JP5669946B2 - 光学複合シート - Google Patents
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Description
本発明は、低屈折率層の屈折率を適切に低くしつつも外力に対する耐性を向上し得る光学複合シートに関する。
携帯電話やＰＣ（Personal Computer）に代表される小型電子機器や、据え置き型のテレビ等に液晶ディスプレイが用いられている。このような小型電子機器やテレビ等に用いられる液晶ディスプレイには、一般的にバックライト方式が採用されており、液晶ディスプレイの背面から光が照射される。このバックライトには、主にエッジライト型（サイドライト型ともいう）と直下型とがある。
エッジライト型のバックライトは、導光シート、及び、光源を主な構成として備える。導光シートは、光を伝播可能に構成され、液晶部と対向する一方の主面が出射面とされ、この出射面と略垂直な一側面が入射面とされる。光源は、入射面に対向して配置される。そして、光源から出射する光は、導光シートの入射面から導光シート内に入射して、導光シート内を反射しながら伝播し、出射面に対してＮＡ（Numerical Aperture：開口数）の比較的高い光が出射面から出射する。
例えば、下記特許文献１には、このような導光シート（導光板）が記載されている。下記特許文献１に記載の導光シートは、出射面が平面状で無反射処理がなされ、出射面側と反対側の面にプリズムが形成され、出射面側のシートと出射面側と反対側のシートとが粘着剤により貼り合せられた構成とされている。それぞれのシートと粘着剤は、それぞれ透明であり、出射面側のシートの屈折率が１．４９０とされ、出射面側と反対側のシートの屈折率が１．５８５とされ、粘着剤の屈折率が１．４８１とされる。このような導光シートに側面から光を入射すると、面方向に沿って光が伝播して、伝播する光の一部がプリズム面で反射し、プリズム面で反射した光が出射面から出射するとされる。
しかし、特許文献１に記載の導光シートにおいては、低屈折率層としての粘着剤の屈折率が然程低くなく、低屈折率層の界面で光が反射しにくいため、出射面と反対側の面まで伝播した光の一部が、出射面と反対側の面から出射し易い傾向がある。従って、このような導光シートにおいては、光が適切に導光シートを伝播せず、光の入射面と遠い場所での輝度が低くなるという問題がある。
本発明者らは、特許文献１に記載の導光シートにおいて、粘着剤を構成する樹脂にフッ素を含有させれば、粘着剤の屈折率を低くできると考えた。しかし、樹脂にフッ素を含有させると、樹脂の粘着性が低くなることが知られているため、フッ素含有の樹脂を粘着剤として採用すると、曲げ等の外力に対する耐性が大幅に悪くなる。
本発明は、低屈折率層の屈折率を適切に低くしつつも外力に対する耐性を向上し得る光学複合シートを提供することを目的とする。
本発明の光学複合シートは、第１光学層及び第２光学層と、少なくとも前記第１光学層と前記第２光学層との間に積層され、前記第１光学層及び前記第２光学層よりも屈折率が低い低屈折率層とを備え、前記低屈折率層は、平均粒子径が５ｎｍ〜３００ｎｍとなる多数の粒子と、前記粒子の表面部位同士を結合する結合樹脂と、前記粒子同士の間に形成される空隙とを含むことを特徴とするものである。
このような光学複合シートによれば、低屈折率層は、多数の粒子間に空隙を含むため、全体として、屈折率を下げることができる。この粒子は、粒子径が５ｎｍ以上である場合には粒子自体の強度を保つことができ、粒子径が３００ｎｍ以下である場合には光を十分に透過し、かつ有機溶媒に分散させることができるため、低屈折率層に含まれる平均粒子径が５ｎｍ〜３００ｎｍとなっていることで、低屈折率層での強度及び光透過性を良好なものとすることができる。また、粒子の表面部位同士が結合樹脂により結合されているため、粒子同士の間に空隙を形成させながらも、その空隙を介して低屈折率層に対してクラック等を生じさせることが結合樹脂によって抑止される。したがって、結合樹脂が省略される場合に比べて、外力に対する耐性が大幅に向上される。このような光学複合シートの面方向に沿って第１光学層に光が入射すると、光は、主に第１光学層を伝播する。従って、第１光学層を伝播する光は、第１光学層と低屈折率層との境界において反射して、光が低屈折率層に入射することを低減することができる。従って、このような光学複合シートによれば、適切に光を伝播することができる。また、複合シートの面方向に垂直に光が入射する場合、この光を低屈折率層で適切に屈折することができる。
また、前記粒子は、中空粒子であることが好ましい。このような中空粒子を含む低屈折率層では、粒子間に空隙が形成されることに加えて、粒子自体に空間が存在しているため、低屈折率層全体としての屈折率をより一段と下げることができる。
また、前記粒子の粒度分布範囲は、前記平均粒子径の９０〜１１０％の範囲であることが好ましい。このような範囲であれば、低屈折率層の強度をより一段と向上させることができる。
