粒子が分散された表面損傷防止層を有する光透過性光学フィルム
【課題】プリズムシートとして使用可能な透過性光学フィルムの改善された構造を提案し、外部の衝撃、振動及び摩擦によるプリズム構造の損傷及び光学フィルム裏面の損傷を防止し、摩擦静電気による異物付着を防止することにより、損傷に強くて優れた特性を持つ光学フィルムの提供。
【解決手段】透明な重合体材料からなるシートであり、複数の立体的構造が繰り返し形成されるように構造化された第１表面と、前記第１表面の反対側の第２表面とを持つ光学構造体層、ならびに、前記第２表面上に形成され、透明な重合体材料からなり、有機物または無機物からなる複数の球状粒子が分散された損傷防止層、とを含み、前記損傷防止層上に、前記有機物または無機物の球状粒子により形成される、前記透明な重合体材料から突出した突出表面部を有することを特徴とする。
【解決手段】透明な重合体材料からなるシートであり、複数の立体的構造が繰り返し形成されるように構造化された第１表面と、前記第１表面の反対側の第２表面とを持つ光学構造体層、ならびに、前記第２表面上に形成され、透明な重合体材料からなり、有機物または無機物からなる複数の球状粒子が分散された損傷防止層、とを含み、前記損傷防止層上に、前記有機物または無機物の球状粒子により形成される、前記透明な重合体材料から突出した突出表面部を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に用いられる光学フィルムに関するものであり、より詳しくは、液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットに用いられ、光源から液晶ディスプレイパネルに伝達される光の伝達効率を増加させることにより、画面に表示される画像の輝度をより増加させ、画面全体にわたって均一な良質の画像が得られるようにするための光学フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業社会が高度の情報化時代に進むにつれて、多様な情報を表示及び伝達するための媒体としての電子ディスプレイ装置の重要性は日増しに増大しつつある。従来、電子ディスプレイ装置としてＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）が使用されているが、設置空間上の制約が大きくて大型化が難しいという限界が存在した。そのため、ＬＣＤ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）及び有機電子蛍光（ＥＬ）などの多様なフラットディスプレイ装置に置き換えられつつある。特に液晶と半導体技術が組み合わされたＬＣＤは、薄く、軽いうえ、消費電力が低いという利点により、その構造及び製造技術が詳細に研究されてきた。ＬＣＤはこれまで、ノートブックコンピュータやデスクトップコンピュータのモニタ、携帯用個人通信装置（ＰＤＡ及び携帯電話）などの、中型・小型ディスプレイ装置に使用されてきたが、最近では大型化されており、ＨＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）ＴＶを含む大型ＴＶにも応用されている。ディスプレイの代名詞であったＣＲＴを代替し得る新しいディスプレイ装置として脚光を浴びている。
【０００３】
ＬＣＤ装置は、液晶自体が発光をすることができないため、装置の背面に別途光源を設置し、各画素毎に液晶を通過する光の強度を調節して階調（ｃｏｎｔｒａｓｔ）を実現する。これをより具体的に考察すると、液晶ディスプレイ装置は、液晶物質の電気的特性を用いて光の透過率を調節する装置であるが、装置の背面の光源ランプから発光した光を各種機能性光学フィルムまたはシートを通過させて均一度と方向性を制御し、更にそのように制御された光をカラーフィルタを通過させて赤、青、緑（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の色相を実現するのに用いられる。更に、ＬＣＤ装置は電気的な方法によって各画素の階調を制御して画像を実現する間接発光方式のディスプレイ装置である。例えば、光源である発光ダイオードは、液晶ディスプレイ装置の輝度及び均一度などの画質を決定する上で重要である。
【０００４】
前記発光ダイオードは、例えばバックライトユニット（ＢＬＵ）として用いられている。図１は一般的な従来の技術のバックライトユニットの構成を示す。図１に示すように、バックライトユニット１は、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）などの光源２ａを使用し、前記光源２ａから放出される光を、導光板２ｄ、拡散シート２ｅ及びプリズムシート２ｆ、２ｇの順で通過させて液晶パネル３に到達させる。バックライトユニット１において、導光板２ｄは、光源から放出される光を平面型液晶パネル３の全面に分布されるように伝達する機能を果たし、拡散シート２ｅは、画面全面にわたって均一な光強度が得られるようにする機能を果たす。プリズムシート２ｆ、２ｇは、拡散シート２ｅを通過する多様な方向の光線を、画像を認識するのに適した視野角（θ）の範囲内に収める光経路制御機能を果たす。また、導光板２ｄの下部には反射板２ｃが備えられ、最適の経路から逸脱して液晶パネルに伝達し得なかった光をさらに反射させて再利用し、それにより光の利用効率が増加する。
【０００５】
プリズムシート２ｆ、２ｇは、拡散シート２ｅを通過して多様な方向に拡散した光の経路を制御することにより、ディスプレイ装置の正面輝度が増大し、画面の正面に位置するユーザーにとって、より明るくて鮮明な画像を実現させる。
【０００６】
特許文献１、２、３、４及び５には、線形配列された複数のプリズム構造を片面に有する光学フィルムまたはシートが開示されている。図２では一般的な従来の技術のプリズムシート１０の構成を示す。図２に示すように、従来の技術のプリズムシート１０は、透明な材料からなり、片面に規則的なプリズム１２の配列を持つ。前記プリズム１２としては、図２に示すような線形のものが形成され得る。または図３に示すような角錐構造２２のものも使用可能である。加えて、前記プリズムの形状及び構造を変更した多様な構成が提案されている。
【０００７】
図４は従来の技術のプリズムシート１０の光経路制御機能を説明するための図である。図４に示すように、プリズムシート１０の下端から入射した光は、その入射角α１に応じて、屈折されて上方に向かう経路を持つ経路Ａの光、または全反射されてさらに下方に向かう経路を持つ経路ＢまたはＣの光に分割される。経路ＢまたはＣの光は前記図１の反射板２ｃを経て再度反射されて再活用されるか、または所望の視野角（θ）から外れて液晶パネルで利用されずにロスとなる。
【０００８】
図２の線形配列された複数のプリズム構造１２を持つ光学フィルムは、１枚の場合より、２枚を積層することにより、正面方向への光経路制御効果をさらに高めることができる。例えば、２枚のプリズムシートが直交するようにまたは一定の角度で配向されるように位置させることにより行われる。特許文献６には、プリズムシートとして使用可能な２枚重ねの光学フィルムが開示されている。最近では、図１に示すように、プリズムシート２枚（２ｆ及び２ｇ）を、（プリズムの並びが）直角になるように配置して使用することが一般的である。前記特許文献６に記載の光学フィルムには、片面に複数の二等辺プリズムが線形配列されており、他方の面には平滑面を有し、前記二等辺プリズムの直角側の面は前記平滑面と約４５°の角度を成すようになっている。図１に示すように、前記プリズムシート２枚が、（プリズムの並びが）直角になるように配置され、積層されることにより、分極性および正面輝度増加を実現する。
【０００９】
ポリエステル及びポリカーボネートにより構成される透明フィルム上に塗布された透明な硬化型樹脂層にプリズム構造を形成することにより、前記光学フィルムはロールまたは大面積シートの形状に製造され、装置への装着に適した大きさ及び形状に切断され、これを液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットフレームに２枚の配列方向が、（プリズムの並びが）直角になるよう取り付けられる。この際、積層された２枚のプリズムフィルムは、上側の層の平滑面と下側の層のプリズムの頂点とが接する形で存在する。
【００１０】
ところが、前記２枚のプリズムシートを積層する場合、製造時または液晶ディスプレイ装置使用時の衝撃または振動によってプリズムの構造が磨耗し得る。更に下部シートのプリズムの頂点部分との接触によって上部シートの平滑面に傷（スクラッチ）が生じ得る。また、フィルムを製造する際に生じる、表面とフィルム積載装置との摩擦、及びそれぞれ積載された光学フィルムを分離するときのプリズムフィルム間の摩擦によって、プリズム構造の損傷が発生し得る。特に平滑面は損傷が生じやすい。
【００１１】
プリズムフィルムに一般に使用されている材料、例えばポリエチレンエステルテレフタレートまたはポリカーボネートは、その表面硬度が相対的に低いため、顕著な損傷を生じさせる。また、搬送または組立工程中に発生する摩擦による静電気のため、平滑面に異物が付着する可能性が高い。このようにプリズム構造または平滑面の損傷、または異物付着により、光伝達の際に不均一な模様または画像が形成される。それにより、均一で鮮明な画面が得られなくなり、不良率が高くなる。
【特許文献１】米国特許第２，２４８，６３８号明細書
【特許文献２】米国特許第４，４９７，８６０号明細書
