JP2005043493A - Optical functional sheet for display - Google Patents

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JP2005043493A
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Hiromitsu Takahashi
宏光 高橋
Shigeru Aoyama
滋 青山
Motoyuki Suzuki
基之 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical functional sheet which permits surface fabrication and lamination to another functional sheets, has a flat surface shape, can exhibit a beam-condensing function by the internal form, can simultaneously condense the light spreading in the vertical direction of a screen and the light in the lateral direction thereof with one sheet and has high front luminance and a wide angle of view. <P>SOLUTION: The optical functional sheet for display is alternately arrayed with light scattering layers and transparent layers which do not substantially scatter light in the plane direction of the sheet, in which the value of L/a1 ranges from 0.4 to 2 and the value of L/a2 ranges from 0.4 to 2 when the array pitches of the light scattering layers corresponding to the vertical and lateral directions of the screen at the time of installing the display are respectively defined as a1 and a2 and the length in the film thickness direction of the light scattering layers is defined as L. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種ディスプレイに付設される集光材において、中でも液晶ディスプレイにおけるバックライト用途において好適に用いられるディスプレイ用光学機能性シートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯機器をはじめ、ノートパソコン、モニター、テレビなど、あらゆる用途において様々な原理を応用したディスプレイが用いられている。中でも液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、携帯機器用の小画面製品から、モニターやテレビなどの大画面製品に至るまで幅広く用いられている。ＬＣＤでは、偏光板に挟まれた液晶素子に画面裏側から均一に光を照射するために、面光源であるバックライトを画面裏側に設けることにより画像表示を行っている。
【０００３】
ＬＣＤに用いられるバックライトは大きく２種類に分類され、（１）透明なアクリル板等を加工した導光板を用い、その側面に配置された蛍光管から光線を入射し、導光板に刻まれた散乱ドットの作用を用いて面状に光線を広げつつ、観察方向に光を取り出すサイドライト型と、（２）導光板を用いず、画面の真下に直接単数または複数の蛍光管を並べる直下型とがある。それぞれの特徴を活かし、サイドライト型は小型および薄型化への対応が、また直下型は大型化への対応が容易なタイプである。
【０００４】
これらバックライトには、単に画面裏側から光を入射する機能だけではなく、画面全体を均一に、しかも明るく光らせる性能が求められる。この要求を満たすため、バックライトには通常、拡散シートやプリズムシートといった光学機能性シートが組み込まれている。
【０００５】
バックライトに組込まれる拡散シートは以下のように機能する。
サイドライト型バックライトの場合、画面に対し側面から光線が入射するために導光板からの光は画面水平方向に偏った分布を持ち、また、画面方向に取り出すために導光板に刻まれている散乱ドットによる輝度ムラも観察される。よって、光線の出射分布を均等化し、導光板に刻まれたドットの陰を隠蔽するために、拡散シートを導光板上に重ねることが行われている。このサイドライト型バックライト用の拡散シートには、例えば、ポリエステル樹脂などの透明基材上に、透明樹脂と架橋粒子や無機粒子などからなる拡散成分を含有した光拡散層が形成された構造をもつもの等が用いられる（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また、直下型バックライトの場合、画面真下に蛍光管が設置されているため、蛍光管の形状に対応した輝度ムラが顕著に現れる。よって、蛍光管像を隠蔽し、光線の出射分布を均等化させるために、拡散シートを蛍光管上側に配置することが行われる。この直下型バックライト用の拡散シートには、例えば、メタクリル樹脂などの透明樹脂とシリコーン樹脂粒子等の拡散成分を、射出成形法や押出成形法を用いて練り混んでシート成形したもの等が用いられる（例えば、特許文献２）。
【０００７】
また、プリズムシートは以下のように機能する。
プリズムシートは、通常拡散シート上に重ねられて用いられ、拡散シートによって均等化された光を、このプリズムシートによって画面正面方向に集光（指向化）し、正面の輝度を向上させる機能を有する（例えば、特許文献３）。プリズムシートは、断面が三角形のプリズム列を多数平行に配列した構造のシートである。表面のプリズム形状の設計によって、ある一定角度範囲で入射した光線を効率よく画面正面方向に屈折させ、その範囲外の光を導光板側にはね返し再度反射させるリサイクルの原理により高い輝度向上効果を得るものである。
【０００８】
また、特に高い輝度が必要な場合には２枚のプリズムシートを該プリズム列が直交するように重ねあわせて用いられる。このような重ね合わせをすることにより、まず一枚目で画面上下又は左右のいずれか一方に広がる光を正面方向に集め、次いで残りの一方向の光を正面方向に集光することで輝度をさらに増強させているのである。
【０００９】
しかしながら、このプリズムシートでは、一枚で画面上下左右の二次元方向を同時に集光することはできず、輝度を向上させるためには上記のように２枚のプリズムシートを重ねあわせて使用せざるを得ない。
【００１０】
さらに、プリズムシート表面のプリズム列は非常に微細で頂角の尖った構造であるため、その製造時や取り扱い時に表面を傷つけやすく、傷つき欠点が輝点となって画質が低下するといった問題点がある。
【００１１】
さらにまた、表面の凹凸を利用して性能を発揮するプリズムシートの場合には、表面塗布・貼合わせなどの表面加工によってさらなる性能・効率の向上や薄型・軽量化などを図ることが不可能である。
【００１２】
そこで、プリズムシートと同様に画面正面方向への集光機能を発現し輝度を高めるための光学機能性シートが提案されている。この光学機能性シートの例としては、散乱性をもつ突起を間隔をあけて配置した光学シートや（例えば、特許文献４）、フィルム面方向に透明層と拡散層とが交互配列した光学機能性フィルム（例えば、特許文献５）などが挙げられる。プリズムシートの場合には、その表面形状を利用した光の屈折作用と光線リサイクル作用を用いた光利用効率の向上とにより高輝度化が達成されていたのに対し、これら２種類の光学機能性シートでは該シート面に垂直に設けられた光散乱性の壁体層による拡散・反射を利用して光線制御を行うものである。特に、後者の光学機能性フィルムの場合、表面形状を全く利用せずに光線制御を行うタイプであるので、表面形状の欠損による効果低減もなく、さらにその他の機能層の形成や貼り合わせ等の加工も可能である。
【００１３】
【特許文献１】特開平６−５９１０７号公報
【特許文献２】特開平６−７３２９６号公報
【特許文献３】米国特許第５１６１０４１号明細書
【特許文献４】特開２００２−２１４４１１号公報
【特許文献５】特開２００２−２７７６１３号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
プリズムシートをバックライトに組み込む場合、正面方向の輝度は向上するものの、視角によって急激な輝度低下を引き起こす。正面方向からしか見ない用途においては特に問題とはならないものの、上下左右方向において広い範囲から見る用途では、このような輝度の急峻な視野角依存性は致命的である。そこで、正面の輝度は確保したまま、視野角依存性の小さい光学機能性シートが望まれていた。
【００１５】
また、特許文献５に記載された集光機能を発現する光学機能性シートの場合は、さらなる性能・効率の向上や薄型・軽量化などのために表面加工することも、表面を平滑にすることも、一枚で画面上下左右の二次元方向の集光機能を発現させることも可能ではあるが、正面方向の輝度を高く保持したまま視野角依存性の小さい構造を作製することまでは検討されていなかった。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、表面加工することや他機能シートと貼り合わせることが可能であって、平らな表面形状をもち、内部の形態によって集光機能を発揮することができ、一枚のシートで画面の上下方向に広がる光も左右方向に広がる光も同時に集光することができるとともに、さらに、高い正面輝度を確保したまま視野角依存性の小さい内部集光機能を有する光学機能性シートを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内部の形態によって集光機能を発揮することができ、一枚のシートで画面の上下及び左右の両方向に広がる光を同時に集光可能な光学機能性シートにおいて、高い正面輝度を確保したまま視野角依存性の小さい内部集光機能を発揮させることについて鋭意検討し、光散乱層と実質的に光を散乱しない透明層とがシート面方向に交互配列しているシートの内部構造を特定範囲内とすることにより、かかる目的を一挙に達成できることを究明し、本発明をなすに至ったものである。
【００１８】
すなわち、本発明のディスプレイ用光学機能性シートは、光散乱層と実質的に光を散乱しない透明層とがシート面方向に交互配列する、ディスプレイ用の光学機能性シートであって、ディスプレイに設置時に画面上下および左右の方向に対応する光散乱層の配列ピッチをそれぞれａ１、ａ２とし、光散乱層の膜厚方向長さをＬとしたとき、Ｌ／ａ１の値が０．４〜２の範囲であり、かつ、Ｌ／ａ２の値が０．４〜２の範囲であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の光学機能性シートにおいて、以下のような要件をさらに具備することが好ましい。
（ａ） シート平面において光散乱層が格子状に配列し、かつ、該格子配列の縦横或いは横縦の方向と、ディスプレイ設置時の画面上下および左右方向とが実質的に対応していること。
（ｂ） 格子状の光散乱層において、格子縦方向と横方向の配列ピッチの比率が１：１〜１：２であること。
（ｃ） 格子状の光散乱層のシート面方向幅が格子縦方向と横方向とで異なること。
【００２０】
（ｄ） 格子状の光散乱層がマトリクス相と該マトリクス相中に分散された光散乱成分である分散相とからなり、光散乱層中に存在する分散相の数平均径、光散乱層内でのシート面方向における分散相とマトリクス相との平均界面数、光散乱層中に存在する分散相の平均密度、及び、光散乱層中における分散相が占める体積比率のうちのいずれか、少なくとも一つが、格子縦方向と横方向とで異なること。
（ｅ） 光散乱層の配列ピッチが１０〜５００μｍであること。
（ｆ） 光散乱層のシート面方向幅が５〜１００μｍであること。
（ｇ） 光散乱層が光散乱成分として空洞を含有すること。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明のディスプレイ用光学機能性シートは、光散乱層と実質的に光を散乱しない透明層とがシート面方向に交互配列した構造をとるものであり、それら各層の配列状態を、図１に沿って説明する。
【００２２】
図１の（ａ）〜（ｈ）はそれぞれシート断面における光散乱層、透明層の断面形状を例示するものであり、様々な断面形状の光散乱層１と透明層２とが、シート面の法線方向にほぼ平行になるようにして立ち並び、シート面方向（図の左右の方向）に交互に配列している。例えば、光散乱層１を中心にその断面形状をみてみると、長方形（ａ）、正方形、平行四辺形、台形（ｂ）、三角形（ｃ）、釣り鐘型（ｄ）、ラッパ型（ｅ）、楕円（ｆ）が挙げられ、またこれ以外にもこれら形状が変形したものや様々な形状のものが混ぜ合わさったものなど、各種形状を用いることができる。透明層２の断面形状についても、光散乱層１と同様の形状が用いられる。このように、法線方向にほぼ平行な配列状態にすると、正面を中心に対称な視野角特性を得ることができる。よって、法線に対してある一定角度傾いて配列させた場合にはその角度を中心とした視野角特性が得られ、またランダムな配列状態をとった場合にはそれらを平均した視野角特性が得られることになり、配列状態を変えることにより視野角特性を制御することもできる。