また、前記第１光学層と前記低屈折率層との間、及び、前記第２光学層と前記低屈折率層との間の少なくとも一方に中間層を備え、前記中間層は、前記第１光学層及び前記第２光学層よりも軟質であることが好ましい。
このような中間層を備える光学複合シートによれば、その中間層が、外部から加わる力を低屈折率層に伝導することを抑制する。従って、低屈折率層に対してクラック等を生じさせることを抑制することができ、外力に対する耐性がより一段と向上される。
また、前記中間層は、前記結合樹脂よりも軟質であることが好ましい。
このような中間層と、結合樹脂との関係を有していれば、中間層が外力を緩和するとともに、結合樹脂が外力に対抗して低屈折率層が潰れないよう支持することができるため、外力の耐性をより一段と向上することができる。なお、このような関係を有していれば、光学複合シートの製造過程においてプレス工程が用いられる場合に、その工程で加えられる圧力によって低屈折率層が潰れることを抑止することが可能となる。したがって、このような関係を有していることは、製造工程上も有利となる。
さらに前記粒子の前記平均粒子径が３０ｎｍ〜１２０ｎｍであることが好ましい。このような粒子の平均粒子径によれば、より一段と粒子自体の強度も保つことができるとともに、光を十分透過し有機溶媒に分散することができる。
また、前記低屈折率層の屈折率が１．１７〜１．３７であることが好ましい。また、前記第１光学層及び前記第２光学層と、前記低屈折率層の比屈折率が０．６９〜０．９２であることが好ましい。
このような低屈折率層であれば、その界面において良好に光を反射させることが可能となる。
また、前記粒子の体積を（Ａ）とし、前記空隙の体積を（Ｂ）とし、前記結合樹脂の体積を（Ｃ）とした場合の比率（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）は、５０〜７５：１０〜４９：１〜４０であることが好ましい。
このような比率の低屈折率層であれば、低屈折率層が外力に対する耐性を確保でき、かつ低屈折率層の屈折率を低くすることができるため好ましい。
また、本発明の光学複合シートの表面および/または裏面にプリズムまたはレンズが形成されていることが好ましい。
このような光学複合シートによれば、光学複合シートの面方向に沿って、光が伝播する場合、第１光学層の表面が平面である場合に第１光学層の表面で全反射されるべき光の少なくとも一部は、第１光学層にプリズムまたはレンズが形成されることにより、第１光学層から出射することができる。そして、プリズムまたはレンズの設計をコントロールすることにより、第１光学層から出射する光の量をコントロールすることができる。従って、このような光学複合シートを光拡散シートとして用いることにより、出射する光の量が適切にコントロールされた光拡散シートとすることができる。また、光学複合シートの面方向に垂直に光が入射する場合、プリズムまたはレンズの設計をコントロールすることにより、入射する光の屈折方向をコントロールすることができる。
以上のように、本発明によれば、低屈折率層の屈折率を適切に低くすることができる光学複合シートが提供される。
以下、本発明に係る光学複合シートの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学複合シートの断面における構造の様子を示す図である。
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学複合シートの断面における構造の様子を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の光学複合シート１は、第１光学層１０及び第２光学層２０と、第１光学層１０と第２光学層２０との間に積層される低屈折率層３０と、を主な構成として備える。そして、本実施形態における光学複合シート１においては、第１光学層１０の低屈折率層３０側と反対側の面１１が光の出射面とされ、光学複合シート１の一側面７が光の入射面とされる。なお、光学複合シート１の一側面７とは、第１光学層１０の一側面１７と、低屈折率層３０の一側面（図示しない）と、第２光学層１０の一側面２７とからなる面のことである。つまり、本実施形態の光学複合シート１は、入射面から入射する光を面方向に沿って伝播し、更に面方向に沿って伝播する光の少なくとも一部を出射面から出射する光拡散シートとしての機能を備える。
第１光学層１０は、光学複合シート１の面方向全体をカバーするように設けられており、第１光学層１０の一側面１７は、入射面の一部とされる。また、第１光学層１０においては、光の出射面とされる一方の面１１側に多数のプリズム１５が形成されており、出射面が凹凸形状のプリズム面とされている。このプリズム１５の形状は、特に限定されるものではないが、それぞれのプリズム１５により、少なくとも一側面１７の長手方向と平行に溝が形成されていることが好ましい。上述のように一側面１７は入射面の一部であるため、入射面から入射する光は、一側面１７の長手方向に垂直に伝播する傾向がある。従って、このように溝が形成されることにより、それぞれのプリズム１５により形成される溝の方向と、光の伝播方向とが略垂直になり、入射面から入射する光を出射面から出射し易くすることができる。