【特許文献３】米国特許第４，８０５，９８４号明細書
【特許文献４】米国特許第４，９０６，０７０号明細書
【特許文献５】韓国特許出願第１９８６−０００９８６８号明細書
【特許文献６】米国特許第４，５４２，４４９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は前述のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、プリズムシートとして使用可能な、改善された構造を有する透過性光学フィルムを提供することであり、それにより、外部の衝撃、振動及び摩擦による光学フィルムのプリズム構造の損傷及び背面の損傷を防止し、また、摩擦による静電気による異物付着を防止することである。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、前方輝度などの光学的特性を共に改善することが可能な光学フィルムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するための本発明は、光学フィルム、特に透明な重合体材料からなるシートであり、複数の三次元構造が繰り返しで形成されている第１表面および前記第１表面の反対側の第２表面を持つ光学構造体層と；前記第２表面上に形成され、透明な重合体材料からなり、そこに有機物または無機物からなる複数の球状粒子が分散された損傷防止層；とを含み、前記損傷防止層上に、前記有機物または無機物からなる球状粒子により形成される、前記透明な重合体材料から突出した突出表面部を有する光学フィルムに関する。
【００１５】
前記光学構造体層は、平坦なシートとして形成され、前記光学構造体層の第２表面を構成する基材層と、前記基材層に接し、硬化型樹脂からなり、前記光学構造体層の第１表面を構成する構造体層とを含むのが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、粒子が散布された損傷防止層を有する光透過性光学フィルムが提供され、それにより、既存のプリズムシートに元来備わる機能を発揮しながら、製造過程中の摩擦、衝撃及び振動や、フィルム２枚を積層して使用するときの接触によって発生する表面損傷を防止することができる。
【００１７】
前記フィルムの背面に存在する、損傷防止層上の粒子による突出部により、積層した光学フィルム上の接触面が減少するため、摩擦を減少させることができ、静電気の発生を軽減することができる。粒子を有する損傷防止層に更に帯電防止剤を添加することにより、静電気の発生をさらに減少させることができる。それにより、異物付着による画質不良を改善することが可能となる。
【００１８】
また、前記光学フィルムの背面の損傷防止層に存在する前記粒子によって光経路が制御され、前方輝度を向上させることができる。
【００１９】
したがって、前記のように製造されたプリズムフィルムは、不良率が減少し、液晶ディスプレイ装置に組み立てられる際の光学フィルムの損傷または異物付着が防止され、均一且つ良好な画質が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、図中に符号が記載されているが、同じ番号の符号は他の図においても同じまたは同様の構成要素を示すものとして使用される。
【００２１】
図５は本発明の第一の実施形態に係る光学フィルムの構造を示す。図５に示すとおり、プリズムシート３０は、その片面に集光及び輝度増加のための二等辺三角形のプリズムが複数線形に横並びで配列した光学構造体層３５、およびもう片方の面には損傷防止層３４を含むことを特徴とする。例えば、損傷防止層３４内には有機物または無機物の粒子３３が分散して存在している。
【００２２】
図６は本発明の第二の実施形態に係る光学フィルムの構造を示す。図６に示すとおり、プリズムシート４０は、図５の構造とは異なり、その片面に四角錐構造の規則的な配列を有する光学構造体層４５を含むことを特徴とする。光学構造体層３５または４５の片面に形成された構造としては、図５に示すような複数の二等辺三角形プリズムの線形配列または図６に示すような四角錐の線形配列以外にも、円錐プリズム、半球形プリズム、非球形プリズム（例えば、五角形、六角形、八角形、卵形など）の配列のような多様な配列も含まれる。
【００２３】
光学構造体層３５または４５は、平坦なシートとして形成された基材層３１または４１と、前記基材層３１または４１に接触した構造体層３２または４２とを含む。基材層３１または４１と構造体層３２または４２は、それぞれ少なくとも一つの層において個々に形成されてもよい。あるいは、基材層３１または４１と構造体層３２または４２を別々にせずに、光学構造体層３５または４５が一体的に形成されてもよい。フィルムの機械的強度及び製造工程の便宜性を考慮し、基材層３１または４１、および前記基材層の上に硬化型樹脂からなる構造体層３２または４２を形成した構造をとることが望ましい。
【００２４】
この場合、使用可能な基材層３１または４１は、光透過性の高いプラスチック材料であればいかなるものによっても製造可能である。例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリスチレン、エポキシ樹脂などが使用可能である。これらの材料のうち、特にポリカーボネートまたはポリエチレンテレフタレートが望ましい。基材層３１または４１の材料は、その上部に構造体層３２または４２として形成される硬化型樹脂に対する接着力を有し、高い光透過性を有し、表面の平滑度が均一で局部的な輝度のバラツキがないことが必要である。
【００２５】
更に、前記基材層３１または４１の厚さは、１０〜１０００μｍの範囲内である。基材層３１または４１の厚さが１０μｍ以下の場合には機械的強度及び熱安定性が減少する。一方、基材層３１または４１の厚さが１０００μｍ以上の場合にはフィルムの柔軟性が低下し、且つ透過光の損失が発生し得る。特に、基材層３１または４１の厚さは２５〜５００μｍの範囲が望ましい。
【００２６】
透明なプラスチックにより形成される基材層３１または４１上に、構造体層３２または４２が形成される。なお、左記構造体層は、光学構造体の配列により構成され、基材層３１または４１を形成する材料よりも屈折率の高い透明な硬化型樹脂を用いることにより、正面輝度を上昇させることが可能となる。
【００２７】
上述したように、構造体層３２または４２には多様な形状を持つ光学的構造の配列が含まれ、例えば、図５より明らかなように、小型の二等辺三角形のプリズムが線形に並んで配列しているものが挙げられる。この際、プリズム構造の上部の頂角（三角プリズムの両側面が成す角度）をαとするとき、αは２０〜１４０°範囲の値で規定される。二等辺三角形のプリズムの頂角（α）により前方輝度と視野角内の光強度分布などの光学的特性が変化するため、前記プリズムの頂角は８０〜１００°の範囲であることが望ましい。前記プリズムの頂点の角度が８０°未満の場合には、集光により前方輝度は良好になるが、視野角内の光強度分布が不良となる。一方、三角プリズムの頂点の角度が１００°を超える場合には、視野角内の光強度分布は良好となるが、前方輝度が低くなる。したがって、プリズムの頂角は８５〜９５°の範囲であることが更に望ましい。
【００２８】
構造体層３２または４２を形成する材料としては、紫外線硬化型樹脂または熱硬化型樹脂を含む高分子樹脂が使用でき、例えば、不飽和脂肪酸エステル、芳香族ビニル化合物、不飽和脂肪酸及びその誘導体、不飽和二塩基酸（ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｄｉｂａｓｉｃ ａｃｉｄ）及びその誘導体、メタクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物などが挙げられる。更に、構造体層３２または４２を形成する材料の屈折率は、基材層３１または４１を形成する材料の屈折率より高いことが望ましい。なぜなら、基材層３１または４１の屈折率が高い場合、基材層３１または４１の背面から入射した光の一部が構造体層３２または４２との接合面で全反射され、それによりプリズム構造に入射できなくなるからである。
【００２９】
損傷防止層３４または４４は、光学構造体層３５または４５の下部に形成される。損傷防止層３４または４４は、そこに散布された粒子３３または４３によって形成される表面の突出部を有する。左記突出部は、処理装置中の物体の表面、または光学フィルムの積載中または保管中に、または光学フィルムを他の部品と組み立てる工程中に、積層された他の光学フィルムとの接触面積を減らす機能を発揮する。それにより、１枚ずつの分離、移動または組立工程中に発生しうる表面の損傷を防止する。
【００３０】
すなわち、バックライトユニット内で２枚の光学フィルムを積層して使用する場合、図９に示す従来の技術のように、ある光学フィルムのプリズムの頂点と他の光学フィルムの平滑面が直接接触するのではなく、ある一枚の損傷防止層３４または４４に存在する突出表面部が他の光学フィルムと接触し、また前記粒子の使用によりそれがクッションとして機能する。前記方法においては、プリズム構造が形成された面におけるプリズム構造の頂点部分の損傷、またはその反対面の表面の損傷が、それを防止する前記構造によって防止される。図７では、本発明において、２枚の光学フィルム３０および３０’を積層した場合における接触面積の減少による損傷防止効果を示している。また、図８では、光学フィルムをテーブル上に置いた場合における接触面積の減少による損傷防止効果を示している。
【００３１】
