値幅が大きく、十分な視野角を実現することができ、６０〜８０％の場合には、より一層高輝度かつ広視野角特性を確保することができる。

また、半値幅を大きくし、視野角を広げ得るので、横断面においてレンズ単位７ａの頂部の丸みを帯びている部分の曲率半径ｒ１は、好ましくは、１０〜２５μｍの範囲とされている。

また、上記半値幅を大きくし、視野角を広げるために、レンズ単位の稜線の両側に位置する斜面部分には、表面粗さが付与されており、好ましくは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１の平均粗さＲａ値で０．１〜５μｍ以下の表面粗さが付与されている。表面粗さＲａが０．１〜５μｍの範囲にある場合には、正面輝度を十分に高くすることができる。表面粗さＲａが５μｍを超えると、正面輝度が低くなるおそれがある。より好ましくは０．３〜４μｍの範囲とされ、それによって、正面輝度をより一層高めることができる。

さらに、反射偏光機能フィルムの下方に、横断面が略三角形状であり、該横断面と直交する方向に延びる稜線を有する複数のレンズ単位が一面に並べられており、レンズ単位の頂部の頂角が９０°、厚さが１５０μｍ、かつレンズ単位のピッチが５０μｍである標準プリズムシートをレンズ単位が設けられている側の面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度をＡとし、反射偏光機能フィルムの上方にプリズムシート７のレンズ単位が設けられていない側の面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度をＢとしたときに、｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００により求められる正面輝度低下率Ｃを、５％以下に設定するのが好ましく、それによって高い正面輝度を確保でき、プリズムシートを反射偏光フィルムのバックライト側に配置する構成に比べて遜色のない正面輝度を達成することができる。

また、反射偏光機能フィルムの下方に、上記標準プリズムシートをレンズ単位が設けられている側の面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度の半値幅をＸとし、反射偏光機能フィルムの上方にプリズムシート７をレンズ単位が設けられていない側の面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度の半値幅をＹとしたときに、｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００により求められる半値幅低下率Ｚを、３％以内に設定するのが好ましい。それによって、大きな半値幅を確保でき、プリズムシートを反射偏光フィルムのバックライト側に配置する構成に比べて遜色のない正面輝度を達成することができる。

プリズムシートは、転写版のＶ溝形状を樹脂シートに転写することにより構成される。プリズムシートは、１種類の樹脂で構成されてもよく、複数の樹脂で構成されてもよいが、単一の層で形成されることが望ましい。

プリズムシートを構成する材料である上記樹脂としては、特に限定されないが、好ましくは、透明性及び成形性に優れた光学用透明樹脂、例えばポリカーボネート系樹脂、飽和ノルボルネン系樹脂などを挙げることができる。

上記プリズムシート７は、例えば溶融押出法、溶液流延法により作製することができるが、その他には、プレス型表面に略プリズム形状と逆の模様を彫刻したものを用いて賦型する方法、射出成形により成形する方法等により作製することができる。

上記溶融押出法では、図３や図４に概略構成図で示すように、Ｔ型ダイ１１，２１より溶融した樹脂をシート状に押出した後に、賦型ロール１２，２２とスリーブベルト１３または金属ロール２３とで挟圧し、挟圧後はプリズムシート原反Ａを速やかに冷却してガラス転移温度Ｔｇ以下にする。次に、プリズムシート原反Ａを表面が鏡面でかつ温度調節機能を有する第１、第２アニールロール１４，２４，１５，２５を通過させて冷却することによって、カール防止や熱応力による残留歪を除去する。しかる後、プリズムシート原反Ａを巻き取り機１６，２６に巻き取る。

なお、挟圧ロールとして、図３に示す製造装置ではスリーブベルト１３を用いているのに対し、図４に示す製造装置では金属ロール２３を用いており、その他の構成は共に同じとされている。