また、第１光学層１０は、光透過性の材料から構成されており、好ましくは、全光線透過率が３０％以上である材料が好ましく、更に、全光線透過率が５０％以上であることが好ましく、更に、全光線透過率が７０％以上であることが好ましい。このように全光線透過率が高いことにより、入射する光の損失をより抑制して出射することができる。このような材料としては、光透過性の材料であれば、特に限定されるわけではないが、シリカ等の無機物、（メタ）アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、セルロースアセテート樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、およびポリウレタン樹脂等の樹脂を挙げることができる。なお、全光線透過率は、ＪＩＳ Ｋ７１０５に基づき、Ａ光源を用いて測定する。Ａ光源とは、ＣＩＥ（国際照明委員会）が規定する標準光源の規格の一つであって、タングステン電球が発する光であり、色温度が２８５６ケルビンとされる。
また、第１光学層１０の屈折率は、特に限定されないが、例えば、１．５〜１．７とされる。なお、屈折率はエリプソメーターを用いて波長５８９ｎｍで測定できる。
第２光学層２０は、光学複合シート１における第１光学層１０と反対側において、面方向全体をカバーするように設けられており、第２光学層１０の一側面２７は、入射面の一部とされる。さらに、第２光学層２０の低屈折率層３０側と反対側の面２１は、光の反射面とされている。第２光学層２０における反射面側には、多数のプリズム２５が形成されており、反射面は凹凸形状のプリズム面とされている。このプリズム２５の形状は、特に限定されるものではないが、それぞれのプリズム２５により、少なくとも一側面１７の長手方向と平行に溝が形成されていることが好ましい。そして、このプリズム２５は、光学複合シート１の反対面側のプリズム１５と面対称の形状でもよく、異なる形状でもよい。
前記プリズム２５は、光を分散・屈折・全反射させることができる形状で、Ｖ字状リニアプリズム、Ｕ字状リニアプリズム、三角錐プリズム、四角錐プリズムが例示できる。
また、第２光学層２０は、第１光学層１０と同様にして、光透過性の材料から構成されており、好ましくは、全光線透過率が３０％以上である材料が好ましく、更に、全光線透過率が５０％以上であることが好ましく、更に、全光線透率が７０％以上であることが好ましい。このように全光線透過率が高いことにより、入射する光の損失をより抑制して出射することができる。このような第２光学層２０の材料としては、第１光学層１０と同様の材料を挙げることができる。
また、第２光学層２０の屈折率は、特に限定されないが、例えば、第１光学層１０と同様とされる。
図２は、図１の低屈折率層の第１光学層側を拡大して示す図である。図３は、図１の低屈折率層の第２光学層側を拡大して示す図である。図２，図３に示すように、低屈折率層３０は、多数の粒子５０及び結合樹脂３５から構成されている。
図４は、粒子５０を拡大した図である。図４に示すように、粒子５０は、光透過性を有する中実又は中空のシェル５１からなり、粒子５０が中空粒子である場合には、シェル５１により囲まれた空間５２が形成される。
シェル５１の材料としては、第１光学層１０と同様の樹脂や、シリカやガラス等の無機材料等を挙げることができる。このような粒子５０は、たとえば日本触媒株式会社製 商品名エポスター、シーホスターおよびソリオスター、日産化学工業株式会社製 商品名オプトビーズ、根上工業株式会社製 商品名アートパール、大日精化株式会社製 商品名ダイミックビーズ、ガンツ化成株式会社製 商品名ガンツパール、積水化成品工業株式会社製 商品名テクポリマー、ならびに綜研化学株式会社製 商品名ケミスノーを挙げることができる。また、粒子５０が中空粒子の場合、シェル５１の材料はシリカが好ましい。そして、中空粒子の粒子５０としては、内部が中空になるようにシリカ微粒子が集合した微粒子集合体をシリカ層で被覆した中空粒子が、より好ましい。このような中空粒子としては、日鉄鉱業株式会社製のシリナックス（登録商標）、および日揮触媒化成株式会社製のスルーリア（登録商標）を挙げることができる。なお、粒子５０の形状は、低い屈折率を示す限り特に限定されないが、球状であっても不定形状であってもかまわない。