本発明の損傷防止層３４または４４は、透明な有機バインダ樹脂中に有機物または無機物からなる粒子を散布させることにより形成される。前記バインダ樹脂としては、基材層３１または４１を形成する材料との接着性が良く、且つ粒子との相溶性が良い樹脂、すなわち粒子が樹脂に均一に散布して分離されるか、または沈殿し難いものが使用されることが望ましい。
【００３２】
前記バインダ樹脂としては、アクリル系樹脂、例えば不飽和ポリエステル、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｎ−ブチルメチルメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、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、ヒドロキシエチルアクリレート、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、エチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレートの重合体、共重合体もしくは三元共重合体、またはウレタン系、エポキシ系、メラミン系樹脂などが挙げられる。耐熱性、耐磨耗性、接着性を高めるためには、硬化剤が用いられ、それにより、硬い樹脂のフィルムを得ることができる。
【００３３】
損傷防止層３４または４４を形成するためにバインダ樹脂に分散させる粒子は、多様な有機物または無機物の粒子により構成される。使用される有機物の粒子としては、典型的にはメチルメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、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、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、エチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート重合体などのアクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、アクリル−オレフィン共重合体、単独重合体の粒子を他の種類の単量体で覆うことにより製造される多層多成分系粒子などの有機物の粒子が挙げられる。
【００３４】
無機物の粒子も使用可能であり、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタニウム、酸化ジルコニウム、フッ化マグネシウムなどの無機系粒子が使用可能である。上述した有機物の粒子及び無機物の粒子は、単に例示的なものに過ぎず、それらに限定されるものではない。更に、本発明の目的を達成することが可能な限り、当業者に公知の他の材料も使用可能である。このような材質変更も、本発明の技術的思想の範疇に含まれる。
【００３５】
損傷防止層に散布される粒子の大きさ（粒径）は、損傷防止層の厚さによって異なるが、０．１〜２０μｍである。粒子が過度に大きい場合には、損傷防止層の存在する突出表面部によりプリズムの頂点が損傷するおそれがある。逆に、粒子が過度に小さい場合には、損傷防止効果を発揮することが困難となる。０．１〜１５μｍの範囲内の粒径の粒子を使用するのが望ましい。また、粒子は単分散（ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ）の粒径分布であることが望ましい。粒子の粒径の分散が過度に大きければ、損傷防止層３４または４４の表面の突出部位の高さがその位置によって異なり、構造的、光学的均一性を損なうおそれがある。したがって、平均粒径からの標準偏差が小さい粒子を使用するのが望ましい。
【００３６】
光学フィルムの損傷防止層３４または４４において、粒子は、その密度が高過ぎず、また前記損傷防止層内に埋め込まれても望ましくない。図５、６、７、８、１０及び１１に概略的に示されているように、粒子は、損傷防止層３４または４４において、過度に稠密に分散されないことが望ましい。粒子の密度が過度に高い場合には、局部的に多数の粒子が凝集したり、配列された粒子上に他の粒子が重なってしまう。したがって、粒子と粒子との間には一定の空間が存在しなければならない。すなわち、粒子は、基材層上で蒸着（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程により形成されたフィルムの初期状態と類似のアイランド構造、または単層（ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）構造を取る状態で形成されることが望ましい。
【００３７】
したがって、前記のような典型的な構造を使用することが望ましいため、粒子の粒径分布は、粒子が配置されていない部分の損傷防止層３４の厚さを考慮の上で限定される。図１０及び図１１では、損傷防止層３４内における粒子の分散状態を例示している。図１０では、粒子３３が損傷防止層３４内で基材層３１の下部に前記アイランド構造を形成している状態が示されている。図１０の如く、バインダ樹脂は、損傷防止層３４における粒子による突出表面部を前記バインダ樹脂が覆う形で薄膜として形成される。更に、図１１に示すように、バインダ樹脂の外部に粒子の一部が露出していることもある。損傷防止層３４上の異なる位置において、図１０及び図１１のような構成が同一の光学フィルム上で同時に現われることもある。損傷防止層３１上の突出部の高さｈが過度に大きい場合には、突出部によってプリズムの頂点の損傷をもたらすおそれ、または離脱もしくは破損が発生するおそれがある。したがって、突出部の厚さｈは粒子の粒径の５０％を超えないようにするのが望ましい。理想的な粒子の分散状態とするためには、粒子が配置されていない部分の損傷防止層３４の厚さｆが粒子の粒径の５０％以上１００％未満の範囲にあることが望ましい。損傷防止層３４の厚さが過度に大きくなると、粒子３３が完全に埋め込まれ、本発明において意図したような突出部が形成され難く、粒子のアイランド構造または単層構造が得られ難くなる。損傷防止層３４の厚さは、塗布組成物中のバインダ樹脂含量の調節、及び粒子が中に分散されたバインダ樹脂の塗布量の調節により調節可能である。
【００３８】
上述した損傷防止層３４の構造を得るためには、粒子を分散させたバインダ樹脂を基材層３１の下部に塗布する。例えば、有機物または無機物の粒子が有機バインダ１００重量部当たり０．１〜１００重量部を使用することが望ましい。有機物または無機物の粒子の使用量が多くなると、それが有機物の粒子の場合には光拡散がなされて前方輝度を弱化させ、またそれが無機物粒子の場合には光が粒子の表面で反射または吸収されて前方輝度を弱化させることにより、光利用効率が減少する。前記のアイランド構造または単層構造を容易に形成させるためには、無機物または有機物の粒子を前記有機バインダ１００重量部当たり１〜５０重量部使用することが望ましい。それにより、前記粒子のアイランド構造または単層構造によって光の散乱または拡散を最小化し、十分な前方輝度を得ることができる。
【００３９】
また、本発明で使用される粒子は、１．４〜１．５の範囲の屈折率を持つことが望ましい。粒子の屈折率が過度に高ければ、図１０及び図１１の場合において粒子を通過する光が粒子とバインダ樹脂層との境界で全反射されて前方輝度を弱化させる。図１０及び図１１に示すように、本発明の粒子配置は、基材層３１に入射する光の経路に影響して前方輝度の改善に寄与することができる。特に、基材層３１に入射する光において、図１に示すようなバックライトユニットの一般的な構造を考慮するとき、フィルムに対して垂直の付随光が多く存在する。図４に示した従来の光学フィルムの場合、フィルムに対して垂直に入射する付随光Ｃは、プリズムの表面にて全反射されて逆戻りし、さらに反射板２ｃから再度反射されて拡散シート２ｅを通過する。そのようにして光強度の損失が生じる。しかしながら、本発明の場合は、図１０及び図１１に示すように、散布された粒子によってフィルムに対して垂直に入射する付随光Ｄ、Ｅの経路が変化し、プリズムの表面から全反射されなくなる。以上より、本発明における粒子の散布により前方輝度が増加することが示唆される。
【００４０】
また、本発明の損傷防止層３４は、バインダ樹脂と粒子に加え、バックライトユニットの製造過程で塵または不純物の混入を防止する帯電防止剤を含んでもよい。帯電防止剤を使用すると静電気の発生が減少し、それにより異物の付着を防止し、画質の質を向上させることができる。帯電防止剤としては、例えば第４級アミン系、陰イオン系、陽イオン系、非イオン系、フッ化物（ｆｌｕｏｒｉｄｅ）系材料などが挙げられる。
【００４１】
以下、好適な実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。下記実施例は本発明の技術思想をさらに明確にするためのもので、本発明の技術思想の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００４２】
９０重量部のアクリルポリオール（ａｃｒｙｌｉｃ ｐｏｌｙｏｌ）、１０重量部のイソシアネートをメチルエチルケトン３００重量部、トルエン２００重量部に溶解させた。ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）粒子（平均粒径５μｍ、単分散粒子）１０重量部と第４級アミン系帯電防止剤２重量部を前記溶液に分散させた。その後、ポリエチレンテレフタレート基材フィルム（厚さ１２５μｍ）の一面に前記溶液をグラビアにより塗布し、１００℃で３０秒間乾燥させ、粒子が存在する部分の厚さが６μｍ、粒子が存在しない部分の厚さが４μｍの損傷防止層を有するシートを製造した。