上記賦型ロール１２，２２は、プリズムシートを賦型するための転写版として機能する。図５に、転写版としての賦型ロール１２の一部を拡大して部分切欠横断面図で示す。

図５に示すように転写版は、横断面が略三角形状の複数のＶ溝３１、３１が並べられており、該Ｖ溝３１、３１の最深部３１ａが丸みを帯びている。複数のＶ溝３１，３１は略平行に並べられている。転写版のＶ溝３１，３１は、プリズムシートのレンズ単位７ａ，７ａに対応した形状を有している。すなわち、転写版に形成されているＶ溝３１，３１の形状を樹脂シートに転写することにより、横断面が略三角形状であり、該横断面と直交する方向に延びる稜線を有する複数のレンズ単位７ａ，７ａが少なくとも一面に並べられており、レンズ単位７ａ，７ａの頂部が丸みを帯びているプリズムシートを得ることができる。

上記転写版のＶ溝３１，３１の加工は、例えば予め設定の曲率半径を有した加工バイトを用意し、そのバイトを用いて版の表面を切削加工することによって行われる。また、Ｖ溝３１，３１の両側に位置する斜面部分に表面粗さを付与する方法としては、プレス型表面にサンドブラスト法等によって処理を施して粗さを付与する方法や、リソグラフィーやエッチングにより粗さを付与する方法がある。プリズム形状の精度とプレス型の製造の観点から考えると、プレス型の表面に処理を施して粗さを付与する方法が好ましい。

横断面においてＶ溝の内角θ２は、好ましくは、７０〜１１０°の範囲とされる。また、横断面においてＶ溝の最深部の丸みを帯びている部分の曲率半径ｒ２は、好ましくは、１０〜２５μｍの範囲とされる。更に、隣り合うＶ溝間の距離、すなわちピッチΔＷ２は、２０〜１００μｍの範囲にあることが好ましい。加えて、Ｖ溝の斜面部分の表面粗さは、ＪＩＳ規格における表面粗さＲａ値で０．１〜５μｍの範囲にあることが好ましい。このような転写版の形状を樹脂シートに転写することで、得られるプリズムシートは前述したように良好な正面輝度並びに視野角特性を発現できる。

また、上記転写版を使用して賦型を行うと、意外なことに押圧力を極端に大きくすることなく、転写版の形状の樹脂シートへの賦型率（賦型後の山高さ／転写版の山高さ×１００）を１００％に極めて近くすることができるとともに得られるプリズムシートの複屈折位相差を低くでき、かつ複屈折位相差のバラツキを小さくすることができる。

図３に戻り、スリーブベルト１３は、温度調節機能を有する一対のゴムロール１３ａ、１３ｂに巻き掛けられている。スリーブベルト１３は、例えば厚み２５０〜５００μｍ、好ましくは２５０〜３５０μｍである。スリーブベルト１３の材質は、耐久性や鏡面性に優れているので、ハードクロムメッキやニッケル合金が好ましい。スリーブベルト１３の表面は、鏡面、マット、その他微細模様を施した形状の何れかを使用してもよく、光学品質に合わせて適宜変更することができる。

仮に、挟圧後の冷却が不十分で、プリズムシート原反Ａの温度がガラス転移温度Ｔｇ以上であると、第１、第２アニールロール１４，２４，１５，２５を通過する際に樹脂の流れ方向に分子配向し、フィルム面内の光学的歪みが大きくなってしまう。

そのため、樹脂のガラス転移温度Ｔｇ付近では樹脂の挙動が大きく変化するため、挟圧後の冷却温度は、ガラス転移温度Ｔｇより１０℃以上低く、より好ましくは２０℃以上低く設定することが望ましい。それによって、樹脂の挙動を安定させ、流れ方向への分子配向を抑制することができる。

以上のように溶融押出法で光学用透明樹脂を用いてプリズムシートを製造することにより、特別な製造工程を必要とすることなく、複屈折位相差を低減することが可能になる。

但し、前記挟圧後の冷却は、図４に示す装置における金属ロール２３に比べて、図３に示すスリーブベルト１３を用いた方が効率よく行い得る。つまり、スリーブベルト１３を用いる場合、挟圧時間を金属ロール２３に比べて可及的に長くすることができるので、冷却効果が大となるとともに、樹脂の収縮が賦型ロール１２とスリーブベルト１３とで挟まれた状態で安定して行われるので、これより下流側でプリズムシート原反に余分な位相差を加えることがなくなる。