また、粒子５０の平均粒子径としては、光学複合シート１に入射する光、すなわち、第１光学層１０を伝播する光の波長よりも小さいことが好ましい。粒子５０の平均粒子径が、第１光学層１０を伝播する光の波長よりも小さいことにより、低屈折率層３０における光の乱反射を抑制することができ、出射面からの意図しない光の出射を抑制することができる。さらに、粒子５０の平均粒子径は、光学複合シート１に入射する光の１／２波長よりも小さいことがより好ましく、１／４よりも小さいことが更に好ましい。例えば、光学複合シート１に４００ｎｍ〜８００ｎｍの光が入射する場合、粒子５０の平均粒子径としては、より好ましくは３０〜１２０ｎｍであればよい。なお、粒子の粒度分布範囲が平均粒子径の９０〜１１０％の範囲である場合には粒子の粒度がほぼ均一になるため、当該範囲であれば屈折率層３０の強度を向上させる観点では好ましい。
この粒子５０の平均粒子径および粒度分布範囲を測定するには、動的光散乱法で測定すればよい。
また、粒子５０が中空粒子の場合、低屈折率層３０の屈折率を低くする観点から、粒子５０の平均空間５２率は、より高いことが好ましいが、粒子５０の強度を確保する観点から１０％〜６０％であることが好ましい。
一方、図２，図３に示すように、結合樹脂３５は、粒子５０の表面部位同士を結合する結合樹脂３５Ａと、第１光学層１０と粒子５０の表面部位同士を結合する結合樹脂３５Ｂと、第２光学層２０と粒子５０の表面部位同士を結合する結合樹脂３５Ｃとから成る。
これら結合樹脂３５Ａ〜３５Ｃによって粒子５０同士の間に空隙３６が形成されることになる。この空隙３６の体積を大きくする観点では、粒子５０の表面部位同士、第１光学層１０と粒子５０の表面部位同士、第２光学層２０と粒子５０の表面部位同士がそれぞれ互いに近接している位置関係にあることが好ましい。また、互いの粒子５０それぞれが非接触となる状態、第１光学層１０と複数の粒子５０それぞれとが非接触となる状態、第２光学層２０と複数の粒子５０それぞれとが非接触となる状態にあることが好ましい。
このような結合樹脂３５Ａ〜３５Ｃの材料は、光透過性を有するものとされ、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエーテル樹脂、スチレン樹脂、シリコン樹脂およびシランカップリング剤等が挙げられ、特に、アクリル樹脂、ビニルエーテル樹脂、およびシランカップリング剤が、屈折率が低いため好ましい。また、屈折率を低くする観点では、結合樹脂３５Ａ〜３５Ｃの材料にフッ素を含んでいることが好ましい。たとえば、フッ素化アクリル樹脂、フッ素化ビニルエーテル樹脂が例示できる。
結合樹脂３５に用いられるシランカップリング剤は、特に限定されない。例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル基含有シランカップリング剤、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ基含有シランカップリング剤、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン等の（メタ）アクリル基含有シランカップリング剤、イソシアネートプロピルトリメトキシシラン等のイソシアネート基含有シランカップリング剤、メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基含有シランカップリング剤、アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ基含有シランカップリング剤等があげられる。このようなシランカップリング剤は、信越シリコーン株式会社製 製品名ＫＢＥシリーズ、ＫＢＭシリーズが例示できる。
さらに、粒子５０の体積を（Ａ）とし、粒子５０同士の間に形成される空隙３６の体積を（Ｂ）とし、結合樹脂３５の体積を（Ｃ）とした場合の比率（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）が、５０〜７５：１０〜４９：１〜４０であることが、低屈折率層が外力に対する耐性を確保でき、かつ低屈折率層３０の屈折率を低くすることができる観点から好ましい。
粒子５０同士の間に占める結合樹脂３５Ａ〜３５Ｃの合計体積は、その粒子５０同士の間の空隙３６の体積を大きくする観点では、より小さいことが好ましい。低屈折率層３０が外力に対する耐性を確保し、かつ低屈折率層３０の屈折率を低くする観点では、比率（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）が５５〜７５：１５〜４４：１〜３０であれば好ましく、６０〜７５：２０〜３９：１〜２０であれば特に好ましい。
このような多数の粒子５０及び結合樹脂３５から構成される低屈折率層３０は、第１光学層１０及び第２光学層２０よりも低い屈折率とされる。例えば、低屈折率層３０の屈折率が、１．１７〜１．３７とされ、第１光学層１０及び第２光学層２０との比屈折率が、０．６９〜０．９２とされる。第１光学層１０及び第２光学層２０と、低屈折率層３０との比屈折率が、このような比屈折率であることにより、適切に第１光学層１０と低屈折率層３０との境界において光を反射することができる。たとえば、第１光学層１０及び第２光学層２０が屈折率１．５８のポリカーボネートで、低屈折率層３０の屈折率が１.１７〜１．３７である場合、第１光学層１０及び第２光学層２０と低屈折率層３０との比屈折率は０．７４１〜０．８６７となる。