【００４３】
前記シートの損傷防止層の反対側の面に、アクリル系紫外線硬化型樹脂９５重量部と光開始剤５重量部の混合物を塗布し、紫外線を照射した後、高さ２５μｍの二等辺三角形のプリズムを間隔５０μｍで並べた線形配列を形成させた光学フィルムを製造した。
【実施例２】
【００４４】
９０重量％のアクリルポリオール、１０重量部のイソシアネートを溶媒としてメチルエチルケトン３００重量部、トルエン２００重量部に溶解させた。ＰＭＭＡ粒子（平均粒径：５μｍ、単分散粒子）２０重量部と第４級アミン系帯電防止剤２重量部を前記溶液に分散させた。その後の工程は前記実施例１と同様に行い、光学フィルムを製造した。
【実施例３】
【００４５】
９０重量部のアクリルポリオール、１０重量部のイソシアネートを溶媒としてメチルエチルケトン３００重量部、トルエン２００重量部に溶解させた。ＰＭＭＡ粒子（平均粒径：５μｍ、単分散粒子）２０重量部と第４級アミン系帯電防止剤２重量部を前記溶液に分散させた。
【００４６】
その後、前記実施例１とは異なり、前記溶液をポリエチレンテレフタレートの基材フィルム（厚さ：１２５μｍ）の片面にグラビアにより塗布し、１００℃で３０秒間乾燥させた後、粒子が存在する部分の厚さが６μｍ、粒子が存在しない部分の厚さが２μｍとなる損傷防止層を有するシートを製造した。更に、前記シートの損傷防止層と反対側の面に、アクリル系紫外線硬化型樹脂９５重量部と光開始剤５重量部とを混合した溶液を塗布し、紫外線を照射した後、高さ２５μｍの二等辺三角形のプリズムを間隔５０μｍで並べた線形配列を形成させた光学フィルムを製造した。
【００４７】
［比較例１］
実施例１と同様のプリズム構造を基材フィルム上に設け、一方、損傷防止層を形成しないことを除き、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【００４８】
［比較例２］
３Ｍ（米国 ミネソタ・マイニング＆マニュファクチャリング）社から市販されている、線形プリズムの配列が形成された市販の透明プリズムシート（製品名：「ＢＥＦＩＩ」）を使用した。
【００４９】
以下に示す方法により、実施例及び比較例により得られた光学フィルムの特性を解析した。
【００５０】
（１）輝度（ｃｄ／ｃｍ２）
１７インチ液晶ディスプレイパネル用バックライトユニット（モデル名：ＬＭ１７０Ｅ０１、韓国 ヒソン電子社製）に、前記のプリズムシート２枚を直交方向に配置して積層させたものを組み込み、輝度計（モデル名：ＢＭ７、日本 ＴＯＰＣＯＮ社製）を用いて１３箇所の輝度を測定し、それらの平均値を求めた。
【００５１】
（２）表面抵抗
表面抵抗測定器（ＫＥＩＴＨＬＥＹ２３８、ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製）を用いて抵抗値を求めた。
【００５２】
（３）摩擦力
静／動摩擦係数を測定した。
【００５３】
（４）プリズム頂点の損傷
光学フィルム２枚を直交方向に配列して積層させた後、振動試験測定器で一定の衝撃を加えた。その後、走査型電子顕微鏡を用いて１ｃｍ２の範囲当たりの損傷したプリズムの個数を測定した。
【００５４】
結果を以下の表１に示す。
【表１】
【００５５】
表１に示すように、実施例１〜３により得られた光学フィルムにおいて、輝度が比較例１及び２と比較して高く、また表面抵抗も基準値１０１２以下であった。また、摩擦力係数も０．４以下を示し、比較例に比べて相対的にプリズムの損傷が少なくなることが予測された。実際にプリズム頂点の損傷が見られなかった。実施例３では、損傷防止層中の過度に大きい突出表面部による、プリズムの頂点の損傷が示唆された。
【００５６】
本発明に係る光学フィルムは、本発明の技術的思想の範囲内で様々な変形、応用が可能であり、上述した好適な実施例に限定されない。以上説明した本発明は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、種々の置換、変形及び変更を加え得ることは勿論であり、前記実施例及び添付図面に限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲及びその均等の範囲を含んで判断されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】一般的な液晶ディスプレイ装置の断面図を示す。
【図２】従来の技術に係る光学フィルムの斜視図を示す。
【図３】従来の技術に係る光学フィルムの他の斜視図を示す。
【図４】従来の技術に係る光学フィルムの光学的特性を説明するための図を示す。
【図５】本発明の第一の態様に係る光学フィルムの斜視図を示す。
【図６】本発明の第二の態様に係る光学フィルムの斜視図を示す。
【図７】本発明の光学フィルムを２枚直交させた状態で積層したときの断面図を示す。
【図８】本発明の光学フィルムをテーブル上に置いたときの断面図を示す。
【図９】従来の技術に係る光学フィルムを２枚直交させて積層したときの断面図を示す。
【図１０】本発明の実施例に係る光学フィルムの改善された光学的特性を説明するための図を示す。
【図１１】本発明の実施例に係る光学フィルムの改善された光学的特性を説明するための図を示す。
【符号の説明】
【００５８】
１０、２０、３０、４０ 光学フィルム
３１、４１ 基材層
３２、４２ 構造体層
３３、４３ 粒子
３４、４４ 損傷防止層
３５、４５ 光学構造体層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に用いられる光学フィルムに関するものであり、より詳しくは、液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットに用いられ、光源から液晶ディスプレイパネルに伝達される光の伝達効率を増加させることにより、画面に表示される画像の輝度をより増加させ、画面全体にわたって均一な良質の画像が得られるようにするための光学フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業社会が高度の情報化時代に進むにつれて、多様な情報を表示及び伝達するための媒体としての電子ディスプレイ装置の重要性は日増しに増大しつつある。従来、電子ディスプレイ装置としてＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）が使用されているが、設置空間上の制約が大きくて大型化が難しいという限界が存在した。そのため、ＬＣＤ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）及び有機電子蛍光（ＥＬ）などの多様なフラットディスプレイ装置に置き換えられつつある。特に液晶と半導体技術が組み合わされたＬＣＤは、薄く、軽いうえ、消費電力が低いという利点により、その構造及び製造技術が詳細に研究されてきた。ＬＣＤはこれまで、ノートブックコンピュータやデスクトップコンピュータのモニタ、携帯用個人通信装置（ＰＤＡ及び携帯電話）などの、中型・小型ディスプレイ装置に使用されてきたが、最近では大型化されており、ＨＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）ＴＶを含む大型ＴＶにも応用されている。ディスプレイの代名詞であったＣＲＴを代替し得る新しいディスプレイ装置として脚光を浴びている。
【０００３】
ＬＣＤ装置は、液晶自体が発光をすることができないため、装置の背面に別途光源を設置し、各画素毎に液晶を通過する光の強度を調節して階調（ｃｏｎｔｒａｓｔ）を実現する。これをより具体的に考察すると、液晶ディスプレイ装置は、液晶物質の電気的特性を用いて光の透過率を調節する装置であるが、装置の背面の光源ランプから発光した光を各種機能性光学フィルムまたはシートを通過させて均一度と方向性を制御し、更にそのように制御された光をカラーフィルタを通過させて赤、青、緑（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の色相を実現するのに用いられる。更に、ＬＣＤ装置は電気的な方法によって各画素の階調を制御して画像を実現する間接発光方式のディスプレイ装置である。例えば、光源である発光ダイオードは、液晶ディスプレイ装置の輝度及び均一度などの画質を決定する上で重要である。
【０００４】
前記発光ダイオードは、例えばバックライトユニット（ＢＬＵ）として用いられている。図１は一般的な従来の技術のバックライトユニットの構成を示す。図１に示すように、バックライトユニット１は、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）などの光源２ａを使用し、前記光源２ａから放出される光を、導光板２ｄ、拡散シート２ｅ及びプリズムシート２ｆ、２ｇの順で通過させて液晶パネル３に到達させる。バックライトユニット１において、導光板２ｄは、光源から放出される光を平面型液晶パネル３の全面に分布されるように伝達する機能を果たし、拡散シート２ｅは、画面全面にわたって均一な光強度が得られるようにする機能を果たす。プリズムシート２ｆ、２ｇは、拡散シート２ｅを通過する多様な方向の光線を、画像を認識するのに適した視野角（θ）の範囲内に収める光経路制御機能を果たす。また、導光板２ｄの下部には反射板２ｃが備えられ、最適の経路から逸脱して液晶パネルに伝達し得なかった光をさらに反射させて再利用し、それにより光の利用効率が増加する。