このようなことから、図３に示す装置でプリズムシートを製造した場合のほうが、図４に示す装置で製造した場合に比べて、複屈折位相差を低減するうえで有利である。

また、本発明に係る光学シートでは、上記プリズムシートのレンズ単位形成面と反対面に、反射偏光機能フィルムが積層一体化されるが、この反射偏光機能フィルムは、その機能を果たし得る限り限定されず、例えば２種類の透明樹脂を交互に複数層、例えば数百層にわたり積層した構造により形成することができる。

以下、本発明の具体的な実施例を説明することにより本発明を明らかにする。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例及び比較例）
実施例１〜６および比較例１，２では、プリズムシート用の樹脂として、いずれもポリカーボネート樹脂（帝人化成社製、パンライト１２２５ＬＬ）を用いた。

実施例１〜６および比較例２では、図３に示す製造装置を用いてプリズムシートを製造した。

Ｔ型ダイ１１は面長７００ｍｍとし、スリーブベルト１３は直径３００ｍｍの表面が鏡面のベルトとし、第１アニールロール１４及び第２アニールロール１５は直径２５０ｍｍで、表面が鏡面のロールとした。また、転写版として用いる賦型ロール１２は、直径２５０ｍｍであり、横断面が略直角二等辺三角形状の複数のＶ溝が略平行に並べられている。実施例１〜６で使用した賦型ロール１２では、Ｖ溝の最深部が丸みを帯びている。

巻き取り機１６により巻き取ったプリズムシート原反の寸法は、幅６５０ｍｍで厚み１００μｍである。

なお、プリズムシート原反の厚みは、好ましくは５０〜３００μｍ、より好ましくは５０〜２５０μｍ、さらに好ましくは１００〜２５０μｍとされる。厚みが５０μｍ未満になると、レンズ単位７ａを形成している面側にカールし易くなり、また、厚みが３００μｍを超えると、Ｖ溝形状のプリズムシート原反（樹脂シート）への転写率が低下し、輝度が低下するおそれがある。

Ｔ型ダイ１１より押出量１００ｋｇ／ｈで溶融した樹脂をシート状に押出した後に、賦型ロール１２とスリーブベルト１３とで挟圧し、プリズムシート原反の温度をガラス転移温度Ｔｇ以下にした後に、１３５℃の第１アニ−ルロール１４を通過させ、その直後に９５℃の第２アニ−ルロール１５を通過させ、巻き取り機１６により巻き取る。このとき、巻き取り機１６のロールの速度２６ｍ／分で、各ロール間の速度比を１．０とした。

比較例１では、図４に示す製造装置を用いてプリズムシートを製造した。この場合の製造条件については、上述した実施例１〜６と同様とした。

なお、実施例１〜６および比較例１，２で使用した転写版としての賦型ロール１２、２２の隣り合うＶ溝間の距離であるピッチΔＷ２、Ｖ溝の内角θ２およびＶ溝の最深部の丸みを帯びている部分の曲率半径ｒ２は、下記表１に示すとおりである。

実施例１〜６および比較例１，２で得られたプリズムシート原反を、所定長さに切断し、この切断して得たプリズムシートに、粘着剤を用いて、反射偏光機能フィルム６として例えばミネソタマイニング＆マニュファクチャリング社製のＤＢＥＦ（Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ）をラミネーションした状態で、表１に示す項目について調べた。

なお、表１に示す項目のうち、複屈折位相差、斜面部分の表面粗さＲａ、正面輝度ならびに半値幅は、下記（１）〜（４）に記載の装置を用いて測定した。

（１）複屈折位相差
神港精機社製のポーラリメーターＳＦII−Ｃ型を用いて測定を行った。光源はハロゲンを用い、波長５９０ｎｍに対応する複屈折位相差を求めた。また、入射光の拡散と散乱を極力防止するために、屈折率を調整した液中にサンプルを入れた。

（２）斜面部分の表面粗さ
プリズム形状をレーザーテック社製の走査型レーザー顕微鏡（１ＬＭ２１Ｗ）で測定し、データ解析ソフトで斜面部分の表面粗さ（Ｒａ）を算出した。１００μｍピッチは２山平均、５０μｍピッチは５山平均で算出した。