このような第１光学層１０、第２光学層２０、低屈折率層３０からなる光学複合シート１は、上述のように光拡散シートとしての機能を有する。具体的には、入射面と対向するように、ＬＥＤ等から成る図示しない光源が配置される。光源から出射する光は、入射面から入射する。そのうち、第１光学層１０に入射する光は、主に第１光学層１０を伝播する。具体的には、第１光学層１０と低屈折率層３０との境界と、出射面とを反射しながら、第１光学層１０を伝播し、出射面に対して、ＮＡの大きな光が、出射面から出射する。
また、第１光学層１０と低屈折率層３０との境界に対して、ＮＡの大きな光は、第１光学層１０から低屈折率層３０に入射して、更に、低屈折率層３０から第２光学層２０に入射する。第２光学層２０に入射した光の少なくとも一部は、反射面において反射する。つまり、第２光学層２０の反射面に対してＮＡの小さな光は、反射面で反射し、再び、低屈折率層３０から第１光学層１０に入射する。一方、反射面に対して、ＮＡの大きな光は、反射面を透過して、光学複合シート１から出射する。第１光学層１０に入射した光は、再び、第１光学層１０を伝播する。
上記のような光学複合シート１は、次のように製造することができる。
まず、粒子５０と、結合樹脂３５の調製溶液とを得る。具体的にこの調整溶液は、例えば、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸、シランカップリング剤及びＵＶ重合開始剤とされる。なお、調製溶液は、粒子５０を１００重量％とした場合、アクリル酸２−ヒドロキシエチルを１．５重量％、アクリル酸を０．５重量％、シランカップリング剤を０．５重量％、ＵＶ重合開始剤を０．０２５重量％などとして調製される。また、第１光学層１０、及び、第２光学層２０をそれぞれ準備する。
次に、例えばスピンコーターを用いて、調製溶液を例えば厚さ１μｍで第１光学層１０上に塗工する。そして、第２光学層２０を重ねた後、例えば、２５０ｍＪ／ｃｍ2×１０秒の条件で紫外線を照射する。この照射によって、結合樹脂３５（３５Ａ〜３５Ｃ）が形成されて、低屈折率層３０が得られるとともに、その低屈折率層３０と、第１光学層１０及び第２光学層２０との密着強度が高められる。こうして、図１に示す光学複合シート１を得る。
以上説明したように、本実施形態の光学複合シート１によれば、低屈折率層３０は、粒子５０の表面部位同士が結合樹脂３５Ａにより結合されているため、その結合樹脂３５Ａによって粒子５０同士の間にも空隙３６が形成され、この空隙３６によって低屈折率層３０全体としての屈折率を下げることができる。また、粒子５０が中空粒子の場合、低屈折率層３０は、多数の粒子５０を含むため、粒子５０内の空間により、全体として、屈折率を下げることができる。また、これに加えて、粒子５０同士の間に空隙３６を形成しながらも、その空隙３６を介して低屈折率層に対してクラック等を生じさせることが結合樹脂によって抑止されるため、その結合樹脂が省略される場合に比べて、外力に対する耐性が大幅に向上される。
また、光学複合シート１を上述の様な一側面７から光が入射して、第１光学層１０の低屈折率層３０側と反対側の面１１から光が出射する光拡散シートとして用いる場合、第１光学層１０に光が入射すると、光は、主に第１光学層１０を伝播する。そして、低屈折率層３０は、多数の粒子５０を含むため、粒子５０間の空隙３６により、全体として、屈折率を下げることができる。従って、第１光学層１０を伝播する光は、第１光学層１０と低屈折率層３０との境界において反射して、光が低屈折率層３０に入射することを低減することができる。従って、このような光学複合シート１によれば、適切に光を伝播することができる。
また、上記実施形態の光学複合シート１を光拡散シートとして用いる場合、第１光学層１０の低屈折率層３０側と反対側にプリズム１５が形成されているため、第１光学層１０の表面が平面である場合に第１光学層１０の表面で全反射されるべき光の少なくとも一部は、第１光学層１０から出射することができる。そして、プリズム１５の設計をコントロールすることにより、第１光学層１０から出射する光の量をコントロールすることができる。従って、このような光学複合シート１を光拡散シートとして用いることにより、出射する光の量が適切にコントロールされた光拡散シートとすることができる。