【０００５】
プリズムシート２ｆ、２ｇは、拡散シート２ｅを通過して多様な方向に拡散した光の経路を制御することにより、ディスプレイ装置の正面輝度が増大し、画面の正面に位置するユーザーにとって、より明るくて鮮明な画像を実現させる。
【０００６】
特許文献１、２、３、４及び５には、線形配列された複数のプリズム構造を片面に有する光学フィルムまたはシートが開示されている。図２では一般的な従来の技術のプリズムシート１０の構成を示す。図２に示すように、従来の技術のプリズムシート１０は、透明な材料からなり、片面に規則的なプリズム１２の配列を持つ。前記プリズム１２としては、図２に示すような線形のものが形成され得る。または図３に示すような角錐構造２２のものも使用可能である。加えて、前記プリズムの形状及び構造を変更した多様な構成が提案されている。
【０００７】
図４は従来の技術のプリズムシート１０の光経路制御機能を説明するための図である。図４に示すように、プリズムシート１０の下端から入射した光は、その入射角α１に応じて、屈折されて上方に向かう経路を持つ経路Ａの光、または全反射されてさらに下方に向かう経路を持つ経路ＢまたはＣの光に分割される。経路ＢまたはＣの光は前記図１の反射板２ｃを経て再度反射されて再活用されるか、または所望の視野角（θ）から外れて液晶パネルで利用されずにロスとなる。
【０００８】
図２の線形配列された複数のプリズム構造１２を持つ光学フィルムは、１枚の場合より、２枚を積層することにより、正面方向への光経路制御効果をさらに高めることができる。例えば、２枚のプリズムシートが直交するようにまたは一定の角度で配向されるように位置させることにより行われる。特許文献６には、プリズムシートとして使用可能な２枚重ねの光学フィルムが開示されている。最近では、図１に示すように、プリズムシート２枚（２ｆ及び２ｇ）を、（プリズムの並びが）直角になるように配置して使用することが一般的である。前記特許文献６に記載の光学フィルムには、片面に複数の二等辺プリズムが線形配列されており、他方の面には平滑面を有し、前記二等辺プリズムの直角側の面は前記平滑面と約４５°の角度を成すようになっている。図１に示すように、前記プリズムシート２枚が、（プリズムの並びが）直角になるように配置され、積層されることにより、分極性および正面輝度増加を実現する。
【０００９】
ポリエステル及びポリカーボネートにより構成される透明フィルム上に塗布された透明な硬化型樹脂層にプリズム構造を形成することにより、前記光学フィルムはロールまたは大面積シートの形状に製造され、装置への装着に適した大きさ及び形状に切断され、これを液晶ディスプレイ装置のバックライトユニットフレームに２枚の配列方向が、（プリズムの並びが）直角になるよう取り付けられる。この際、積層された２枚のプリズムフィルムは、上側の層の平滑面と下側の層のプリズムの頂点とが接する形で存在する。
【００１０】
ところが、前記２枚のプリズムシートを積層する場合、製造時または液晶ディスプレイ装置使用時の衝撃または振動によってプリズムの構造が磨耗し得る。更に下部シートのプリズムの頂点部分との接触によって上部シートの平滑面に傷（スクラッチ）が生じ得る。また、フィルムを製造する際に生じる、表面とフィルム積載装置との摩擦、及びそれぞれ積載された光学フィルムを分離するときのプリズムフィルム間の摩擦によって、プリズム構造の損傷が発生し得る。特に平滑面は損傷が生じやすい。
【００１１】
プリズムフィルムに一般に使用されている材料、例えばポリエチレンエステルテレフタレートまたはポリカーボネートは、その表面硬度が相対的に低いため、顕著な損傷を生じさせる。また、搬送または組立工程中に発生する摩擦による静電気のため、平滑面に異物が付着する可能性が高い。このようにプリズム構造または平滑面の損傷、または異物付着により、光伝達の際に不均一な模様または画像が形成される。それにより、均一で鮮明な画面が得られなくなり、不良率が高くなる。
【特許文献１】米国特許第２，２４８，６３８号明細書
【特許文献２】米国特許第４，４９７，８６０号明細書
【特許文献３】米国特許第４，８０５，９８４号明細書
【特許文献４】米国特許第４，９０６，０７０号明細書
【特許文献５】韓国特許出願第１９８６−０００９８６８号明細書
【特許文献６】米国特許第４，５４２，４４９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は前述のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、プリズムシートとして使用可能な、改善された構造を有する透過性光学フィルムを提供することであり、それにより、外部の衝撃、振動及び摩擦による光学フィルムのプリズム構造の損傷及び背面の損傷を防止し、また、摩擦による静電気による異物付着を防止することである。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、前方輝度などの光学的特性を共に改善することが可能な光学フィルムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するための本発明は、光学フィルム、特に透明な重合体材料からなるシートであり、複数の三次元構造が繰り返しで形成されている第１表面および前記第１表面の反対側の第２表面を持つ光学構造体層と；前記第２表面上に形成され、透明な重合体材料からなり、そこに有機物または無機物からなる複数の球状粒子が分散された損傷防止層；とを含み、前記損傷防止層上に、前記有機物または無機物からなる球状粒子により形成される、前記透明な重合体材料から突出した突出表面部を有する光学フィルムに関する。
【００１５】
前記光学構造体層は、平坦なシートとして形成され、前記光学構造体層の第２表面を構成する基材層と、前記基材層に接し、硬化型樹脂からなり、前記光学構造体層の第１表面を構成する構造体層とを含むのが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、粒子が散布された損傷防止層を有する光透過性光学フィルムが提供され、それにより、既存のプリズムシートに元来備わる機能を発揮しながら、製造過程中の摩擦、衝撃及び振動や、フィルム２枚を積層して使用するときの接触によって発生する表面損傷を防止することができる。
【００１７】
前記フィルムの背面に存在する、損傷防止層上の粒子による突出部により、積層した光学フィルム上の接触面が減少するため、摩擦を減少させることができ、静電気の発生を軽減することができる。粒子を有する損傷防止層に更に帯電防止剤を添加することにより、静電気の発生をさらに減少させることができる。それにより、異物付着による画質不良を改善することが可能となる。
【００１８】
また、前記光学フィルムの背面の損傷防止層に存在する前記粒子によって光経路が制御され、前方輝度を向上させることができる。
【００１９】
したがって、前記のように製造されたプリズムフィルムは、不良率が減少し、液晶ディスプレイ装置に組み立てられる際の光学フィルムの損傷または異物付着が防止され、均一且つ良好な画質が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、図中に符号が記載されているが、同じ番号の符号は他の図においても同じまたは同様の構成要素を示すものとして使用される。
【００２１】
図５は本発明の第一の実施形態に係る光学フィルムの構造を示す。図５に示すとおり、プリズムシート３０は、その片面に集光及び輝度増加のための二等辺三角形のプリズムが複数線形に横並びで配列した光学構造体層３５、およびもう片方の面には損傷防止層３４を含むことを特徴とする。例えば、損傷防止層３４内には有機物または無機物の粒子３３が分散して存在している。
【００２２】
図６は本発明の第二の実施形態に係る光学フィルムの構造を示す。図６に示すとおり、プリズムシート４０は、図５の構造とは異なり、その片面に四角錐構造の規則的な配列を有する光学構造体層４５を含むことを特徴とする。光学構造体層３５または４５の片面に形成された構造としては、図５に示すような複数の二等辺三角形プリズムの線形配列または図６に示すような四角錐の線形配列以外にも、円錐プリズム、半球形プリズム、非球形プリズム（例えば、五角形、六角形、八角形、卵形など）の配列のような多様な配列も含まれる。
【００２３】
光学構造体層３５または４５は、平坦なシートとして形成された基材層３１または４１と、前記基材層３１または４１に接触した構造体層３２または４２とを含む。基材層３１または４１と構造体層３２または４２は、それぞれ少なくとも一つの層において個々に形成されてもよい。あるいは、基材層３１または４１と構造体層３２または４２を別々にせずに、光学構造体層３５または４５が一体的に形成されてもよい。フィルムの機械的強度及び製造工程の便宜性を考慮し、基材層３１または４１、および前記基材層の上に硬化型樹脂からなる構造体層３２または４２を形成した構造をとることが望ましい。
【００２４】
この場合、使用可能な基材層３１または４１は、光透過性の高いプラスチック材料であればいかなるものによっても製造可能である。例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリスチレン、エポキシ樹脂などが使用可能である。これらの材料のうち、特にポリカーボネートまたはポリエチレンテレフタレートが望ましい。基材層３１または４１の材料は、その上部に構造体層３２または４２として形成される硬化型樹脂に対する接着力を有し、高い光透過性を有し、表面の平滑度が均一で局部的な輝度のバラツキがないことが必要である。