【００２３】
また、光散乱層１は、断面における膜厚方向の長さ（Ｌ）が全膜厚の５０％以上、好ましくは７０％以上占めるのがよい。図１（ａ）〜（ｆ）は光散乱層１、透明層２ともに膜厚方向の長さが全膜厚の１００％占める例であり、図１（ｇ）および（ｈ）は光散乱層１の長さ（Ｌ）が膜厚方向に７０％占める例を示している。図１（ｇ）はシートの上面近傍部分及び下面近傍部分が透明層２で覆われる場合、（ｈ）はシートの下面が透明層２で覆われる場合である。これら図のように、透明層２について、膜厚方向に表面から裏面まで繋がっている部分が存在することが好ましい。
【００２４】
本発明の光学機能性シートは、上述のような交互配列をとることによって、液晶ディスプレイのバックライト用のシートとして使用した場合に輝度向上効果が発揮されるのである。輝度向上効果が発現するメカニズムについて以下に説明する。
【００２５】
図２はサイドライト型のバックライトの構成を模式的に示す図である。導光板５の上面側に拡散シート４が配置され、さらにその上に本発明の光学機能性シート３が配置され、また、導光板５の下面側には反射シート７が配置されている。さらに、導光板５の側面には蛍光管６が配置されている。なお、図２はそれら部材の相対的な位置関係を示すものであり、バックライトとして用いる時にはそれら各部材同士は接している。蛍光管６から照射される光は、導光板５の側面から導光板内に入り、導光板５の上面から拡散シート４、本発明のシート３を経て上方に出射する。
【００２６】
本発明の光学機能性シート３において、透明層２と光散乱層１が面方向に交互配列していることにより、光散乱層１が光線を散乱させる壁の役割を果たす。光散乱層１によって光線が散乱される様子を図３に模式的に示す。
【００２７】
本発明の光学機能性シートに、その面方向から（図３では下方から）入射した光線は、光散乱層１にあたって拡散透過または拡散反射されるのである。この拡散透過または拡散反射する壁（光散乱層１）を特定条件で配列させることが本発明において重要である。
【００２８】
ほぼ正面方向を向いて入射する光線（シート面に対して低入射角）は、ほぼそのまま透過し（ 図３（ａ））、シート表面に平行に近い方向を向いて入射する光線（シート面に対して高入射角）は、光散乱層１に遮られ拡散透過または拡散反射する。光散乱層１によって拡散透過または拡散反射された光線のうち、ほぼ正面を向いた成分は出射され、それ以外を向いた成分は再度光散乱層１によって散乱される（図３（ｂ））。この過程を繰り返すことにより、入射された光線の正面方向への指向性が高くなり、液晶ディスプレイのバックライト用途として用いた場合に輝度向上効果が現れる。
【００２９】
輝度向上効果を発現させるためのポイントは、光散乱層１の面内構造および拡散性である。この点に関しては後述する。
【００３０】
図３（ｃ）に示すように、シート内の交互配列において、光散乱層１の面方向ピッチが長い場合は、光散乱層１が壁として十分に機能せず、水平方向に近い入射光線も素通りしてしまうためにその断面における輝度向上効果は小さいものとなる。また、光散乱層１の底部が広い場合には、該シート底部で反射される確率が増加して光利用効率が低下するため、輝度も低下する。従って、高開口率を保持しつつ、適切なピッチで光散乱層１の面内構造を設計することが重要である。
【００３１】
また、本発明の光学機能性シートの拡散透過または拡散反射特性を示す光散乱層１とは異なり、鏡面反射特性を持つ層８を壁として用いた場合には（図３（ｄ））、下方から入射した光線はその入射角度を保ったまま出射されるため、正面方向には集光されず、輝度向上効果は見込めない。また、屈折率の異なる透明層２、９が交互配列するシートの場合は（図３（ｅ））、正面方向に屈折する成分も存在するが、全体的な配光特性としては正面に集光する効果は見込めない。このように光散乱層１の拡散透過または拡散反射特性が重要である。
【００３２】
次に、本発明の光学機能性シートのシート面に見られる光散乱層１と透明層２からなるシート平面パターンについて、それを例示する図４に沿って説明する。図４には、光散乱層１中に透明層２が正方形（図４（ａ）、（ｂ））、長方形（図４（ｃ））、平行四辺形（図４（ｄ）〜（ｆ））、六角形（図４（ｇ）（ｈ））、真円（図４（ｉ））、楕円（図４（ｊ））などの形状で点在する様子を示している。個々の透明層２の大きさが異なっていてもよく、さまざまな形状の透明層が混ざっていてもよい。また、膜厚方向に透明層２の断面を見たときには大きさが変わっていてもよい。
【００３３】
本発明の光学機能性シートでは、図４で表されるようなシート平面の二次元方向に光散乱層１が繋がっている構造が好ましく用いられ、その構造を制御することにより二次元方向の配光特性を設計することが可能となるのである。光散乱層１のシート面におけるパターンが一次元方向にのみ延びているもの、例えばストライプ状の場合でも輝度向上効果は発現するが、光源から入射する光線はあらゆる方向を向いており、それら全方向の光線を集光させることができず効率が劣る。
【００３４】
従来から使用されているプリズムシートの場合では、１枚では縦横のどちらか一方向分の光しか集光できず、縦横二次元の集光効果を発揮させるためには、プリズムシート２枚を使いそれぞれのプリズムの配列が直交するように重ね合わせる必要があるが、本発明の光学機能性シートでは、シート面の構造を任意に設計できるため、１枚でもって縦横二次元の集光効果を発揮することが可能である。
【００３５】
また、図１において図示しているシート断面は、ディスプレイに設置時の画面上下又は左右の方向に対応している場合、その光散乱層の膜厚方向長さをＬとし、光散乱層の配列ピッチａをそれぞれａ１、ａ２としたとき、Ｌ／ａ１及びＬ／ａ２の値が０．４〜２の範囲を満たすことが、本発明では重要である。この比率を規定する意義は以下の通りである。
【００３６】
本発明の光学機能性シートが輝度向上効果を発現するためのポイントは、上述したように光散乱層の拡散性と配列状態である。光散乱層の膜厚方向長さＬが一定であると仮定した場合、光散乱層のシート面方向におけるピッチａ１、ａ２を長くしてＬ／ａ１の値やＬ／ａ２の値を減少させると、視野角は広く維持できるが、光散乱層の壁としての効果が薄れていき輝度向上効果も減少していく。また、ピッチを短くしてＬ／ａ１の値やＬ／ａ２を大きくしていくと光散乱層１の壁の効果が増大し正面方向の輝度向上率が上昇するのであるが、この場合は逆に壁により出射方向が制限されるために視野角が狭くなる傾向になる。つまり、高い正面輝度を確保しながら広い視野角を維持するためには、最適なＬ／ａ１の値やＬ／ａ２の値が存在するということになる。さらに言うと、このＬ／ａ１の値やＬ／ａ２の値に視野角や正面輝度が依存するのである。
【００３７】
Ｌ／ａ１の値やＬ／ａ２の値が０．４より小さい場合には十分な輝度向上効果は望めず、逆に２より大きくなると視野角が狭くなり、プリズムシート１枚分の視野角よりも狭くなってしまう。よって、０．４〜２の範囲を満たすことが、高輝度と広視野角を両立させるために必要である。
【００３８】
ここでは、Ｌ／ａ１、Ｌ／ａ２の値はディスプレイに設置時に画面上下及び左右に対応する方向において測定される配列ピッチａ１、ａ２、及び膜厚方向長さＬにより算出され、その値が一定でない場合にはその平均値を採用する。よって、個々の断面ではこの範囲外のものが部分的に含まれていてもよい。また、シート平面パターンが格子状以外の場合（例えば図４（ａ）〜（ｃ）以外）の配列ピッチの算出方向を以下に示す。透明層が画面上下または左右方向いずれかに平行に隣接している場合、隣接する透明層の中心を通る線上において測定されるピッチを該方向における配列ピッチとする。ここで、平行に隣接するとは、隣接する透明層の中心を通る線が画面上下または左右方向に平行であることを意味する。また、隣接する透明層の配列が画面上下左右方向に平行でない場合には、隣接する透明層の中心線を通る線上において測定されるピッチを、画面上下左右方向に投影した長さを配列ピッチとする。
【００３９】
また、シート断面において観察される光散乱層の配列ピッチａ１、ａ２は、個々の断面において、それぞれ一定もしくは規則的に変化する配列、ランダムな配列をとることも可能である。配列ピッチを規則的に変化させたり、ランダム配列とすることにより、正面輝度特性および視野角特性を調整することが可能となる。例えば、ピッチが広い部分と狭い部分からなる光学機能性シートでは、正面輝度は高くなるが視野角が狭くなる傾向にある狭ピッチ部と、視野角が広くなる傾向にある広ピッチ部を取り混ぜて作製することにより、高い正面輝度を維持しながら広い視野角をもつシートを得ることができる。
【００４０】
また、光散乱層の幅がフィルム膜厚方向で変化している場合における配列ピッチは、光散乱層の中心線（フィルム面の法線方向に平行）間の距離のことをいう。
【００４１】
また、図４に示されるシート平面のパターンの中では、図４（ａ）〜（ｃ）のように光散乱層１の平面パターンが格子状であることが好ましい。ここで、平面パターンの格子の縦横方向はシート面の縦横方向又は横縦方向に一致している。
【００４２】
光散乱層１の格子状パターンの縦横ピッチなどを変更することにより、画面上下左右方向の視野角を容易に調整できるため好ましい。また、格子の縦横配列ピッチの比率が１：１〜１：２であることも好ましい。配列ピッチは、その他部材のパターンと干渉してモアレを発生させないように、また、ピッチを長くし過ぎて目視でラインが見えることのないように設定することが好ましく、縦横の比率を２以内に設定することによって、モアレを発生させないピッチであり且つ目視でラインが見えることのないパターンを形成することが容易となる。
【００４３】
本発明に用いる光学機能性シートを構成する材質は製造方法により異なる。使用可能な材料の例として、透明層２については、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２、６−ナフタレート、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等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ（メタ）アクリル酸エステル等のアクリル樹脂、脂環族ポリオレフィンおよびこれらを主たる成分とする共重合体、またはこれら樹脂の混合物等からなる透明な樹脂などが好適に利用できるが、特に制限されるものではない。ここでいう透明とは、その層内において光が実質的にまっすぐ透過することを示す。
【００４４】
また、光散乱層１の材料としては、特に限定されるものではないが、透明なマトリックス成分中に、光散乱成分として、マトリックス成分とは屈折率の異なる微粒子が分散された材質からなることが好ましい。透明なマトリックス成分としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２、６−ナフタレート、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等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプレピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ（メタ）アクリル酸エステル等のアクリル樹脂、脂環族ポリオレフィン、およびこれらを主たる成分とする共重合体、またはこれら樹脂の混合物等からなる透明な樹脂などが挙げられるが特に制限されるものではない。
【００４５】
また、微粒子は、マトリックス成分と屈折率が異なれば特に制限されず、例えば、アクリル樹脂、有機シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂などの樹脂および樹脂粒子、ガラス、シリカ、硫酸バリウム、酸化チタン、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の無機粒子、または気泡などが好ましく用いられる。
【００４６】
光散乱層が気泡などの空洞を含有する多孔質の層であることも好ましい態様である。空洞つまり空気の屈折率は１と小さいために、層を形成するマトリックス成分との屈折率差は少なくとも０．５以上と大きくとれ、壁体として光散乱性も高いものとなることや、空洞であるためにシート重量が軽くなり軽量化することができる。
【００４７】
また、シート面において光散乱層が格子状に配列する光学機能性シートにおいて、該格子を形成する光散乱層のシート面方向幅が縦横で異なることも好ましい。光散乱層は、光散乱性を発現させるために内部に散乱成分を含んでいる。このため、光散乱層のシート面方向の幅が厚くなるほど、散乱される確率が高まり強い散乱性を示すようになる。つまり、格子パターンで縦横の幅を変えることで、縦横方向の散乱性を制御することができるようになる。例えば、縦横の光散乱層の配列ピッチが同じであっても、それぞれの幅が異なれば縦横方向で光散乱性の異なるシートが得られる。
【００４８】
また、シート断面における光散乱層の配列ピッチは１０〜５００μｍであることが好ましく、さらに１０〜２００μｍが好ましく、最も好ましくは１０〜１００μｍである。
また、光散乱層のシート面方向幅は５〜１００μｍであることが好ましく、さらには５〜８０μｍが好ましく、最も好ましくは５〜５０μｍである。
【００４９】