なお、上記実施形態の光学複合シート１を光拡散シートとして用いる場合、第１光学層１０と低屈折率層３０を如何に最適に設計しても、低屈折率層３０に対してＮＡの大きな光は、第１光学層１０から低屈折率層３０を介して第２光学層２０に伝播する。しかし、上記実施形態においては、第２光学層２０の低屈折率層３０側と反対側にプリズム２５が形成されているため、第２光学層２０に形成されるプリズム２５をコントロールすることにより、第２光学層２０に伝播する光が第２光学層２０の反射面で反射する量や第２光学層２０の反射面から出射する量を適切にコントロールすることができる。
更に上記実施形態においては、光複合シート１を光拡散シートとして用いる場合について説明したが、光複合シート１は、光拡散シートに限定されるわけではなく、その用途は特に限定されない。例えば、光学複合シート１は、第１光学層１０の低屈折率層３０側と反対側の面１１から光が入射して、第２光学層２０の低屈折率層３０側と反対側の面２１から光が出射する光学シートとされても良い。この場合、プリズム１５、２５により、入射光の光学複合シート１内における方向をコントロールでき、更にプリズム２５により、出射光の方向をコントロールすることができる。あるいは、光学複合シート１は、プリズム１５及びプリズム２５の設計をコントロールすることにより、第１光学層１０の低屈折率層３０側と反対側の面１１から光が入射して、第２光学層２０の低屈折率層３０側と反対側の面２１で光を全反射する全反射シートとされても良い。また、プリズム１５、２５の設計を最適化することにより、一側面７から入射した光を、一側面７と反対側の側面まで伝播する導光シートとすることもできる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図５は、本発明の第２実施形態に係る光学複合シートの断面における構造の様子を示す図である。
次に、本発明の第２実施形態について図５を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図５は、本発明の第２実施形態に係る光学複合シートの断面における構造の様子を示す図である。
図５に示すように、本実施形態の光学複合シート２は、第２光学層２０と低屈折率層３０との間に中間層４０を備える点において、第１実施形態の光学複合シート１と異なる。なお、本実施形態における光学複合シート２の一側面７とは、第１光学層１０の一側面１７と、低屈折率層３０の一側面（図示しない）と、中間層４０の一側面（図示しない）と、第２光学層１０の一側面２７とで形成される面のことである。
中間層４０は、光透過性の材料から成り、第２光学層２０と低屈折率層３０との間全体に設けられており軟質な材料から成る。具体的に軟質な材料である中間層４０の貯蔵弾性率は、５×１０＾６Ｐａ〜５×１０＾７Ｐａの範囲が好ましく、１×１０＾７Ｐａ〜３×１０＾７Ｐａがさらに好ましく、１．６×１０＾７Ｐａ〜１．８×１０＾７Ｐａがより好ましい。例えば、中間層４０は第２光学層２０よりも軟質である（貯蔵弾性率が低い）ことが好ましい。
中間層４０の貯蔵弾性率が５×１０＾６Ｐａ以上であるため、屈折率を小さくすることができるため好ましく、５×１０＾７Ｐａ以下であるため、第２光学層２０と中間層４０との密着強度を得られやすいため好ましい。また、外力の耐性を向上させる観点から、中間層４０が結合樹脂３５より軟質である（貯蔵弾性率が低い）ことが好ましい。また、中間層４０と、結合樹脂３５との関係として、外力の耐性を向上させる観点から、中間層４０が結合樹脂３５に比べて軟質であるほうが好ましい。さらに、中間層４０が粘着性を有していたほうが望ましい。これは、粘性によって外力を緩和するとともに、第２光学層２０又は低屈折率層３０との層間の剥離（デラミネーション）を抑止することができるからである。
このような中間層４０の材料としては、軟質な材料である限りにおいて、特に限定されないが、例えば、アクリル樹脂、ビニルエーテル樹脂等を挙げることができる。例えば、第２光学層２０が、ポリカーボネートである場合に、中間層としては、アクリル樹脂であれば良い。
また、中間層４０の屈折率としては、低屈折率層３０の屈折率以上とされ、更に、中間層４０の屈折率が、第２光学層２０の屈折率と低屈折率層３０の屈折率との間とされることが好ましい。中間層４０の屈折率が、第２光学層２０の屈折率と低屈折率層３０の屈折率との間にされることで、第２光学層２０から低屈折率層３０にかけて、段階的に屈折率が高くなる。従って、光が第２光学層２０から低屈折率層３０に伝播するときに、光が第２光学層２０から中間層４０に伝播し易く、更に、中間層４０から低屈折率層３０に伝播し易い。このため、第１光学層１０から低屈折率層３０を介して、第２光学層２０に伝播した光を第１光学層１０に戻し易くすることができる。
このような光学複合シート２を製造するには、第１実施形態において、光学複合シート１を製造する際、第１光学層１０と第２光学層２０とを低屈折率層３０を介して積層する前において、第２光学層２０となる樹脂シート上に、中間層４０となる樹脂を塗布する。そして、中間層４０が低屈折率層３０側となるようにして、第１光学層１０と第２光学層２０とを積層し、第１実施形態と同様にして、それぞれの樹脂シートを一体化すれば良い。