【００２５】
更に、前記基材層３１または４１の厚さは、１０〜１０００μｍの範囲内である。基材層３１または４１の厚さが１０μｍ以下の場合には機械的強度及び熱安定性が減少する。一方、基材層３１または４１の厚さが１０００μｍ以上の場合にはフィルムの柔軟性が低下し、且つ透過光の損失が発生し得る。特に、基材層３１または４１の厚さは２５〜５００μｍの範囲が望ましい。
【００２６】
透明なプラスチックにより形成される基材層３１または４１上に、構造体層３２または４２が形成される。なお、左記構造体層は、光学構造体の配列により構成され、基材層３１または４１を形成する材料よりも屈折率の高い透明な硬化型樹脂を用いることにより、正面輝度を上昇させることが可能となる。
【００２７】
上述したように、構造体層３２または４２には多様な形状を持つ光学的構造の配列が含まれ、例えば、図５より明らかなように、小型の二等辺三角形のプリズムが線形に並んで配列しているものが挙げられる。この際、プリズム構造の上部の頂角（三角プリズムの両側面が成す角度）をαとするとき、αは２０〜１４０°範囲の値で規定される。二等辺三角形のプリズムの頂角（α）により前方輝度と視野角内の光強度分布などの光学的特性が変化するため、前記プリズムの頂角は８０〜１００°の範囲であることが望ましい。前記プリズムの頂点の角度が８０°未満の場合には、集光により前方輝度は良好になるが、視野角内の光強度分布が不良となる。一方、三角プリズムの頂点の角度が１００°を超える場合には、視野角内の光強度分布は良好となるが、前方輝度が低くなる。したがって、プリズムの頂角は８５〜９５°の範囲であることが更に望ましい。
【００２８】
構造体層３２または４２を形成する材料としては、紫外線硬化型樹脂または熱硬化型樹脂を含む高分子樹脂が使用でき、例えば、不飽和脂肪酸エステル、芳香族ビニル化合物、不飽和脂肪酸及びその誘導体、不飽和二塩基酸（ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｄｉｂａｓｉｃ ａｃｉｄ）及びその誘導体、メタクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物などが挙げられる。更に、構造体層３２または４２を形成する材料の屈折率は、基材層３１または４１を形成する材料の屈折率より高いことが望ましい。なぜなら、基材層３１または４１の屈折率が高い場合、基材層３１または４１の背面から入射した光の一部が構造体層３２または４２との接合面で全反射され、それによりプリズム構造に入射できなくなるからである。
【００２９】
損傷防止層３４または４４は、光学構造体層３５または４５の下部に形成される。損傷防止層３４または４４は、そこに散布された粒子３３または４３によって形成される表面の突出部を有する。左記突出部は、処理装置中の物体の表面、または光学フィルムの積載中または保管中に、または光学フィルムを他の部品と組み立てる工程中に、積層された他の光学フィルムとの接触面積を減らす機能を発揮する。それにより、１枚ずつの分離、移動または組立工程中に発生しうる表面の損傷を防止する。
【００３０】
すなわち、バックライトユニット内で２枚の光学フィルムを積層して使用する場合、図９に示す従来の技術のように、ある光学フィルムのプリズムの頂点と他の光学フィルムの平滑面が直接接触するのではなく、ある一枚の損傷防止層３４または４４に存在する突出表面部が他の光学フィルムと接触し、また前記粒子の使用によりそれがクッションとして機能する。前記方法においては、プリズム構造が形成された面におけるプリズム構造の頂点部分の損傷、またはその反対面の表面の損傷が、それを防止する前記構造によって防止される。図７では、本発明において、２枚の光学フィルム３０および３０’を積層した場合における接触面積の減少による損傷防止効果を示している。また、図８では、光学フィルムをテーブル上に置いた場合における接触面積の減少による損傷防止効果を示している。
【００３１】
本発明の損傷防止層３４または４４は、透明な有機バインダ樹脂中に有機物または無機物からなる粒子を散布させることにより形成される。前記バインダ樹脂としては、基材層３１または４１を形成する材料との接着性が良く、且つ粒子との相溶性が良い樹脂、すなわち粒子が樹脂に均一に散布して分離されるか、または沈殿し難いものが使用されることが望ましい。
【００３２】
前記バインダ樹脂としては、アクリル系樹脂、例えば不飽和ポリエステル、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｎ−ブチルメチルメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、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、ヒドロキシエチルアクリレート、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、エチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレートの重合体、共重合体もしくは三元共重合体、またはウレタン系、エポキシ系、メラミン系樹脂などが挙げられる。耐熱性、耐磨耗性、接着性を高めるためには、硬化剤が用いられ、それにより、硬い樹脂のフィルムを得ることができる。
【００３３】
損傷防止層３４または４４を形成するためにバインダ樹脂に分散させる粒子は、多様な有機物または無機物の粒子により構成される。使用される有機物の粒子としては、典型的にはメチルメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、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、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、エチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート重合体などのアクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、アクリル−オレフィン共重合体、単独重合体の粒子を他の種類の単量体で覆うことにより製造される多層多成分系粒子などの有機物の粒子が挙げられる。
【００３４】
無機物の粒子も使用可能であり、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタニウム、酸化ジルコニウム、フッ化マグネシウムなどの無機系粒子が使用可能である。上述した有機物の粒子及び無機物の粒子は、単に例示的なものに過ぎず、それらに限定されるものではない。更に、本発明の目的を達成することが可能な限り、当業者に公知の他の材料も使用可能である。このような材質変更も、本発明の技術的思想の範疇に含まれる。
【００３５】
損傷防止層に散布される粒子の大きさ（粒径）は、損傷防止層の厚さによって異なるが、０．１〜２０μｍである。粒子が過度に大きい場合には、損傷防止層の存在する突出表面部によりプリズムの頂点が損傷するおそれがある。逆に、粒子が過度に小さい場合には、損傷防止効果を発揮することが困難となる。０．１〜１５μｍの範囲内の粒径の粒子を使用するのが望ましい。また、粒子は単分散（ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ）の粒径分布であることが望ましい。粒子の粒径の分散が過度に大きければ、損傷防止層３４または４４の表面の突出部位の高さがその位置によって異なり、構造的、光学的均一性を損なうおそれがある。したがって、平均粒径からの標準偏差が小さい粒子を使用するのが望ましい。
【００３６】
光学フィルムの損傷防止層３４または４４において、粒子は、その密度が高過ぎず、また前記損傷防止層内に埋め込まれても望ましくない。図５、６、７、８、１０及び１１に概略的に示されているように、粒子は、損傷防止層３４または４４において、過度に稠密に分散されないことが望ましい。粒子の密度が過度に高い場合には、局部的に多数の粒子が凝集したり、配列された粒子上に他の粒子が重なってしまう。したがって、粒子と粒子との間には一定の空間が存在しなければならない。すなわち、粒子は、基材層上で蒸着（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程により形成されたフィルムの初期状態と類似のアイランド構造、または単層（ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）構造を取る状態で形成されることが望ましい。
【００３７】