また、本発明の光学機能性シートの光散乱層は、分散されて存在する光散乱成分である分散相と、その光散乱成分以外のマトリクス成分であるマトリクス相から構成されることが好ましい。ここで、光散乱成分である分散相の数平均径が０．１〜１０μｍであることが好ましく、さらには０．１〜５μｍであることが好ましい。ここでいう数平均径とは、光散乱層１の断面において観察される光散乱成分である分散相の平均径のことであり、その形状が真円でない場合には同面積の真円に変換した値とする。この数平均径は、後述する平均密度と体積比率とから算出することができる値である。数平均径が０．１μｍより小さい場合には、光散乱性が波長に依存することがあり、その結果シートを透過する光が着色するため好ましくなく、また１０μｍより大きくなると後述する界面数を確保するために壁（光散乱層）の幅をかなり厚くしなければならなくなるため好ましくない。上記範囲内の数平均径にすることにより、散乱効率を高めることができる。
【００５０】
また、光散乱層内におけるシート面方向の分散相とマトリクス層との平均界面数が０．４〜５層／μｍであることが好ましい。図５は、図１（ａ）のシート構造における光散乱層１の部分を拡大して示す部分断面図である。シート面方向における界面数とは、図５に模式的に示すような任意の光散乱層１の断面において、光散乱層１と透明層２との境界の一点からもう一方の境界の一点に向かってシート平面と平行に直線をひいたとき、この直線上に存在する分散相とマトリクス相との界面の数（層／μｍ）のことであり、その平均値を平均界面数という。
【００５１】
本発明ではかかる手法で求められる光散乱層１内における平均界面数が、０．４〜５層／μｍであり、より好ましくは０．７〜４層／μｍがよい。光散乱層１内の平均界面数が０．４層／μｍに満たないと、入射した光線が十分に散乱されず、壁（光散乱層）内における光散乱性が不十分となる。また、５層／μｍを越えると、壁内に入射した光線が迷光となり失活してしまう割合が多くなる。従って、光散乱層１内で光線が失活することなく高い光散乱性を得るためには、その光散乱層１内での平均界面数を０．４〜５層／μｍとすることが好ましい。
【００５２】
また、光散乱層中に含まれる分散相の平均密度が１０〜１０００個／１００μｍ２であることが好ましい。分散相の平均密度が１０個／１００μｍ２より低い場合には、光線が光散乱層１を通過する際に界面に衝突する確率が低くなり、光散乱性が不十分となる。またその平均密度が１０００個／１００μｍ２より高いと、分散相の径が非常に小さくなり、光散乱性が波長によって変動するため好ましくない。上記範囲内の分散相の平均密度にすることにより光散乱特性をさらに高めることができる。
【００５３】
また、光散乱層中における分散相が占める体積比率が１０〜７０％であることが好ましく、より好ましくは１５〜５０％である。体積比率が１０％より小さい場合には、光線が界面に衝突する確率が低くなり、光散乱機能が不十分となるため好ましくなく、また７０％より大きい場合には、機械的強度が不足して形態保持性に劣る傾向があるため好ましくない。上記範囲内の分散相割合にすることにより、十分な光散乱性と機械的強度を兼ね備えることができる。
【００５４】
また、本発明の光散乱層と実質的に光を散乱しない透明層とがシート面内で交互配列し、かつシート面において光散乱層が格子状に配列するディスプレイ用の光学機能性シートについて、該格子を形成する光散乱層が、光散乱層内に存在する光散乱成分である分散相の数平均径、光散乱層のシート面方向の分散相とマトリクス相の平均界面数、光散乱層中に含まれる分散相の平均密度、光散乱層中における分散相が占める体積比率のうち、少なくとも一つの項目が格子の縦横で異なることも好ましい態様である。
【００５５】
つまり、例えば、格子パターンをなす光散乱層の縦横配列ピッチが同じで、且つ、シート面方向の光散乱層の幅が同じであっても、これらの項目のうち少なくとも一つが縦横で異なれば、縦横で異なる光散乱性をもつシートが得られるのである。
【００５６】
また、シート平面において、透明層２の面積は光散乱層１の面積と同等以上であることが好ましく、その面積比率（透明層２／光散乱層１）は、５０／１〜１／１であることが好ましく、さらには４０／１〜２／１であることが好ましい。面積比率を５０／１〜１／１とすることにより、光線の利用効率を低下させずに光散乱層による十分な輝度向上効果を発揮させることができる。
【００５７】
本発明の光学機能性シートの厚みは１０μｍ〜５ｍｍが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜２ｍｍである。
【００５８】
本発明の光学機能性シートは、上述した単層シートであってもよいが、シート自体の機械的強度、耐熱性、取り扱いやすさ等の点から基材シート上に形成された積層シート構造であることも好ましい態様である。 積層シート構造の場合、基材シートとしては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート等に代表されるようなポリエステル系樹脂等が好ましく用いられる。また、この基材シートは透明であってもよいが、拡散シートを用いることも好ましい態様である。この場合の拡散シートは、透明マトリックス成分中にマトリックス成分とは屈折率の異なる微粒子が分散された構造であり、シート内部に拡散機能を取り込んだ拡散シートである。基材シートとして拡散シートを用いることにより、従来から用いられてきた拡散シートとプリズムシートの機能を一枚で達成することができるようになるため好ましい。基材シートの厚みは、機械的強度等の面から２０〜５００μｍ、より好ましくは３０〜３００μｍ、さらに好ましくは５０〜２００μｍである。
【００５９】
本発明の光学機能性シートの製造方法の例を以下に示す。製造方法はここに挙げた方法に制限されない。
（１）基材シート上に、透明光硬化性樹脂からなる塗膜を形成する。この塗膜に所望のパターンをもつフォトマスクを通して露光し、次いで現像することにより未露光部分を洗い流してパターンを形成する。現像により洗い流された部分に、中空粒子などの成分を含有した樹脂ペーストを埋め込み硬化させることにより光散乱層１を形成し、所望の光学機能性シートとする。
【００６０】
（２）基材シート上の一面に中空粒子等を含んだ樹脂を塗布し、マスク越しに研磨剤を噴出して所望形状に削りとって光散乱層１を形成し（サンドブラスト法）、その後、削り取った部分に透明樹脂を埋めこみ、所望の光学機能性シートとする。
【００６１】
（３）光照射により分解して気体を発生させ得る感光性化合物を含有する熱可塑性樹脂組成物を、基材シート上に塗布した後、マスクを通して露光する工程を含む方法である。
光照射により分解して気体を発生させ得る感光性化合物としては、ｐ−ジエチルアミノベンゼンジアゾニウム塩化亜鉛塩又はホウフッ化塩、ｐ−ジメチルアミノベンゼンジアゾニウム塩化亜鉛塩又はホウフッ化塩、４−モルホリノ−２，５−ジブトキシベンゼンジアゾニウム塩化亜鉛塩又はホウフッ化塩等のジアゾニウム塩類及びそれらの樹脂化合物、１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホン酸ナトリウム等のキノンジアジド類及びそれらの樹脂化合物、ｐ−アジドベンズアルデヒド、ｐ−アジド安息香酸、ｍ−スルフォニルアジド安息香酸等のアジド化合物及びそれらの樹脂化合物などが例示される。この感光性化合物をマトリックス成分用の樹脂に配合して、光照射により分解して気体を発生させ得る感光性化合物を含有する熱可塑性樹脂組成物を調製し、基材シート上に所定の膜厚で塗布する。次いで、透明層２となる部分が遮光されるようなパターンのフォトマスクで覆い、このフォトマスクを通して露光する。このパターン露光により、露光部では、塗膜中で感光性化合物が分解し、塗膜中に微小な気体が生成する。続いて、加熱処理を施して熱可塑性樹脂を軟化させ、同時に、塗膜中の気体を熱膨張させる。この結果、露光部分には多数の気泡が分散含有される光散乱層１が形成され、露光されなかった部分は、気泡を実質的に含有しない透明層２となる。
【００６２】
このようなプロセスにより塗膜中に気泡を偏在させて形成させ、求める光学機能性シートが得られる。ここで、得られたシートの熱安定性を向上させるために、気泡を形成させた後に、マトリックス成分を架橋することも好ましい。
【００６３】
（４）熱的作用によって相分離状態と相溶状態が変化する材料を用い、その状態を固定する方法である。相分離状態で光散乱層１となり、相溶状態で透明層２となる。その材料は、（ａ）下限臨界共溶温度（ＬＣＳＴ：ｌｏｗｅｒ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）をもち、低温で相溶性を示し、高温で相分離が誘起される高温相分離型、（ｂ）上限臨界共溶温度（ＵＣＳＴ：ｕｐｐｅｒ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）をもち、低温で相分離状態で、高温で相溶性を示す低温相分離型、のいずれであってもよい。該相分離構造は、相互に連通した構造、液滴が分散した構造、またそれらが混在した構造などである。これらの状態を固定するために、光重合性材料の組み合わせが好ましく用いられる。
【００６４】
平面パターン形成方法の流れは以下の通りである。上記パターン形成用材料を基材上に塗設し、熱的条件を調節することにより系を相溶させて全面透明状態にした後、所望のパターンに応じた光照射を行い露光部位の透明状態を固定化し透明層２を形成する。次いで系の熱的条件を変えることにより、露光部位の透明状態を保持したまま未露光部位を相分離させて白濁化させ（光散乱層１）、その状態で全面に光照射することにより前露光工程における未露光部位を固定化させ、所望の光学機能性シートとする。
【００６５】
（５）バインダー樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤、溶媒などからなる光重合性組成物を基材上に塗布し、パターン露光を行い、次いでバインダー樹脂の貧溶媒に浸漬した後、内部に染みこんだ貧溶媒を減圧乾燥除去することによって多孔質層を形成することによって得られる。光重合により硬化した部位が透明層２となり、未硬化部位を処理して多孔質層（光散乱層１）とすることにより、所望の光学機能性シートとする。
【００６６】
以上、例示した製造方法は、いくつかの方法を合わせて用いてもよい。
また、これらの方法を用いると、透明層２と光散乱層１という組み合わせだけではなく、光散乱性の異なる相を交互配列することも可能である。
【００６７】
また、本発明のシートは液晶ディスプレイのバックライト用シートとして好適に使用でき、この場合、導光板の上に重ねたり、または拡散板の上に重ねることにより正面方向の輝度を効率よく向上させることができる。
【００６８】
また、本発明の光学機能性シートでは、その集光機能が、シート内部に存在する配列層の構造により発揮されるのであるため、表面が平滑であるという特徴を併せ持つ。このため、表面加工することができる。また、他の機能を有する基材等との貼り合わせが可能となり、多機能を有する機能統合高性能シートの製造も可能になる。例えば、表面の平滑な拡散板と貼り合わせて一体化することにより、薄型でも高拡散機能と高輝度機能とを併せ持つシートが得られる。
【００６９】
【実施例】
（評価方法）
Ａ．輝度測定
図２に示す相対的位置関係となるように光学機能性シート等をノートパソコン用直管一灯型バックライト上にのせ、色彩輝度計ＢＭ−７（トプコン（株）製）を用いて正面輝度を測定した。
【００７０】
Ｂ．視野角測定
変角光度計ゴニオフォトメーターＧＰ−１０（オプテック（株）製）に、図２の構成のカーナビゲーション用コの字管型バックライトを設置し、画面上下方向および左右方向において−８０°〜＋８０°の範囲で５°刻みの光強度を測定した。ここで、画面上において蛍光管に垂直な方向が画面上下方向、平行な方向が画面左右方向であり、それぞれの方向が、光学機能性シートの縦方向、横方向となるように設置した。それぞれの測定角における光強度をＩｎ（ｎは角度）とし、Ｉ０°とＩ４５°の強度比Ｉ４５°／Ｉ０°を比較した。
【００７１】
以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。
【００７２】
（実施例１）
下記組成の樹脂組成物からなる塗布液を調製し、ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴという）フィルム（“ルミラー”Ｔ６０：膜厚１００μｍ、東レ（株）製）上にブレードコーターを用いて塗布し、８０℃で１５分乾燥させた後、同じＰＥＴフィルムをカバーフィルムとして貼り合わせて、塗膜厚１５０μｍの樹脂シートとした。
【００７３】

Figure 2005043493
【００７４】
室温で透明状態のこのシートに、縦：ピッチ９０μｍ、開口幅６０μｍ、横：ピッチ２７０μｍ、開口幅２４０μｍの格子パターンのフォトマスクを重ね、超高圧水銀灯を用いて６０ｍＪ／ｃｍ２の光を照射した後、８５℃で２分間加熱して室温まで放冷した。カバーフィルムを剥離して、４０℃のエタノールに４時間浸漬した後、室温まで放冷した後、エタノールから取り出し、そのまま超高圧水銀灯を用いて、塗膜表面側、基板フィルム側両面に５００ｍＪ／ｃｍ２の光を照射し、その後、真空乾燥によりエタノールを除去した。
【００７５】
得られた塗膜の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、パターン露光部は縦：６０μｍ、横：２４０μｍの透明層、パターン未露光部は縦横ともに３０μｍの多孔質層が格子状に配列していた。この多孔質層は光散乱層であり、その膜厚方向の長さ（Ｌ）は全膜厚（１５０μｍ）と同じであった。この光学パターンにおける膜厚方向長さＬと光散乱層の配列ピッチａの比（Ｌ／ａ、以下アスペクト比という）は、縦１．６６、横０．５６であった。
【００７６】
得られたシートを、図２に示すような相対的位置関係で、正面輝度測定および視野角測定を行った。なお、光学機能性シートの設置方向は、画面上下方向が縦（アスペクト比１．６６）、画面左右方向が横（アスペクト比０．５６）になるようにした（図６（ａ））。