本実施形態による光学複合シート２によれば、低屈折率層３０の屈折率を適切に低くすることができ、更に、軟質である中間層４０を有することにより、外部から応力が加わるときに、この中間層４０が、応力が低屈折率層３０に伝導することを抑制する。従って、低屈折率層３０にクラック等が入ることを抑制することができる。
なお、上記第２実施形態においては、中間層４０は、第２光学層２０と低屈折率層３０との間に設けられたが、本発明はこれに限らず、第１光学層１０と低屈折率層３０との間のみに設けられても良い。この場合においては、中間層は、第１光学層１０よりも軟質であれば良い。さらに、低屈折率層３０を挟むように第１光学層１０及び第２光学層２０と低屈折率層３０との間に設けられても良い。この場合においては、中間層は、例えば、第１光学層１０、第２光学層２０よりも軟質であることが好ましい。また、外力の耐性を向上させる観点から、中間層４０が結合樹脂３５より軟質であることが好ましい。
本実施形態による光学複合シート２は、第１実施形態と同様に、一側面７から光が入射し、第１光学層１０の低屈折率層と反対側の面１１から光が出射する光拡散シートとすることができる。また、プリズム１５、２５の設計を最適化することにより、一側面７から入射した光を、一側面７と反対側の側面まで伝播する導光シートとすることもできる。さらに、第１実施形態と同様に、光学複合シート１は、第１光学層１０の低屈折率層３０側と反対側の面１１から光が入射して、第２光学層２０の低屈折率層３０側と反対側の面２１から光が出射する光学シートとされても良い。この場合、プリズム１５、２５により、入射光の光学複合シート１内における方向をコントロールでき、更にプリズム２５により、出射光の方向をコントロールすることができる。あるいは、光学複合シート１は、プリズム１５及びプリズム２５の設計をコントロールすることにより、第１光学層１０の低屈折率層３０側と反対側の面１１から光が入射して、第２光学層２０の低屈折率層３０側と反対側の面２１で光を全反射する全反射シートとされても良い。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図６を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図６は、本発明の第３実施形態に係る光学複合シートの断面における構造の様子を示す図である。
次に、本発明の第３実施形態について図６を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図６は、本発明の第３実施形態に係る光学複合シートの断面における構造の様子を示す図である。
図６に示すように、光学複合シート３は、第１光学層１０の低屈折率層３０と反対側の面１１が平面状に形成され、更に、第２光学層２０の低屈折率層３０と反対側の面２１が平面状に形成されている点において、第１実施形態の光学複合シート１と異なる。
このような光学複合シート３によれば、第１実施形態の光学複合シート１と同様に、低屈折率層３０の屈折率を適切に低くすることができる。更に、光学複合シート３においては、一側面７から光を入射することにより、一側面７から入射した光を、一側面７と反対側の側面まで伝播する導光シートとすることができる。この場合、低屈折率層３０の屈折率を適切に低くできるため、第１光学層１０と低屈折率層３０との境界において、光を適切に反射することができ、適切に光を伝播することができる。また、光学複合シート３は、第１光学層１０の低屈折率層３０側と反対側の面１１から光が入射して、第２光学層２０の低屈折率層３０側と反対側の面２１から光が出射する光学シートとされても良い。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図７を参照して詳細に説明する。なお、第２実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図７は、本発明の第４実施形態に係る光学複合シートの断面における構造の様子を示す図である。
次に、本発明の第４実施形態について図７を参照して詳細に説明する。なお、第２実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図７は、本発明の第４実施形態に係る光学複合シートの断面における構造の様子を示す図である。
図７に示すように、光学複合シート４は、第１光学層１０の低屈折率層３０と反対側の面１１が平面状に形成され、更に、第２光学層２０の低屈折率層３０と反対側の面２１が平面状に形成されている点において、第２実施形態の光学複合シート１と異なる。