（３）正面輝度
市販の２０インチ液晶テレビジョンに備えられている直下型バックライトに、縦３００ｍｍ、横４００ｍｍに裁断した測定対象となるプリズムシートをレンズの稜線方向が画面の左右方向（水平方向）となるように組み込み、液晶セルを通してコニカミノルタ社製の輝度計ＬＳ−１００で正面輝度を測定した。

（４）半値幅
半値幅とは、表示面に対する法線方向の輝度の５０％の輝度が得られる視角範囲のことである。前項に記載の構成とするとともに、輝度計を水平方向に可動可能なステージに取り付け、水平方向に−７０°〜７０°の範囲で、５°刻みで輝度の測定を行い、その結果をプリンターで印字した。印字した結果をグラフにし、正面輝度の半分となる角度を算出した。

プリズムシートの光学的歪みの影響を調べるために、（３）正面輝度および（４）半値幅については、図４に示す製造装置を用いて製造した横断面が略三角形状であり、該横断面と直交する方向に延びる稜線を有する複数のレンズ単位が一面に並べられており、レンズ単位の頂部の頂角が９０°、厚さが１５０μｍ、かつレンズ単位のピッチが５０μｍである標準プリズムシートの上に反射偏光機能フィルムとしてミネソタ・マイニング＆マニュファクチャリング社製のＤＢＥＦを配置した場合の法線方向の輝度および半値幅を基準値とした。すなわち、この基準値としての輝度及び半値幅に対し、上記のようにして実測された輝度及び半値幅の低下率を求め、下記の表１に示した。このようにして求められた輝度低下率及び半値幅低下率は、前述した｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００で求められる輝度低下率Ｃ（％）及び｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００で求められる半値幅低下率Ｚ（％）に相当する。また、転写版の形状の樹脂シートへの賦型率は、Ｖ溝の最深部深さに対するプリズムシート頂部の谷部からの高さを百分率で示した。

表１に示すように、横断面が略三角形状の複数のＶ溝が並べられており、かつＶ溝の最深部が丸みを帯びている賦型ロールを転写版として用いてプリズムシートを製造した実施例１〜６では、Ｖ溝の最深部が先鋭とされている賦型ロールを転写版として用いてプリズムシートを製造した比較例１，２に比べて、丸みを帯びた頂部を有するレンズ単位をバラツキなく構成でき、かつ高い賦型率でプリズムシートを製造することができた。つまり、実施例１〜６で得られたプリズムシートでは、賦型率が最小で９４％と高く、しかも正面輝度バラツキ、半値幅バラツキともに小さかったのに対し、比較例１，２で得られたプリズムシートでは、正面輝度バラツキ、半値幅バラツキともに大きく、賦型の再現精度に問題のあることがわかる。

さらに、図３に示す製造装置を使用した実施例１〜６で得られたプリズムシートでは、図４に示す製造装置を使用した比較例１で得られたプリズムシートに比べて、複屈折位相差を１／１０以下に小さくすることができ、輝度及び半値幅についても良好な結果が得られた。つまり、実施例１〜６に係るプリズムシートでは、複屈折位相差が最大で１５ｎｍ、輝度低下率Ｃが最大で８％、半値幅低下率Ｚが最大で４％であったのに対し、比較例１に係るプリズムシートは、複屈折位相差が１６３ｎｍ、輝度低下率Ｃが１５％、半値幅低下率Ｚが１２％であった。

なお、上述した結果は、図３に示した製造装置の場合、図４に示した製造装置に比べて、挟圧直後の冷却時間を長くでき、樹脂の収縮を安定的に行えるようになっていることも影響していると考えられる。

したがって、実施例１〜６で得られたプリズムシートは、反射偏光機能フィルム６と一体化した状態で高輝度、広視野角特性を確保することが可能になる。

本発明の一実施形態に係るプリズムシートの製造方法により得られたプリズムシートを用いた液晶表示装置を模式的に示す分解斜視図。 本発明の一実施形態に係るプリズムシートの製造方法により得られたプリズムシートの一部を示す部分切欠拡大斜視図。 図２に示したプリズムシートの製造に用いられる製造装置の一例を示す概略構成図。 図２に示したプリズムシートの製造に用いられる製造装置の一例を示す概略構成図。 本発明の一実施形態に係るプリズムシートの製造方法に用いられる転写版の一部を拡大して示す部分切欠横断面図。