【００７７】
光学機能性シートをのせずに測定した場合（ブランク）に比べ、輝度が４０％向上した。また、視野角測定の結果は図（ｂ）に示すとおりであり、Ｉ４５°／Ｉ０°は画面上下方向で０．４３１、画面左右方向で０．７１２と高い値を示し、広い視野角特性をもっていた。
【００７８】
（実施例２〜４）
縦：ピッチ９０μｍ、開口幅６０μｍ、横：ピッチ１８０μｍ、開口幅１５０μｍの格子パターン（実施例２）、縦：ピッチ９０μｍ、開口幅６０μｍ、横：ピッチ１３０μｍ、開口幅１００μｍの格子パターン（実施例３）、縦：ピッチ１０５μｍ、開口幅７５μｍ、横：ピッチ１０５μｍ、開口幅７５μｍの格子パターン（実施例４）のフォトマスクを使用した以外は、実施例１と同様にしてそれぞれ光学機能性シートを作製した。
【００７９】
得られた塗膜の断面を観察したところ、パターン露光部は、縦：６０μｍ、横：１５０μｍの透明層（実施例２）、縦：６０μｍ、横：１００μｍの透明層（実施例３）、縦横：７５μｍの透明層（実施例４）となり、パターン未露光部は縦横ともに幅３０μｍ（実施例２〜４）の多孔質層が格子状に配列しており、アスペクト比Ｌ／ａが、縦１．６６、横０．８３（実施例２）、縦１．６７、横１．１５（実施例３）、縦横ともに１．４３（実施例４）である光学パターンが形成できていた。
【００８０】
光学機能性シートを載せずに測定した場合に比べ、輝度が４３％（実施例２）、４５％（実施例３）、４１％（実施例４）、それぞれ向上した。また、視野角測定の結果、Ｉ４５°／Ｉ０°は画面上下方向で０．４２５（実施例２）、０．４２９（実施例３）、０．５５５（実施例４）、画面左右方向で０．６３８（実施例２）、０．５８６（実施例３）、０．５５７（実施例４）と高い値を示し、広い視野角特性をもっていた。
【００８１】
（実施例５）
直径８０μｍ、隣接円の中心間距離が１００μｍとなるように充填配置された円形の開口部を有するフォトマスクを使用した以外は、実施例１と同様にして光学機能性シートを作製した。
得られた光学機能性シートは、直径８０μｍ、高さ１５０μｍの透明円柱が多孔質層中に、中心線間距離が１００μｍで配列した構造であった。
ここで、縦方向は透明円柱が平行配列のため配列ピッチは１００μｍ、横方向は平行ではないために投影して計算し配列ピッチは８７μｍである。これより、光学パターンにおけるアスペクト比Ｌ／ａは、縦１．５、横１．７３であった。
【００８２】
光学機能性シートを載せずに測定した場合に比べ、輝度が３８％向上した。また、視野角測定の結果、Ｉ４５°／Ｉ０°は画面上下方向で０．５４６、画面左右方向で０．５５０と高い値を示し、広い視野角特性をもっていた。
【００８３】
（実施例６）
縦：ピッチ９０μｍ、開口幅６０μｍ、横：ピッチ１１５μｍ、開口幅１００μｍの格子パターンのフォトマスクを使用した以外は、実施例１と同様にしてそれぞれ光学機能性シートを作製した。
【００８４】
得られた塗膜の断面を観察したところ、パターン露光部は縦：６０μｍ、横：１００μｍの透明層となり、パターン未露光部は縦：３０μｍ、横：１５μｍの多孔質層が格子状に配列しており、光学パターンにおけるアスペクト比Ｌ／ａは縦１．６６、横１．３０であった。
【００８５】
光学機能性シートを載せずに測定した場合に比べ、輝度が３９％向上した。また、視野角測定の結果、Ｉ４５°／Ｉ０°は画面上下方向で０．４３０、画面左右方向で０．６４２と高い値を示し、広い視野角特性をもっていた。
【００８６】
（比較例１）
光学機能性シートの代わりに、プリズムシート（住友３Ｍ（株）製、ＢＥＦＩＩ９０／５０）を用いて正面輝度および視野角測定を行った。この際、プリズムシートは、そのプリズム列が蛍光管に平行となるような向きに置いて測定した。
【００８７】
正面輝度は、プリズムシートを載せずに測定した場合に比べ４１％向上した。しかしながら視野角測定においては、図６（ｂ）に示すとおりの視野角依存性をもち、視野角によって急激に輝度が減少する結果が得られた。Ｉ４５°／Ｉ０°の値も、画面上下方向で０．１３８、画面左右方向で０．６０８と、特に画面上下方向での急峻な変化が見られた。
【００８８】
（比較例２〜４）
縦横：ピッチ７０μｍ、開口幅４０μｍの格子パターン（比較例２）、縦：ピッチ７０μｍ、開口幅４０μｍ、横：ピッチ１８０μｍ、開口幅１５０μｍの格子パターン（比較例３）、縦横：ピッチ５００μｍ、開口幅４７０μｍの格子パターン（比較例４）のフォトマスクを使用した以外は、実施例１と同様にしてそれぞれ光学機能性シートを作製した。
【００８９】
得られた塗膜の断面を観察したところ、パターン露光部は、縦横：４０μｍの透明層（比較例２）、縦：４０μｍ、横：１５０μｍの透明層（比較例３）、縦横：３７５μｍの透明層（比較例４）となり、パターン未露光部は、縦横ともに３０μｍ（比較例２〜４）の多孔質相が格子状に配列しており、光学パターンにおけるアスペクト比Ｌ／ａは、縦横２．１４（比較例２）、縦２．１４横０．８３（比較例３）、縦横ともに０．３（比較例４）であった。
【００９０】
光学機能性シートを載せずに測定した場合に比べ、輝度が５６％（比較例２）、５０％（比較例３）、１０％（比較例４）、向上した。また、視野角測定の結果、Ｉ４５°／Ｉ０°は画面上下方向で０．１３０（比較例２）、０．１３５（比較例３）、０．８０６（比較例４）、画面左右方向で０．１２８（比較例２）、０．６２７（比較例３）、０．８１０（比較例４）であった。このように、比較例２、３の場合は視野角特性が劣り、また、比較例４は正面輝度が劣っていた。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、表面加工することや他機能シートと貼り合わせることが可能な平らな表面形状をもち、内部の形態によって集光機能を発揮することができ、一枚のシートで画面の上下方向に広がる光も左右方向に広がる光も同時に集光することができる内部集光機能を有する光学機能性シートであって、さらに、画面正面方向の輝度が高く、かつ、視野角依存性が小さいという優れた特性を有するディスプレイ用光学機能性シートとすることができる。この光学機能性シートは、液晶ディスプレイ部材におけるバックライト等の用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｈ）は、本発明の光学機能性シートの断面における光散乱層、透明層の断面形状を例示するシート断面図である。
【図２】サイドライト型バックライトの各部材の相対的位置関係を模式的に示す図である。
【図３】光学機能性シートにおける光線の透過又は反射を示すためのシート断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｊ）は、光学機能性シートのシート平面における、光散乱層と透明層からなるパターンを例示するシート平面パターン図である。
【図５】図１（ａ）のシート構造における光散乱層部分を拡大して模式的に示すシート断面図である。
【図６】（ａ）は、実施例及び比較例で輝度測定したときの光学機能性シートの設置方法を示す平面図であり、（ｂ）は、実施例１、比較例１での視野角依存性の測定結果を示す視野角−相対強度の図である。
【符号の説明】
１ 光散乱層
２ 透明層
３ 光学機能性シート
４ 拡散シート
５ 導光板
６ 蛍光管
７ 反射板
８ 鏡面反射性表面をもつ層
９ 透明層２とは異なる屈折率をもつ透明層
ａ 光散乱層１の配列ピッチ
Ｌ 光散乱層１の膜厚方向長さ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical functional sheet for a display that is suitably used in a light-collecting material attached to various displays, particularly for backlighting in a liquid crystal display.
[0002]
[Prior art]
In recent years, displays using various principles have been used in various applications such as portable devices, notebook computers, monitors, and televisions. Among them, liquid crystal displays (LCDs) are widely used from small screen products for portable devices to large screen products such as monitors and televisions. In the LCD, an image is displayed by providing a backlight, which is a surface light source, on the back side of the screen in order to irradiate the liquid crystal element sandwiched between the polarizing plates uniformly from the back side of the screen.
[0003]
Backlights used in LCDs are roughly classified into two types: (1) A light guide plate made of a transparent acrylic plate or the like is used, light is incident from a fluorescent tube arranged on the side surface, and the light guide plate is carved. A sidelight type that spreads light in a planar shape using the action of scattering dots and extracts light in the viewing direction, and (2) a direct type that directly arranges one or more fluorescent tubes directly below the screen without using a light guide plate There is. Taking advantage of each feature, the sidelight type is easy to cope with size reduction and the direct type is easy to cope with enlargement.
[0004]
These backlights are required not only to have a function of entering light from the back side of the screen, but also to have the ability to shine the entire screen uniformly and brightly. In order to satisfy this requirement, an optical functional sheet such as a diffusion sheet or a prism sheet is usually incorporated in the backlight.
[0005]
The diffusion sheet incorporated in the backlight functions as follows.
In the case of a sidelight type backlight, light from the side faces the screen, so the light from the light guide plate has a distribution that is biased in the horizontal direction of the screen, and is also engraved in the light guide plate to be taken out in the screen direction. Luminance unevenness due to scattered dots is also observed. Therefore, in order to equalize the light emission distribution and conceal the shadow of the dots engraved on the light guide plate, the diffusion sheet is overlaid on the light guide plate. The diffusion sheet for the sidelight type backlight has a structure in which a light diffusion layer containing a diffusion component composed of a transparent resin, crosslinked particles, inorganic particles, and the like is formed on a transparent substrate such as a polyester resin. What is possessed is used (for example, Patent Document 1).