したがって、前記のような典型的な構造を使用することが望ましいため、粒子の粒径分布は、粒子が配置されていない部分の損傷防止層３４の厚さを考慮の上で限定される。図１０及び図１１では、損傷防止層３４内における粒子の分散状態を例示している。図１０では、粒子３３が損傷防止層３４内で基材層３１の下部に前記アイランド構造を形成している状態が示されている。図１０の如く、バインダ樹脂は、損傷防止層３４における粒子による突出表面部を前記バインダ樹脂が覆う形で薄膜として形成される。更に、図１１に示すように、バインダ樹脂の外部に粒子の一部が露出していることもある。損傷防止層３４上の異なる位置において、図１０及び図１１のような構成が同一の光学フィルム上で同時に現われることもある。損傷防止層３１上の突出部の高さｈが過度に大きい場合には、突出部によってプリズムの頂点の損傷をもたらすおそれ、または離脱もしくは破損が発生するおそれがある。したがって、突出部の厚さｈは粒子の粒径の５０％を超えないようにするのが望ましい。理想的な粒子の分散状態とするためには、粒子が配置されていない部分の損傷防止層３４の厚さｆが粒子の粒径の５０％以上１００％未満の範囲にあることが望ましい。損傷防止層３４の厚さが過度に大きくなると、粒子３３が完全に埋め込まれ、本発明において意図したような突出部が形成され難く、粒子のアイランド構造または単層構造が得られ難くなる。損傷防止層３４の厚さは、塗布組成物中のバインダ樹脂含量の調節、及び粒子が中に分散されたバインダ樹脂の塗布量の調節により調節可能である。
【００３８】
上述した損傷防止層３４の構造を得るためには、粒子を分散させたバインダ樹脂を基材層３１の下部に塗布する。例えば、有機物または無機物の粒子が有機バインダ１００重量部当たり０．１〜１００重量部を使用することが望ましい。有機物または無機物の粒子の使用量が多くなると、それが有機物の粒子の場合には光拡散がなされて前方輝度を弱化させ、またそれが無機物粒子の場合には光が粒子の表面で反射または吸収されて前方輝度を弱化させることにより、光利用効率が減少する。前記のアイランド構造または単層構造を容易に形成させるためには、無機物または有機物の粒子を前記有機バインダ１００重量部当たり１〜５０重量部使用することが望ましい。それにより、前記粒子のアイランド構造または単層構造によって光の散乱または拡散を最小化し、十分な前方輝度を得ることができる。
【００３９】
また、本発明で使用される粒子は、１．４〜１．５の範囲の屈折率を持つことが望ましい。粒子の屈折率が過度に高ければ、図１０及び図１１の場合において粒子を通過する光が粒子とバインダ樹脂層との境界で全反射されて前方輝度を弱化させる。図１０及び図１１に示すように、本発明の粒子配置は、基材層３１に入射する光の経路に影響して前方輝度の改善に寄与することができる。特に、基材層３１に入射する光において、図１に示すようなバックライトユニットの一般的な構造を考慮するとき、フィルムに対して垂直の付随光が多く存在する。図４に示した従来の光学フィルムの場合、フィルムに対して垂直に入射する付随光Ｃは、プリズムの表面にて全反射されて逆戻りし、さらに反射板２ｃから再度反射されて拡散シート２ｅを通過する。そのようにして光強度の損失が生じる。しかしながら、本発明の場合は、図１０及び図１１に示すように、散布された粒子によってフィルムに対して垂直に入射する付随光Ｄ、Ｅの経路が変化し、プリズムの表面から全反射されなくなる。以上より、本発明における粒子の散布により前方輝度が増加することが示唆される。
【００４０】
また、本発明の損傷防止層３４は、バインダ樹脂と粒子に加え、バックライトユニットの製造過程で塵または不純物の混入を防止する帯電防止剤を含んでもよい。帯電防止剤を使用すると静電気の発生が減少し、それにより異物の付着を防止し、画質の質を向上させることができる。帯電防止剤としては、例えば第４級アミン系、陰イオン系、陽イオン系、非イオン系、フッ化物（ｆｌｕｏｒｉｄｅ）系材料などが挙げられる。
【００４１】
以下、好適な実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。下記実施例は本発明の技術思想をさらに明確にするためのもので、本発明の技術思想の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００４２】
９０重量部のアクリルポリオール（ａｃｒｙｌｉｃ ｐｏｌｙｏｌ）、１０重量部のイソシアネートをメチルエチルケトン３００重量部、トルエン２００重量部に溶解させた。ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）粒子（平均粒径５μｍ、単分散粒子）１０重量部と第４級アミン系帯電防止剤２重量部を前記溶液に分散させた。その後、ポリエチレンテレフタレート基材フィルム（厚さ１２５μｍ）の一面に前記溶液をグラビアにより塗布し、１００℃で３０秒間乾燥させ、粒子が存在する部分の厚さが６μｍ、粒子が存在しない部分の厚さが４μｍの損傷防止層を有するシートを製造した。
【００４３】
前記シートの損傷防止層の反対側の面に、アクリル系紫外線硬化型樹脂９５重量部と光開始剤５重量部の混合物を塗布し、紫外線を照射した後、高さ２５μｍの二等辺三角形のプリズムを間隔５０μｍで並べた線形配列を形成させた光学フィルムを製造した。
【実施例２】
【００４４】
９０重量％のアクリルポリオール、１０重量部のイソシアネートを溶媒としてメチルエチルケトン３００重量部、トルエン２００重量部に溶解させた。ＰＭＭＡ粒子（平均粒径：５μｍ、単分散粒子）２０重量部と第４級アミン系帯電防止剤２重量部を前記溶液に分散させた。その後の工程は前記実施例１と同様に行い、光学フィルムを製造した。
【実施例３】
【００４５】
９０重量部のアクリルポリオール、１０重量部のイソシアネートを溶媒としてメチルエチルケトン３００重量部、トルエン２００重量部に溶解させた。ＰＭＭＡ粒子（平均粒径：５μｍ、単分散粒子）２０重量部と第４級アミン系帯電防止剤２重量部を前記溶液に分散させた。
【００４６】
その後、前記実施例１とは異なり、前記溶液をポリエチレンテレフタレートの基材フィルム（厚さ：１２５μｍ）の片面にグラビアにより塗布し、１００℃で３０秒間乾燥させた後、粒子が存在する部分の厚さが６μｍ、粒子が存在しない部分の厚さが２μｍとなる損傷防止層を有するシートを製造した。更に、前記シートの損傷防止層と反対側の面に、アクリル系紫外線硬化型樹脂９５重量部と光開始剤５重量部とを混合した溶液を塗布し、紫外線を照射した後、高さ２５μｍの二等辺三角形のプリズムを間隔５０μｍで並べた線形配列を形成させた光学フィルムを製造した。
【００４７】
［比較例１］
実施例１と同様のプリズム構造を基材フィルム上に設け、一方、損傷防止層を形成しないことを除き、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【００４８】
［比較例２］
３Ｍ（米国 ミネソタ・マイニング＆マニュファクチャリング）社から市販されている、線形プリズムの配列が形成された市販の透明プリズムシート（製品名：「ＢＥＦＩＩ」）を使用した。
【００４９】
以下に示す方法により、実施例及び比較例により得られた光学フィルムの特性を解析した。
【００５０】
（１）輝度（ｃｄ／ｃｍ２）
１７インチ液晶ディスプレイパネル用バックライトユニット（モデル名：ＬＭ１７０Ｅ０１、韓国 ヒソン電子社製）に、前記のプリズムシート２枚を直交方向に配置して積層させたものを組み込み、輝度計（モデル名：ＢＭ７、日本 ＴＯＰＣＯＮ社製）を用いて１３箇所の輝度を測定し、それらの平均値を求めた。
【００５１】
（２）表面抵抗
表面抵抗測定器（ＫＥＩＴＨＬＥＹ２３８、ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製）を用いて抵抗値を求めた。
【００５２】
（３）摩擦力
静／動摩擦係数を測定した。
【００５３】
（４）プリズム頂点の損傷
光学フィルム２枚を直交方向に配列して積層させた後、振動試験測定器で一定の衝撃を加えた。その後、走査型電子顕微鏡を用いて１ｃｍ２の範囲当たりの損傷したプリズムの個数を測定した。
【００５４】
結果を以下の表１に示す。
【表１】
【００５５】
表１に示すように、実施例１〜３により得られた光学フィルムにおいて、輝度が比較例１及び２と比較して高く、また表面抵抗も基準値１０１２以下であった。また、摩擦力係数も０．４以下を示し、比較例に比べて相対的にプリズムの損傷が少なくなることが予測された。実際にプリズム頂点の損傷が見られなかった。実施例３では、損傷防止層中の過度に大きい突出表面部による、プリズムの頂点の損傷が示唆された。
【００５６】
本発明に係る光学フィルムは、本発明の技術的思想の範囲内で様々な変形、応用が可能であり、上述した好適な実施例に限定されない。以上説明した本発明は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、種々の置換、変形及び変更を加え得ることは勿論であり、前記実施例及び添付図面に限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲及びその均等の範囲を含んで判断されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】一般的な液晶ディスプレイ装置の断面図を示す。
【図２】従来の技術に係る光学フィルムの斜視図を示す。
【図３】従来の技術に係る光学フィルムの他の斜視図を示す。
【図４】従来の技術に係る光学フィルムの光学的特性を説明するための図を示す。
【図５】本発明の第一の態様に係る光学フィルムの斜視図を示す。
【図６】本発明の第二の態様に係る光学フィルムの斜視図を示す。
【図７】本発明の光学フィルムを２枚直交させた状態で積層したときの断面図を示す。
【図８】本発明の光学フィルムをテーブル上に置いたときの断面図を示す。
【図９】従来の技術に係る光学フィルムを２枚直交させて積層したときの断面図を示す。
【図１０】本発明の実施例に係る光学フィルムの改善された光学的特性を説明するための図を示す。