このような光学複合シート３によれば、第２実施形態の光学複合シート２と同様に、低屈折率層３０の屈折率を適切に低くすることができ、さらに、第２実施形態と同様にして、中間層４０により、応力が低屈折率層３０に係ることを抑制することができる。また、光学複合シート４においては、一側面７から光を入射することにより、一側面７から入射した光を、一側面７と反対側の側面まで伝播する導光シートとすることができる。この場合、低屈折率層３０の屈折率を適切に低くできるため、第１光学層１０と低屈折率層３０との境界において、光を適切に反射することができ、適切に光を伝播することができる。また、光学複合シート３は、第１光学層１０の低屈折率層３０側と反対側の面１１から光が入射して、第２光学層２０の低屈折率層３０側と反対側の面２１から光が出射する光学シートとされても良い。
以上、本発明について、第１〜第４実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、上記実施形態における光学複合シート１〜４は、上述の製造方法以外で製造されても良い。
また、第１、第２実施形態においては、光学複合シート１、２として、第１光学層１０及び第２光学層２０の面に、多数のプリズム１５、２５が形成されている例を用いて説明した。しかし、本発明の光学複合シートは、これに限らず、マイクロレンズやレンチキュラーレンズ等のレンズが多数形成される光学複合シートであっても良い。
以上説明したように、本発明によれば、低屈折率層の屈折率を適切に低くすることができる光学複合シートが提供される。
１、２、３、４・・・光学複合シート
１０・・・第１光学層
１５・・・プリズム
２０・・・第２光学層
２５・・・プリズム
３０・・・低屈折率層
３５・・・結合樹脂
３６・・・空隙
４０・・・中間層
５０・・・粒子
５１・・・シェル
５２・・・空間
１０・・・第１光学層
１５・・・プリズム
２０・・・第２光学層
２５・・・プリズム
３０・・・低屈折率層
３５・・・結合樹脂
３６・・・空隙
４０・・・中間層
５０・・・粒子
５１・・・シェル
５２・・・空間
Claims (11)
- 第１光学層及び第２光学層と、
少なくとも前記第１光学層と前記第２光学層との間に積層され、前記第１光学層及び前記第２光学層よりも屈折率が低い低屈折率層と、
を備え、
前記低屈折率層は、平均粒子径が５ｎｍ〜３００ｎｍとなる多数の粒子と、前記粒子の表面部位同士を結合する結合樹脂と、前記粒子同士の間に形成され、内部に前記粒子の一部が露出する空隙とを含む
ことを特徴とする光学複合シート。 - 前記粒子は中空粒子である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学複合シート。 - 前記粒子の粒度分布範囲は、前記平均粒子径の９０〜１１０％の範囲である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学複合シート。 - 前記第１光学層と前記低屈折率層との間、及び、前記第２光学層と前記低屈折率層との間の少なくとも一方に中間層を備え、
前記中間層は、前記第１光学層及び前記第２光学層よりも軟質である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学複合シート。 - 前記中間層は、前記結合樹脂よりも軟質である
ことを特徴とする請求項４に記載の光学複合シート。 - 前記粒子の前記平均粒子径が３０ｎｍ〜１２０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学複合シート。 - 前記低屈折率層の屈折率が１．１７〜１．３７である
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学複合シート。 - 前記第１光学層及び前記第２光学層と、前記低屈折率層の比屈折率が０．６９〜０．９２である
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学複合シート。 - 前記粒子の体積を（Ａ）とし、前記空隙の体積を（Ｂ）とし、前記結合樹脂の体積を（Ｃ）とした場合の比率（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）は、５０〜７５：１０〜４９：１〜４０である
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光学複合シート。 - 前記結合樹脂が、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエーテル樹脂、スチレン樹脂、シリコン樹脂、およびシランカップリング剤のいずれかである
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光学複合シート。 - 前記光学複合シートの表面および/または裏面にプリズムまたはレンズが形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光学複合シート。
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