[0006]
Further, in the case of a direct type backlight, since the fluorescent tube is installed directly under the screen, the luminance unevenness corresponding to the shape of the fluorescent tube appears remarkably. Therefore, in order to conceal the fluorescent tube image and equalize the light emission distribution, the diffusion sheet is disposed on the upper side of the fluorescent tube. As the diffusion sheet for the direct type backlight, for example, a sheet formed by mixing a transparent resin such as methacrylic resin and a diffusion component such as silicone resin particles using an injection molding method or an extrusion molding method is used. (For example, Patent Document 2).
[0007]
The prism sheet functions as follows.
The prism sheet is usually used by being superimposed on the diffusion sheet, and has the function of condensing (directing) the light equalized by the diffusion sheet in the front direction of the screen by the prism sheet and improving the front luminance. (For example, patent document 3). The prism sheet is a sheet having a structure in which a large number of prism rows having a triangular cross section are arranged in parallel. The surface prism shape design efficiently refracts incident light in a certain range of angles in the front direction of the screen, and reflects the light outside that range back to the light guide plate and reflects it again to achieve a high brightness improvement effect. Is.
[0008]
Further, when particularly high luminance is required, two prism sheets are overlapped so that the prism rows are orthogonal to each other. By superimposing in this way, the first sheet of light gathers light that spreads in either the top, bottom, left, or right of the screen in the front direction, and then collects the remaining light in one direction in the front direction. It is further strengthened.
[0009]
However, with this prism sheet, it is not possible to condense the two-dimensional directions at the top, bottom, left and right of the screen at the same time, and in order to improve the brightness, the two prism sheets must be used in a superimposed manner as described above. I do not get.
[0010]
Furthermore, since the prism rows on the prism sheet surface are very fine and have a sharp apex structure, the surface of the prism sheet is easy to be damaged during manufacture and handling, and the damaged defect becomes a bright spot and the image quality deteriorates. is there.
[0011]
Furthermore, in the case of a prism sheet that exhibits its performance by using surface irregularities, it is impossible to further improve performance and efficiency, reduce thickness and weight by surface processing such as surface coating and bonding. is there.
[0012]
Then, the optical functional sheet for expressing the condensing function to a screen front direction and raising a brightness | luminance similarly to a prism sheet is proposed. Examples of this optical functional sheet include an optical sheet in which projections having scattering properties are arranged at intervals (for example, Patent Document 4), and optical functionality in which transparent layers and diffusion layers are alternately arranged in the film surface direction. A film (for example, patent document 5) etc. are mentioned. In the case of the prism sheet, high brightness has been achieved by the light refraction effect using the surface shape and the improvement of the light utilization efficiency using the light beam recycling function. In the sheet, light beam control is performed using diffusion / reflection by a light-scattering wall layer provided perpendicular to the sheet surface. In particular, in the case of the latter optical functional film, since it is a type in which light control is performed without using the surface shape at all, there is no reduction in the effect due to the loss of the surface shape, and the formation and bonding of other functional layers, etc. Processing is also possible.
[0013]
[Patent Document 1] JP-A-6-59107
[Patent Document 2] JP-A-6-73296
[Patent Document 3] US Pat. No. 5,161,041
[Patent Document 4] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-214411
[Patent Document 5] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-277613
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
When the prism sheet is incorporated in the backlight, the luminance in the front direction is improved, but the luminance is rapidly reduced depending on the viewing angle. In applications that are viewed only from the front direction, there is no particular problem, but in applications that are viewed from a wide range in the vertical and horizontal directions, such a steep viewing angle dependency of luminance is fatal. Therefore, there has been a demand for an optical functional sheet having a small viewing angle dependency while maintaining the front luminance.
[0015]
In addition, in the case of the optical functional sheet that expresses the light collecting function described in Patent Document 5, surface processing may be performed for further performance / efficiency improvement, thinning / lightening, etc. However, although it is possible to develop a two-dimensional focusing function in the top, bottom, left, and right directions with a single sheet, it has been studied to produce a structure with low viewing angle dependency while maintaining high brightness in the front direction. It wasn't.
[0016]
Therefore, the object of the present invention is to allow surface processing and bonding with other functional sheets, has a flat surface shape, can exhibit a light collecting function depending on the internal form, An optical functional sheet that can simultaneously collect light that spreads in the vertical direction of the screen and light that spreads in the horizontal direction on the screen, and also has an internal condensing function with low viewing angle dependency while maintaining high front luminance. Is to provide.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention can exhibit a light condensing function depending on the internal form, and secures a high front luminance in an optical functional sheet that can simultaneously condense light spreading in both the top and bottom and left and right directions of a screen with a single sheet. As a result, the inventors have intensively studied to exhibit an internal condensing function with a small viewing angle dependency, and the internal structure of the sheet in which light scattering layers and transparent layers that do not substantially scatter light are alternately arranged in the sheet surface direction. By making it within a specific range, it was investigated that such an object could be achieved at a stroke, and the present invention was made.
[0018]
That is, the optical functional sheet for display according to the present invention is an optical functional sheet for display, in which a light scattering layer and a transparent layer that does not substantially scatter light are alternately arranged in the sheet surface direction, and is installed in the display. When the arrangement pitches of the light scattering layers corresponding to the top and bottom and left and right directions of the screen are a1 and a2, respectively, and the length of the light scattering layer in the film thickness direction is L, the value of L / a1 is 0.4 to 2. It is a range, and the value of L / a2 is the range of 0.4-2, It is characterized by the above-mentioned.
[0019]
Moreover, the optical functional sheet of the present invention preferably further includes the following requirements.
(A) The light scattering layers are arranged in a grid pattern on the sheet plane, and the vertical and horizontal or horizontal and vertical directions of the grid arrangement substantially correspond to the vertical and horizontal directions of the screen when the display is installed.
(B) In the lattice-like light scattering layer, the ratio of the arrangement pitch of the lattice vertical direction and the horizontal direction is 1: 1 to 1: 2.
(C) The sheet surface direction width of the lattice-like light scattering layer is different between the lattice vertical direction and the horizontal direction.
[0020]
(D) The lattice-like light scattering layer is composed of a matrix phase and a dispersed phase which is a light scattering component dispersed in the matrix phase, and the number average diameter of the dispersed phase existing in the light scattering layer is within the light scattering layer. At least one of the average number of interfaces between the dispersed phase and the matrix phase in the sheet surface direction, the average density of the dispersed phase present in the light scattering layer, and the volume ratio occupied by the dispersed phase in the light scattering layer, One difference is that the vertical and horizontal directions of the lattice are different.
(E) The arrangement pitch of the light scattering layers is 10 to 500 μm.
(F) The sheet surface direction width of the light scattering layer is 5 to 100 μm.
(G) The light scattering layer contains a cavity as a light scattering component.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical functional sheet for display of the present invention has a structure in which a light scattering layer and a transparent layer that substantially does not scatter light are alternately arranged in the sheet surface direction. The arrangement state of each layer is shown in FIG. It explains along.
[0022]
1A to 1H exemplify the cross-sectional shapes of the light scattering layer and the transparent layer in the sheet cross section, respectively. The light scattering layer 1 and the transparent layer 2 having various cross-sectional shapes are formed on the sheet surface. They are arranged so as to be substantially parallel to the normal direction, and are alternately arranged in the sheet surface direction (left and right direction in the figure). For example, when the cross-sectional shape is viewed around the light scattering layer 1, a rectangle (a), a square, a parallelogram, a trapezoid (b), a triangle (c), a bell shape (d), a trumpet shape (e), In addition, an ellipse (f) can be used, and various other shapes such as those obtained by deforming these shapes and those obtained by mixing various shapes can be used. The cross-sectional shape of the transparent layer 2 is also the same shape as the light scattering layer 1. In this way, when the arrangement state is approximately parallel to the normal direction, a viewing angle characteristic that is symmetric about the front surface can be obtained. Therefore, when arranged at a certain angle with respect to the normal, a viewing angle characteristic centered on that angle is obtained, and when a random arrangement state is taken, a viewing angle characteristic obtained by averaging them is obtained. As a result, the viewing angle characteristics can be controlled by changing the arrangement state.
[0023]
Further, the light scattering layer 1 should occupy 50% or more, preferably 70% or more of the total film thickness in the thickness direction (L) in the cross section. 1A to 1F are examples in which the light scattering layer 1 and the transparent layer 2 both occupy 100% of the length in the film thickness direction, and FIGS. 1G and 1H show the light scattering layer. In this example, the length (L) of 1 occupies 70% in the film thickness direction. FIG. 1G shows the case where the upper surface vicinity and lower surface vicinity of the sheet are covered with the transparent layer 2, and FIG. 1H shows the case where the lower surface of the sheet is covered with the transparent layer 2. As shown in these drawings, the transparent layer 2 preferably has a portion connected from the front surface to the back surface in the film thickness direction.
[0024]
The optical functional sheet of the present invention exhibits an effect of improving brightness when used as a backlight sheet for a liquid crystal display by taking the above-described alternate arrangement. A mechanism for realizing the brightness enhancement effect will be described below.
[0025]
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a sidelight type backlight. The diffusion sheet 4 is disposed on the upper surface side of the light guide plate 5, the optical functional sheet 3 of the present invention is further disposed thereon, and the reflection sheet 7 is disposed on the lower surface side of the light guide plate 5. Further, a fluorescent tube 6 is disposed on the side surface of the light guide plate 5. FIG. 2 shows the relative positional relationship between these members, and these members are in contact with each other when used as a backlight. Light emitted from the fluorescent tube 6 enters the light guide plate from the side surface of the light guide plate 5, and exits upward from the upper surface of the light guide plate 5 through the diffusion sheet 4 and the sheet 3 of the present invention.
[0026]
In the optical functional sheet 3 of the present invention, the transparent layer 2 and the light scattering layer 1 are alternately arranged in the plane direction, so that the light scattering layer 1 serves as a wall for scattering light rays. A mode that a light ray is scattered by the light-scattering layer 1 is typically shown in FIG.
[0027]
Light incident on the optical functional sheet of the present invention from its surface direction (from the lower side in FIG. 3) is diffusely transmitted or diffusely reflected by the light scattering layer 1. It is important in the present invention to arrange the diffused transmission or diffuse reflection walls (light scattering layer 1) under specific conditions.
[0028]
Light rays that are incident substantially in the front direction (low incident angle with respect to the sheet surface) are transmitted almost as they are (FIG. 3A), and light rays that are incident in a direction almost parallel to the sheet surface (on the sheet surface). On the other hand, the high incidence angle) is blocked by the light scattering layer 1 and diffusely transmitted or diffusely reflected. Of the light rays that are diffusely transmitted or diffused and reflected by the light scattering layer 1, the component facing almost the front is emitted, and the component facing the other is scattered again by the light scattering layer 1 (FIG. 3B). By repeating this process, the directivity of the incident light beam in the front direction becomes high, and a brightness improvement effect appears when used as a backlight for a liquid crystal display.
[0029]
The point for expressing the brightness enhancement effect is the in-plane structure and diffusibility of the light scattering layer 1. This point will be described later.
[0030]
As shown in FIG. 3C, in the alternating arrangement in the sheet, when the pitch in the surface direction of the light scattering layer 1 is long, the light scattering layer 1 does not function sufficiently as a wall, and incident light rays close to the horizontal direction Since it passes through, the brightness improvement effect in the cross section becomes small. Moreover, when the bottom part of the light-scattering layer 1 is wide, since the probability that it will be reflected by this sheet | seat bottom part will increase and light utilization efficiency will fall, a brightness | luminance will also fall. Therefore, it is important to design the in-plane structure of the light scattering layer 1 at an appropriate pitch while maintaining a high aperture ratio.