符号の説明

１…液晶セル
１ａ，１ｂ…偏光板
２…バックライト
３…光源
４…拡散板
５…拡散シート
６…反射偏光機能フィルム
７…プリズムシート
７ａ…レンズ単位
１１，２１…Ｔ型ダイ
１２，２２…賦型ロール
１３…スリーブベルト
１４，２４…第１アニールロール
１５，２５…第２アニールロール
２３…金属ロール
３１…Ｖ溝
３１ａ…最深部

Claims (12)

1. 横断面が略三角形状の複数のＶ溝が並べられており、前記Ｖ溝の最深部が丸みを帯びている転写版を用意する工程と、
   前記転写版のＶ溝形状を樹脂シートに転写することにより、横断面が略三角形状であり、該横断面と直交する方向に延びる稜線を有する複数のレンズ単位が少なくとも一面に並べられており、前記レンズ単位の頂部が丸みを帯びているプリズムシートを得る工程とを備えることを特徴とする、プリズムシートの製造方法。
2. 前記樹脂として光学用透明樹脂を用いて、溶融押出法により前記プリズムシートを作製することを特徴とする、請求項１に記載のプリズムシートの製造方法。
3. 前記樹脂を溶融押出した後、溶融押出された樹脂が賦型ロールを用いて冷却され、前記賦型ロールが転写版であることを特徴とする、請求項１または２に記載のプリズムシートの製造方法。
4. 前記Ｖ溝の最深部の丸みを帯びている部分の曲率半径が１０〜２５μｍの範囲にある転写版を用いる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリズムシートの製造方法。
5. 前記Ｖ溝の内角が７０〜１１０度の範囲にある転写版を用いる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリズムシートの製造方法。
6. 隣り合う前記Ｖ溝間の距離であるピッチが２０〜１００μｍの範囲にある転写版を用いる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリズムシートの製造方法。
7. 前記Ｖ溝の斜面部分の表面粗さが、ＪＩＳ規格における表面粗さＲａ値で０．１〜５μｍの範囲にある転写版を用いる、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプリズムシートの製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のプリズムシートの製造方法により得られたプリズムシート。
9. 複屈折位相差が１５ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項８に記載のプリズムシート。
10. 反射偏光機能フィルムの下方に、横断面が略三角形状であり、該横断面と直交する方向に延びる稜線を有する複数のレンズ単位が一面に並べられており、レンズ単位の頂部の頂角が９０°、厚さが１５０μｍ、かつレンズ単位のピッチが５０μｍである標準プリズムシートをレンズ単位が設けられている側の面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度をＡ、反射偏光機能フィルムの上方に、プリズムシートをレンズ単位が設けられていない側の面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置した場合の正面輝度をＢとしたときに、｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００により求められる正面輝度低下率Ｃが５％以下である、請求項８または９に記載のプリズムシート。
11. 反射偏光機能フィルムの下方に、横断面が略三角形状であり、該横断面と直交する方向に延びる稜線を有する複数のレンズ単位が一面に並べられており、レンズ単位の頂部の頂角が９０°、厚さが１５０μｍ、かつレンズ単位のピッチが５０μｍである標準プリズムシートをレンズ単位が設けられている側の面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置したときの正面輝度の半値幅をＸ、反射偏光機能フィルムの上方にプリズムシートをレンズ単位が設けられていない側の面が反射偏光機能フィルムに対向するように配置した場合の正面輝度の半値幅をＹとしたときに、｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００により求められる半値幅低下率Ｚが３％以下である、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のプリズムシート。
12. 請求項８〜１１のいずれか１項に記載のプリズムシートと、該プリズムシートのレンズ単位が形成されている面とは反対側の面に積層一体化された反射偏光機能フィルムとを備えることを特徴とする、光学シート。

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