【図１１】本発明の実施例に係る光学フィルムの改善された光学的特性を説明するための図を示す。
【符号の説明】
【００５８】
１０、２０、３０、４０ 光学フィルム
３１、４１ 基材層
３２、４２ 構造体層
３３、４３ 粒子
３４、４４ 損傷防止層
３５、４５ 光学構造体層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の三次元構造が繰り返し形成されるように構造化された第１表面と、前記第１表面の反対側の第２表面とを持つ、透明な重合体材料からなるシート状の光学構造体層と、
前記第２表面上に形成され、透明な重合体材料からなり、有機物または無機物からなる複数の球状粒子が分散された損傷防止層、
とを含み、前記損傷防止層上に、前記有機物または無機物からなる球状粒子により形成される、前記透明な重合体材料から突出した突出表面部を有することを特徴とする、光学フィルム。
【請求項２】
前記光学構造体層が、
平坦なシートとして形成され、前記光学構造体層の第２表面を構成する基材層、及び
前記基材層と接し、硬化性樹脂により形成され、前記光学構造体層の第１表面を構成する構造化層、
とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光学構造体層の第１表面の前記三次元構造が、二等辺三角形のプリズムが平行に並んだ線形配列、四角錐プリズムの配列、円錐プリズムの配列、半球状プリズムの配列及び非球状プリズムの配列の中からなる群から選ばれるいずれか一つであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基材層が、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンおよびエポキシ樹脂よりなる群から選ばれるいずれか一つからなることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記球状粒子が、損傷防止層において単分散粒子であって、平均粒径が０．１〜１５μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記球状粒子が、アクリル系、オレフィン系、アクリル−オレフィン系共重合体および多層多成分系粒子からなる群から選ばれるいずれか一つであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記球状粒子が、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタニウム、酸化ジルコニウム及びフッ化マグネシウムからなる群から選ばれるいずれか一つであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記損傷防止層に存在する前記球状粒子の重量が、前記透明な重合体材料の重量に対し２０％未満で使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記損傷防止層に存在する前記突出表面部の高さが、前記球状粒子の粒径の５０％未満であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記球状粒子が、屈折率１．４〜１．５の材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記損傷防止層の前記突出表面部を除いた平坦な部分の厚さが、前記粒子の粒径の５０％以上１００％未満であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記損傷防止層に存在する前記球状粒子が、前記損傷防止層内で単層構造を形成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記損傷防止層が、帯電防止剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記帯電防止剤が、第４級アミン系材料、陰イオン系材料、陽イオン系材料、非イオン系材料及びフッ化物系材料からなる群から選ばれるいずれか一つであることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１】
複数の三次元構造が繰り返し形成されるように構造化された第１表面と、前記第１表面の反対側の第２表面とを持つ、透明な重合体材料からなるシート状の光学構造体層と、
前記第２表面上に形成され、透明な重合体材料からなり、有機物または無機物からなる複数の球状粒子が分散された損傷防止層、
とを含み、前記損傷防止層上に、前記有機物または無機物からなる球状粒子により形成される、前記透明な重合体材料から突出した突出表面部を有することを特徴とする、光学フィルム。
【請求項２】
前記光学構造体層が、
平坦なシートとして形成され、前記光学構造体層の第２表面を構成する基材層、及び
前記基材層と接し、硬化性樹脂により形成され、前記光学構造体層の第１表面を構成する構造化層、
とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光学構造体層の第１表面の前記三次元構造が、二等辺三角形のプリズムが平行に並んだ線形配列、四角錐プリズムの配列、円錐プリズムの配列、半球状プリズムの配列及び非球状プリズムの配列の中からなる群から選ばれるいずれか一つであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基材層が、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンおよびエポキシ樹脂よりなる群から選ばれるいずれか一つからなることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記球状粒子が、損傷防止層において単分散粒子であって、平均粒径が０．１〜１５μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記球状粒子が、アクリル系、オレフィン系、アクリル−オレフィン系共重合体および多層多成分系粒子からなる群から選ばれるいずれか一つであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記球状粒子が、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタニウム、酸化ジルコニウム及びフッ化マグネシウムからなる群から選ばれるいずれか一つであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記損傷防止層に存在する前記球状粒子の重量が、前記透明な重合体材料の重量に対し２０％未満で使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記損傷防止層に存在する前記突出表面部の高さが、前記球状粒子の粒径の５０％未満であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記球状粒子が、屈折率１．４〜１．５の材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記損傷防止層の前記突出表面部を除いた平坦な部分の厚さが、前記粒子の粒径の５０％以上１００％未満であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記損傷防止層に存在する前記球状粒子が、前記損傷防止層内で単層構造を形成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記損傷防止層が、帯電防止剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記帯電防止剤が、第４級アミン系材料、陰イオン系材料、陽イオン系材料、非イオン系材料及びフッ化物系材料からなる群から選ばれるいずれか一つであることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２００７−５２９７８０（Ｐ２００７−５２９７８０Ａ）
【公表日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０３８４２（Ｐ２００７−５０３８４２）
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００５／０００７９５
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９１０６３
【国際公開日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（５９７１１４６４９）コーロン インダストリーズ インク (99)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００５／０００７９５
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９１０６３
【国際公開日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（５９７１１４６４９）コーロン インダストリーズ インク (99)
【Ｆターム（参考）】
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