[0031]
Unlike the light scattering layer 1 showing the diffuse transmission or diffusion reflection characteristics of the optical functional sheet of the present invention, when the layer 8 having the specular reflection characteristic is used as a wall (FIG. 3D), the lower side Since the incident light beam is emitted while maintaining the incident angle, the light beam is not condensed in the front direction, and the brightness improvement effect cannot be expected. In addition, in the case of a sheet in which transparent layers 2 and 9 having different refractive indexes are alternately arranged (FIG. 3E), there is a component that refracts in the front direction. The effect is not expected. Thus, the diffuse transmission or diffuse reflection characteristics of the light scattering layer 1 are important.
[0032]
Next, the sheet plane pattern composed of the light scattering layer 1 and the transparent layer 2 seen on the sheet surface of the optical functional sheet of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the transparent layer 2 is square (FIGS. 4A and 4B), a rectangle (FIG. 4C), and a parallelogram (FIGS. 4D to 4F) in the light scattering layer 1. ), Hexagons (FIGS. 4G and 4H), perfect circles (FIG. 4I), ellipses (FIG. 4J), and the like. The sizes of the individual transparent layers 2 may be different, and transparent layers of various shapes may be mixed. Moreover, when the cross section of the transparent layer 2 is seen in the film thickness direction, the size may be changed.
[0033]
In the optical functional sheet of the present invention, a structure in which the light scattering layer 1 is connected in the two-dimensional direction of the sheet plane as shown in FIG. 4 is preferably used, and the arrangement in the two-dimensional direction is controlled by controlling the structure. It is possible to design optical characteristics. Even in the case where the pattern on the sheet surface of the light scattering layer 1 extends only in a one-dimensional direction, for example, in the case of a stripe shape, the brightness enhancement effect is exhibited, but the light rays incident from the light source are directed in all directions, and all directions The light beam cannot be condensed and the efficiency is inferior.
[0034]
In the case of a prism sheet that has been used in the past, a single sheet can collect light in only one direction, either vertical or horizontal, and two prism sheets are used in order to achieve a two-dimensional vertical and horizontal light collection effect. Although it is necessary to superimpose the prisms so that the arrangement of the prisms is orthogonal, the optical functional sheet of the present invention can be designed to have any desired sheet surface structure, so a single sheet can provide a two-dimensional vertical / horizontal light condensing effect. Is possible.
[0035]
Further, in the case where the sheet cross section shown in FIG. 1 corresponds to the vertical or horizontal direction of the screen when installed on the display, the length of the light scattering layer in the film thickness direction is L, and the arrangement of the light scattering layers When the pitch a is a1 and a2, respectively, it is important in the present invention that the values of L / a1 and L / a2 satisfy the range of 0.4 to 2. The significance of defining this ratio is as follows.
[0036]
The points for the optical functional sheet of the present invention to exhibit the brightness enhancement effect are the diffusibility and the arrangement state of the light scattering layer as described above. When it is assumed that the length L of the light scattering layer in the film thickness direction is constant, the pitches a1 and a2 in the sheet surface direction of the light scattering layer are increased to decrease the values of L / a1 and L / a2. Although the viewing angle can be maintained widely, the effect of improving the brightness as the wall of the light scattering layer is diminished. Further, if the pitch is shortened and the values of L / a1 and L / a2 are increased, the effect of the wall of the light scattering layer 1 is increased and the luminance improvement rate in the front direction is increased. In addition, since the emission direction is limited by the wall, the viewing angle tends to be narrow. That is, in order to maintain a wide viewing angle while ensuring a high front luminance, there are optimum L / a1 and L / a2 values. Furthermore, the viewing angle and front luminance depend on the L / a1 and L / a2 values.
[0037]
When the value of L / a1 or L / a2 is smaller than 0.4, a sufficient brightness enhancement effect cannot be expected. Conversely, when the value is larger than 2, the viewing angle becomes narrower than the viewing angle of one prism sheet. Will become narrower. Therefore, it is necessary to satisfy the range of 0.4 to 2 in order to achieve both high luminance and a wide viewing angle.
[0038]
Here, the values of L / a1 and L / a2 are calculated by the arrangement pitches a1 and a2 and the film thickness direction length L measured in the directions corresponding to the top and bottom and the left and right of the screen when installed on the display, and the values are constant. If not, the average value is adopted. Thus, individual cross sections may partially include those outside this range. In addition, the calculation direction of the arrangement pitch when the sheet plane pattern is other than the lattice shape (for example, other than FIGS. 4A to 4C) is shown below. When the transparent layers are adjacent to each other in parallel in either the vertical or horizontal direction of the screen, the pitch measured on a line passing through the center of the adjacent transparent layer is taken as the arrangement pitch in that direction. Here, “adjacent in parallel” means that a line passing through the center of the adjacent transparent layer is parallel to the vertical or horizontal direction of the screen. In addition, when the arrangement of adjacent transparent layers is not parallel to the screen up / down / left / right direction, the pitch measured on the line passing through the center line of the adjacent transparent layer is the length projected in the screen up / down / left / right direction as the arrangement pitch. To do.
[0039]
In addition, the arrangement pitches a1 and a2 of the light scattering layers observed in the sheet cross section can be a constant or regular arrangement or a random arrangement in each cross section. By changing the arrangement pitch regularly or using a random arrangement, it is possible to adjust the front luminance characteristic and the viewing angle characteristic. For example, in an optical functional sheet consisting of a wide pitch portion and a narrow pitch portion, a narrow pitch portion where the front brightness is high but the viewing angle tends to be narrowed and a wide pitch portion where the viewing angle tends to be widened are mixed. By producing, a sheet having a wide viewing angle can be obtained while maintaining high front luminance.
[0040]
In addition, the arrangement pitch when the width of the light scattering layer changes in the film thickness direction refers to the distance between the center lines of the light scattering layer (parallel to the normal direction of the film surface).
[0041]
In addition, in the sheet plane pattern shown in FIG. 4, it is preferable that the plane pattern of the light scattering layer 1 has a lattice shape as shown in FIGS. Here, the vertical and horizontal directions of the lattice of the plane pattern coincide with the vertical and horizontal directions or the horizontal and vertical directions of the sheet surface.
[0042]
It is preferable to change the viewing angle in the vertical and horizontal directions of the screen by changing the vertical and horizontal pitches of the lattice pattern of the light scattering layer 1. Moreover, it is also preferable that the ratio of the vertical and horizontal arrangement pitch of the lattice is 1: 1 to 1: 2. It is preferable to set the arrangement pitch so as not to cause moire due to interference with the pattern of other members, and it is preferable to set the pitch so that the line is not seen visually by making the pitch too long. By setting, it becomes easy to form a pattern with a pitch that does not cause moire and a line that cannot be visually observed.
[0043]
The material which comprises the optical functional sheet used for this invention changes with manufacturing methods. Examples of materials that can be used include, for the transparent layer 2, polyester resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene-2, 6-naphthalate, polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycarbonate, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, and the like. Acrylic resins such as polyolefin resins, polyamides, polyethers, polyester amides, polyether esters, polyvinyl chloride, poly (meth) acrylic acid esters, alicyclic polyolefins, and copolymers containing these as main components, or these resins A transparent resin made of a mixture of these can be suitably used, but is not particularly limited. The term “transparent” as used herein means that light passes through the layer substantially straight.
[0044]
The material of the light scattering layer 1 is not particularly limited, but may be made of a material in which fine particles having a refractive index different from that of the matrix component are dispersed as a light scattering component in a transparent matrix component. preferable. Examples of the transparent matrix component include polyester resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene-2,6-naphthalate, polypropylene terephthalate, and polybutylene terephthalate, polyolefin resins such as polycarbonate, polystyrene, polyethylene, polypropylene, and polymethylpentene, and polyamides. , Polyethers, polyesteramides, polyetheresters, polyvinyl chloride, poly (meth) acrylic esters, and other acrylic resins, alicyclic polyolefins, copolymers containing these as main components, or mixtures of these resins There are no particular restrictions on the transparent resin.
[0045]
The fine particles are not particularly limited as long as the refractive index is different from that of the matrix component. For example, resins and resins such as acrylic resins, organic silicone resins, polystyrene resins, urea resins, formaldehyde condensates, fluororesins, polyolefin resins, and polyester resins. Particles, glass, silica, barium sulfate, titanium oxide, magnesium sulfate, magnesium carbonate, inorganic particles such as calcium carbonate, or bubbles are preferably used.
[0046]
It is also a preferred embodiment that the light scattering layer is a porous layer containing cavities such as bubbles. Since the refractive index of the cavity, that is, air, is as small as 1, the difference in refractive index from the matrix component forming the layer can be as large as at least 0.5, and the light scattering property of the wall body can be high. Therefore, the seat weight can be reduced and the weight can be reduced.
[0047]
Moreover, in the optical functional sheet in which the light scattering layers are arranged in a lattice shape on the sheet surface, it is also preferable that the width in the sheet surface direction of the light scattering layer forming the lattice differs vertically and horizontally. The light scattering layer contains a scattering component inside in order to develop light scattering properties. For this reason, the greater the width of the light scattering layer in the sheet surface direction, the higher the probability of being scattered and the stronger the scattering property. That is, the scattering property in the vertical and horizontal directions can be controlled by changing the vertical and horizontal widths in the lattice pattern. For example, even if the arrangement pitches of the vertical and horizontal light scattering layers are the same, sheets having different light scattering properties in the vertical and horizontal directions can be obtained if the widths thereof are different.
[0048]
In addition, the arrangement pitch of the light scattering layers in the sheet cross section is preferably 10 to 500 μm, more preferably 10 to 200 μm, and most preferably 10 to 100 μm.
Moreover, it is preferable that the sheet surface direction width | variety of a light-scattering layer is 5-100 micrometers, Furthermore, 5-80 micrometers is preferable, Most preferably, it is 5-50 micrometers.
[0049]
The light scattering layer of the optical functional sheet of the present invention is preferably composed of a dispersed phase that is a dispersed light scattering component and a matrix phase that is a matrix component other than the light scattering component. Here, the number average diameter of the dispersed phase as the light scattering component is preferably 0.1 to 10 μm, and more preferably 0.1 to 5 μm. The number average diameter here is the average diameter of the dispersed phase, which is a light scattering component observed in the cross section of the light scattering layer 1, and when the shape is not a perfect circle, it is converted to a perfect circle of the same area. Value. This number average diameter is a value that can be calculated from the average density and volume ratio described later. When the number average diameter is smaller than 0.1 μm, the light scattering property may depend on the wavelength. As a result, the light transmitted through the sheet is colored, which is not preferable. Therefore, it is not preferable because the width of the wall (light scattering layer) must be considerably increased. By setting the number average diameter within the above range, the scattering efficiency can be increased.
[0050]
The average number of interfaces between the dispersed phase in the sheet surface direction and the matrix layer in the light scattering layer is preferably 0.4 to 5 layers / μm. FIG. 5 is an enlarged partial cross-sectional view showing a portion of the light scattering layer 1 in the sheet structure of FIG. The number of interfaces in the sheet surface direction means from one point of the boundary between the light scattering layer 1 and the transparent layer 2 to one point of the other boundary in the cross section of an arbitrary light scattering layer 1 as schematically shown in FIG. When a straight line is drawn parallel to the sheet plane, the number of interfaces (layers / μm) between the dispersed phase and the matrix phase existing on the straight line is referred to as the average number of interfaces.
[0051]
In this invention, the average number of interfaces in the light-scattering layer 1 calculated | required by this method is 0.4-5 layers / micrometer, More preferably, 0.7-4 layers / micrometer is good. If the average number of interfaces in the light scattering layer 1 is less than 0.4 layer / μm, the incident light beam is not sufficiently scattered, and the light scattering property in the wall (light scattering layer) becomes insufficient. On the other hand, if the thickness exceeds 5 layers / μm, the rate at which light incident on the wall becomes stray light and deactivates increases. Therefore, in order to obtain a high light scattering property without deactivating the light beam in the light scattering layer 1, the average number of interfaces in the light scattering layer 1 is preferably 0.4 to 5 layers / μm. .
[0052]
Further, the average density of the dispersed phase contained in the light scattering layer is 10 to 1000/100 μm. 2 It is preferable that The average density of the dispersed phase is 10/100 μm 2 If it is lower, the probability that the light beam will collide with the interface when passing through the light scattering layer 1 becomes low, and the light scattering property becomes insufficient. The average density is 1000/100 μm. 2 If it is higher, the diameter of the dispersed phase becomes very small, and the light scattering property varies depending on the wavelength, which is not preferable. Light scattering characteristics can be further improved by setting the average density of the dispersed phase within the above range.
[0053]
Moreover, it is preferable that the volume ratio which the dispersed phase in a light-scattering layer accounts is 10 to 70%, More preferably, it is 15 to 50%. When the volume ratio is smaller than 10%, the probability that the light beam collides with the interface is lowered, and the light scattering function becomes insufficient, which is not preferable. When the volume ratio is larger than 70%, the mechanical strength is insufficient. Since there exists a tendency to be inferior to form retainability, it is not preferable. By setting the proportion of the dispersed phase within the above range, sufficient light scattering properties and mechanical strength can be provided.
[0054]
Further, the optical functional sheet for a display in which the light scattering layer of the present invention and the transparent layer that does not substantially scatter light are alternately arranged in the sheet surface, and the light scattering layer is arranged in a lattice shape on the sheet surface, The light scattering layer forming the lattice is the number average diameter of the dispersed phase, which is a light scattering component existing in the light scattering layer, the average number of interfaces between the dispersed phase and the matrix phase in the sheet surface direction of the light scattering layer, the light scattering layer It is also a preferable aspect that at least one item differs in the vertical and horizontal directions of the lattice among the average density of the dispersed phase contained therein and the volume ratio occupied by the dispersed phase in the light scattering layer.
[0055]
That is, for example, even if the vertical and horizontal arrangement pitch of the light scattering layer forming the lattice pattern is the same and the width of the light scattering layer in the sheet surface direction is the same, if at least one of these items is different in vertical and horizontal, Sheets having different light scattering properties in the vertical and horizontal directions can be obtained.
[0056]
In the sheet plane, the area of the transparent layer 2 is preferably equal to or greater than the area of the light scattering layer 1, and the area ratio (transparent layer 2 / light scattering layer 1) is 50/1 to 1/1. It is preferable that there is, more preferably 40/1 to 2/1. By setting the area ratio to 50/1 to 1/1, a sufficient brightness enhancement effect by the light scattering layer can be exhibited without reducing the light use efficiency.
[0057]
The thickness of the optical functional sheet of the present invention is preferably 10 μm to 5 mm, more preferably 10 μm to 2 mm.
[0058]
The optical functional sheet of the present invention may be the single-layer sheet described above, but has a laminated sheet structure formed on the base sheet in terms of mechanical strength, heat resistance, ease of handling, etc. of the sheet itself. It is also a preferred embodiment. In the case of a laminated sheet structure, as the base sheet, for example, a polyester resin represented by polyethylene terephthalate, polyethylene-2,6-naphthalate, or the like is preferably used. Moreover, although this base material sheet may be transparent, it is also a preferable aspect to use a diffusion sheet. The diffusion sheet in this case has a structure in which fine particles having a refractive index different from that of the matrix component are dispersed in the transparent matrix component, and is a diffusion sheet in which a diffusion function is incorporated in the sheet. It is preferable to use a diffusion sheet as the base sheet because the functions of the diffusion sheet and the prism sheet that have been conventionally used can be achieved by one sheet. The thickness of a base material sheet is 20-500 micrometers from surfaces, such as mechanical strength, More preferably, it is 30-300 micrometers, More preferably, it is 50-200 micrometers.
[0059]
The example of the manufacturing method of the optical functional sheet of this invention is shown below. The manufacturing method is not limited to the methods listed here.
(1) A coating film made of a transparent photocurable resin is formed on a substrate sheet. The coating film is exposed through a photomask having a desired pattern, and then developed to wash away unexposed portions to form a pattern. A light scattering layer 1 is formed by embedding and curing a resin paste containing components such as hollow particles in a portion washed away by development to obtain a desired optical functional sheet.
[0060]
(2) A resin containing hollow particles or the like is applied to one surface on the base sheet, and a light-scattering layer 1 is formed by jetting an abrasive through a mask to form a light scattering layer 1 (sand blasting method). A transparent resin is embedded in the shaved portion to obtain a desired optical functional sheet.
[0061]
(3) A method comprising a step of applying a thermoplastic resin composition containing a photosensitive compound that can be decomposed by light irradiation to generate a gas and then exposing the composition through a mask.
Examples of photosensitive compounds that can be decomposed by light irradiation to generate gas include p-diethylaminobenzenediazonium zinc chloride or borofluoride, p-dimethylaminobenzenediazonium zinc chloride or borofluoride, 4-morpholino-2, Diazonium salts such as 5-dibutoxybenzenediazonium zinc chloride or borofluoride and their resin compounds, quinonediazides such as 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid sodium and their resin compounds, p-azidobenzaldehyde, Examples thereof include azide compounds such as p-azidobenzoic acid and m-sulfonylazidebenzoic acid, and resin compounds thereof. This photosensitive compound is blended with a matrix component resin, and a thermoplastic resin composition containing a photosensitive compound that can be decomposed by light irradiation to generate a gas is prepared, and a predetermined film thickness is formed on the base sheet. Apply with. Next, the transparent layer 2 is covered with a photomask having a pattern so as to be shielded from light, and exposed through the photomask. By this pattern exposure, in the exposed portion, the photosensitive compound is decomposed in the coating film, and a fine gas is generated in the coating film. Subsequently, heat treatment is performed to soften the thermoplastic resin, and at the same time, the gas in the coating film is thermally expanded. As a result, the light scattering layer 1 in which a large number of bubbles are dispersedly contained is formed in the exposed portion, and the portion that has not been exposed becomes the transparent layer 2 that does not substantially contain bubbles.
[0062]
By such a process, air bubbles are unevenly distributed in the coating film to form and obtain the desired optical functional sheet. Here, in order to improve the thermal stability of the obtained sheet, it is also preferable to cross-link the matrix component after forming bubbles.
[0063]
(4) A method of fixing the state using a material whose phase separation state and compatibility state change due to a thermal action. The light scattering layer 1 is obtained in the phase separation state, and the transparent layer 2 is obtained in the compatibility state. The material has (a) a lower critical solution temperature (LCST), a high temperature phase separation type that exhibits compatibility at a low temperature and induces phase separation at a high temperature, and (b) an upper critical solution. It may be any of a low temperature phase separation type having a temperature (UCST: upper critical solution temperature), a phase separation state at a low temperature, and compatibility at a high temperature. The phase-separated structure includes a structure that is in communication with each other, a structure in which droplets are dispersed, and a structure in which they are mixed. In order to fix these states, a combination of photopolymerizable materials is preferably used.
[0064]
The flow of the planar pattern forming method is as follows. After coating the pattern forming material on the substrate and adjusting the thermal conditions to make the system compatible and to make the entire surface transparent, light irradiation according to the desired pattern is performed and the exposed portion is transparent. And the transparent layer 2 is formed. Next, by changing the thermal conditions of the system, the unexposed part is phase-separated while maintaining the transparent state of the exposed part (light scattering layer 1), and pre-exposure is performed by irradiating the entire surface with light in that state. The unexposed part in the process is fixed to obtain a desired optical functional sheet.
[0065]
(5) A photopolymerizable composition composed of a binder resin, a photopolymerizable monomer, a photopolymerization initiator, a solvent, and the like is applied onto a substrate, subjected to pattern exposure, and then immersed in a poor solvent for the binder resin. It is obtained by forming a porous layer by drying and removing the poor solvent soaked in vacuum. The site | part hardened | cured by photopolymerization becomes the transparent layer 2, and it is set as a desired optical functional sheet by processing an uncured site | part and making it a porous layer (light scattering layer 1).
[0066]
As described above, the illustrated manufacturing method may be combined with several methods.
When these methods are used, not only the combination of the transparent layer 2 and the light scattering layer 1 but also phases having different light scattering properties can be alternately arranged.
[0067]
Further, the sheet of the present invention can be suitably used as a backlight sheet for a liquid crystal display. In this case, the luminance in the front direction can be efficiently improved by overlapping the light guide plate or the diffusion plate. Can do.
[0068]
In addition, the optical functional sheet of the present invention has a feature that the surface has a smooth surface because the light condensing function is exhibited by the structure of the arrangement layer existing inside the sheet. For this reason, surface processing can be performed. Further, it is possible to bond with a base material having other functions, and it is possible to manufacture a function integrated high performance sheet having multiple functions. For example, a sheet having both a high diffusion function and a high luminance function can be obtained even if it is thin by bonding and integrating with a diffusion plate having a smooth surface.
[0069]
【Example】
(Evaluation methods)
A. Luminance measurement
An optical functional sheet or the like is placed on a straight-line backlight for a notebook computer so that the relative positional relationship shown in FIG. 2 is obtained, and a front luminance is obtained using a color luminance meter BM-7 (manufactured by Topcon Corporation). Was measured.
[0070]
B. Viewing angle measurement
A U-shaped backlight for car navigation having the configuration shown in FIG. 2 is installed on a variable angle photometer GP-10 (manufactured by Optec Co., Ltd.), and −80 ° to +80 in the vertical and horizontal directions of the screen. The light intensity in increments of 5 ° was measured in the range of °. Here, the screen was installed so that the direction perpendicular to the fluorescent tube on the screen was the screen vertical direction and the parallel direction was the screen horizontal direction, and the respective directions were the vertical direction and horizontal direction of the optical functional sheet. The light intensity at each measurement angle was In (n is an angle), and the intensity ratio I45 ° / I0 ° between I0 ° and I45 ° was compared.
[0071]
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not necessarily limited to these.
[0072]
(Example 1)
A coating solution comprising a resin composition having the following composition was prepared, and applied onto a polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) film (“Lumirror” T60: film thickness 100 μm, manufactured by Toray Industries, Inc.) using a blade coater, and 80 ° C. After drying for 15 minutes, the same PET film was laminated as a cover film to obtain a resin sheet with a coating thickness of 150 μm.
[0073]
Figure 2005043493
[0074]
On this sheet, which is transparent at room temperature, a photomask having a lattice pattern of length: pitch 90 μm, opening width 60 μm, width: pitch 270 μm, opening width 240 μm is overlaid, and 60 mJ / cm using an ultrahigh pressure mercury lamp. 2 After being irradiated with the light, it was heated at 85 ° C. for 2 minutes and allowed to cool to room temperature. The cover film was peeled off, immersed in ethanol at 40 ° C. for 4 hours, allowed to cool to room temperature, then taken out from ethanol, and then directly applied using an ultra-high pressure mercury lamp to 500 mJ / cm on both the coating film side and the substrate film side. 2 After that, ethanol was removed by vacuum drying.
[0075]
When the cross section of the obtained coating film was observed with a scanning electron microscope, the pattern exposed portion had a vertical layer of 60 μm and a width: 240 μm transparent layer, and the pattern unexposed portion had a 30 μm porous layer in both the vertical and horizontal directions arranged in a lattice pattern. It was. This porous layer was a light scattering layer, and the length (L) in the film thickness direction was the same as the total film thickness (150 μm). The ratio of the length L in the film thickness direction to the arrangement pitch a of the light scattering layers (L / a, hereinafter referred to as aspect ratio) in this optical pattern was 1.66 in length and 0.56 in width.
[0076]
The obtained sheet was subjected to front luminance measurement and viewing angle measurement in a relative positional relationship as shown in FIG. The installation direction of the optical functional sheet was such that the vertical direction of the screen was vertical (aspect ratio 1.66), and the horizontal direction of the screen was horizontal (aspect ratio 0.56) (FIG. 6A).
[0077]
The luminance was improved by 40% compared to the case where measurement was performed without placing the optical functional sheet (blank). The results of viewing angle measurement are as shown in FIG. (B). I45 ° / I0 ° is as high as 0.431 in the vertical direction of the screen and 0.712 in the horizontal direction of the screen, and has a wide viewing angle characteristic. It was.
[0078]
(Examples 2 to 4)
Vertical: pitch 90 μm, aperture width 60 μm, horizontal: pitch 180 μm, aperture width 150 μm grid pattern (Example 2), vertical: pitch 90 μm, aperture width 60 μm, horizontal: grid pattern with pitch 130 μm, aperture width 100 μm (Example 3) ), Vertical: pitch 105 μm, aperture width 75 μm, horizontal: pitch 105 μm, aperture width 75 μm A photomask having a lattice pattern (Example 4) was used, and optical functional sheets were prepared in the same manner as in Example 1. did.
[0079]
When the cross section of the obtained coating film was observed, the pattern exposure part was as follows: vertical: 60 μm, horizontal: 150 μm transparent layer (Example 2), vertical: 60 μm, horizontal: 100 μm transparent layer (Example 3), vertical and horizontal : 75 μm transparent layer (Example 4), the pattern unexposed portion has a 30 μm width (Examples 2 to 4) of porous layers arranged vertically and horizontally, and an aspect ratio L / a of 1 in the vertical direction .66, horizontal 0.83 (Example 2), vertical 1.67, horizontal 1.15 (Example 3), and horizontal and vertical optical patterns 1.43 (Example 4) were formed.
[0080]
The luminance was improved by 43% (Example 2), 45% (Example 3), and 41% (Example 4), respectively, compared to the case where measurement was performed without placing the optical functional sheet. As a result of the viewing angle measurement, I45 ° / I0 ° is 0.425 (Example 2), 0.429 (Example 3), and 0.555 (Example 4) in the vertical direction of the screen, and 0 in the horizontal direction of the screen. .638 (Example 2), 0.586 (Example 3), and 0.557 (Example 4), which were high values and wide viewing angle characteristics.
[0081]
(Example 5)
An optical functional sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that a photomask having a circular opening filled with a diameter of 80 μm and the distance between the centers of adjacent circles of 100 μm was used.
The obtained optical functional sheet had a structure in which transparent cylinders having a diameter of 80 μm and a height of 150 μm were arranged in a porous layer with a centerline distance of 100 μm.
Here, since the transparent cylinders are arranged in parallel in the vertical direction, the arrangement pitch is 100 μm, and since the horizontal direction is not parallel, calculation is performed by projecting and the arrangement pitch is 87 μm. From this, the aspect ratio L / a in the optical pattern was 1.5 in length and 1.73 in width.
[0082]
The luminance was improved by 38% compared to the case where measurement was performed without placing the optical functional sheet. As a result of the viewing angle measurement, I45 ° / I0 ° was as high as 0.546 in the vertical direction of the screen and 0.550 in the horizontal direction of the screen, and had a wide viewing angle characteristic.
[0083]
(Example 6)
Optical functional sheets were respectively produced in the same manner as in Example 1 except that a photomask having a lattice pattern of vertical: pitch 90 μm, aperture width 60 μm, horizontal: pitch 115 μm, aperture width 100 μm was used.
[0084]
When the cross section of the obtained coating film was observed, the pattern exposed area became a transparent layer of 60 μm in length and 100 μm in width, and the unexposed part of the pattern had a porous layer of 30 μm in length and 15 μm in width arranged in a lattice pattern. The aspect ratio L / a in the optical pattern was 1.66 vertical and 1.30 horizontal.
[0085]
The luminance was improved by 39% compared to the case where measurement was performed without placing the optical functional sheet. As a result of the viewing angle measurement, I45 ° / I0 ° was as high as 0.430 in the vertical direction of the screen and 0.642 in the horizontal direction of the screen, and had wide viewing angle characteristics.
[0086]
(Comparative Example 1)
Front luminance and viewing angle measurements were performed using a prism sheet (BEFII 90/50, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) instead of the optical functional sheet. At this time, the prism sheet was measured in such a direction that the prism row was parallel to the fluorescent tube.
[0087]
The front luminance was improved by 41% compared to the case where measurement was performed without placing the prism sheet. However, the viewing angle measurement has a viewing angle dependency as shown in FIG. 6 (b), and a result is obtained in which the brightness is rapidly reduced depending on the viewing angle. The values of I45 ° / I0 ° were 0.138 in the vertical direction of the screen and 0.608 in the horizontal direction of the screen, and a steep change was observed particularly in the vertical direction of the screen.
[0088]
(Comparative Examples 2 to 4)
Vertical and horizontal: lattice pattern with 70 μm pitch and 40 μm aperture width (Comparative Example 2), vertical: 70 μm pitch and 40 μm aperture width, horizontal pattern with 180 μm pitch and 150 μm aperture width (Comparative Example 3), vertical and horizontal pitch: 500 μm, aperture width Optical functional sheets were prepared in the same manner as in Example 1 except that a photomask having a 470 μm lattice pattern (Comparative Example 4) was used.
[0089]
When the cross section of the obtained coating film was observed, the pattern exposure portion was as follows: vertical and horizontal: 40 μm transparent layer (Comparative Example 2), vertical: 40 μm, horizontal: 150 μm transparent layer (Comparative Example 3), vertical and horizontal: 375 μm transparent A layer (Comparative Example 4) is formed, and in the pattern unexposed portion, a porous phase of 30 μm (Comparative Examples 2 to 4) is arranged in a lattice shape in both the vertical and horizontal directions, and the aspect ratio L / a in the optical pattern is 2. 14 (Comparative Example 2), vertical 2.14 horizontal 0.83 (Comparative Example 3), vertical and horizontal 0.3 (Comparative Example 4).
[0090]
The brightness was improved by 56% (Comparative Example 2), 50% (Comparative Example 3), and 10% (Comparative Example 4) as compared with the case where measurement was performed without placing the optical functional sheet. As a result of the viewing angle measurement, I45 ° / I0 ° is 0.130 (Comparative Example 2), 0.135 (Comparative Example 3), 0.806 (Comparative Example 4) in the vertical direction of the screen, and 0 in the horizontal direction of the screen. 128 (Comparative Example 2), 0.627 (Comparative Example 3), and 0.810 (Comparative Example 4). Thus, in Comparative Examples 2 and 3, the viewing angle characteristics were inferior, and in Comparative Example 4, the front luminance was inferior.
[0091]
【The invention's effect】
According to the present invention, it has a flat surface shape that can be surface-processed and bonded to other functional sheets, and can exhibit a light collecting function depending on the internal form. An optical functional sheet having an internal condensing function capable of condensing light spreading in the direction and light spreading in the left-right direction at the same time. Further, the brightness in the front direction of the screen is high and the viewing angle dependency is small. It can be set as the optical functional sheet for displays which has the outstanding characteristic. This optical functional sheet is useful for applications such as a backlight in a liquid crystal display member.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1H are sheet cross-sectional views illustrating the cross-sectional shapes of a light scattering layer and a transparent layer in a cross section of an optical functional sheet of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a relative positional relationship between members of a sidelight type backlight.
FIG. 3 is a sheet cross-sectional view for showing transmission or reflection of light rays in an optical functional sheet.
4A to 4J are sheet plane pattern diagrams illustrating patterns composed of a light scattering layer and a transparent layer in the sheet plane of the optical functional sheet.
FIG. 5 is a sheet cross-sectional view schematically showing an enlarged light scattering layer portion in the sheet structure of FIG.
6A is a plan view showing a method for installing an optical functional sheet when luminance is measured in Examples and Comparative Examples, and FIG. 6B is a viewing angle in Example 1 and Comparative Example 1. FIG. It is a figure of viewing angle-relative intensity which shows the measurement result of dependence.
[Explanation of symbols]
1 Light scattering layer
2 Transparent layer
3 Optical functional sheet
4 Diffusion sheet
5 Light guide plate
6 Fluorescent tubes
7 Reflector
8 Layers with specular reflective surfaces
9 Transparent layer with a different refractive index from transparent layer 2
a Arrangement pitch of light scattering layer 1
L Thickness direction length of light scattering layer 1

Claims (8)

光散乱層と実質的に光を散乱しない透明層とがシート面方向に交互配列する、ディスプレイ用の光学機能性シートであって、ディスプレイに設置時に画面上下および左右の方向に対応する光散乱層の配列ピッチをそれぞれａ１、ａ２とし、光散乱層の膜厚方向長さをＬとしたとき、Ｌ／ａ１の値が０．４〜２の範囲であり、かつ、Ｌ／ａ２の値が０．４〜２の範囲であることを特徴とするディスプレイ用光学機能性シート。An optical functional sheet for a display in which a light scattering layer and a transparent layer that substantially does not scatter light are arranged alternately in the sheet surface direction, and corresponds to the vertical and horizontal directions of the screen when installed on the display. Where L1 is a1 and a2 and L is the length of the light scattering layer in the film thickness direction, the value of L / a1 is in the range of 0.4 to 2, and the value of L / a2 is 0. An optical functional sheet for display, which is in the range of 4 to 2. シート平面において光散乱層が格子状に配列し、かつ、該格子配列の縦横或いは横縦の方向と、ディスプレイ設置時の画面上下および左右方向とが実質的に対応していることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ用光学機能性シート。The light scattering layers are arranged in a grid pattern on the sheet plane, and the vertical and horizontal or horizontal and vertical directions of the grid arrangement substantially correspond to the vertical and horizontal directions of the screen when the display is installed. The optical functional sheet for display according to claim 1. 格子状の光散乱層において、格子縦方向と横方向の配列ピッチの比率が１：１〜１：２であることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ用光学機能性シート。3. The optical functional sheet for display according to claim 2, wherein in the lattice-like light scattering layer, the ratio of the arrangement pitch in the longitudinal direction and the lateral direction of the lattice is 1: 1 to 1: 2. 格子状の光散乱層のシート面方向幅が格子縦方向と横方向とで異なることを特徴とする請求項２または３に記載のディスプレイ用光学機能性シート。4. The optical functional sheet for display according to claim 2, wherein the sheet surface direction width of the lattice-shaped light scattering layer is different between the longitudinal direction and the lateral direction of the lattice. 5. 格子状の光散乱層がマトリクス相と該マトリクス相中に分散された光散乱成分である分散相とからなり、光散乱層中に存在する分散相の数平均径、光散乱層内でのシート面方向における分散相とマトリクス相との平均界面数、光散乱層中に存在する分散相の平均密度、及び、光散乱層中における分散相が占める体積比率のうちのいずれか、少なくとも一つが、格子縦方向と横方向とで異なることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のディスプレイ用光学機能性シート。The lattice-like light scattering layer is composed of a matrix phase and a dispersed phase which is a light scattering component dispersed in the matrix phase, and the number average diameter of the dispersed phase existing in the light scattering layer, the sheet in the light scattering layer At least one of the average number of interfaces between the dispersed phase and the matrix phase in the plane direction, the average density of the dispersed phase present in the light scattering layer, and the volume ratio occupied by the dispersed phase in the light scattering layer, The optical functional sheet for a display according to any one of claims 2 to 4, wherein the optical functional sheet for display is different in the lattice vertical direction and the horizontal direction. 光散乱層の配列ピッチが１０〜５００μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のディスプレイ用光学機能性シート。6. The optical functional sheet for display according to claim 1, wherein the light scattering layer has an arrangement pitch of 10 to 500 [mu] m. 光散乱層の幅が５〜１００μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のディスプレイ用光学機能性シート。The optical functional sheet for display according to claim 1, wherein the light scattering layer has a width of 5 to 100 μm. 光散乱層が光散乱成分として空洞を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のディスプレイ用光学機能性シート。The optical functional sheet for display according to any one of claims 1 to 7, wherein the light scattering layer contains a cavity as a light scattering component.
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