JP2010096916A - 光学シート及びこれを用いたバックライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】シート面の領域毎の光学的機能の制御が容易かつ確実であり、バックライトユニットの輝度の均一性及び薄型化を向上することができる光学シート及びこれを用いたバックライトユニットの提供を目的とするものである。
【解決手段】本発明の光学シートは、透明な基材層と、この基材層の表面に積層される光学層とを備える光学シートであって、この光学層が、基材層表面に散点的に積層される複数の光拡散部を有し、この光拡散部が、光拡散剤とそのバインダーを含むことを特徴とする。上記光拡散部は、凸レンズ状に形成されていることが好ましく、光拡散剤のバインダーに対する質量比は、０．１以上２以下であることが好ましい。上記光拡散部の平均直径（Ｄ）が１０μｍ以上３００μｍ以下、平均高さ（Ｈ_１）の平均直径（Ｄ）に対する高さ比（Ｈ_１／Ｄ）が０．０５以上０．５以下であるとよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学シート及びバックライトユニットに関し、詳細には液晶表示装置に好適な光学シート及びこれを用いたバックライトユニットに関する。

液晶表示装置は、液晶層を背面から照らして発光させるバックライト方式が普及し、液晶層の下面側にエッジライト型、直下型などのバックライトユニットが装備されている。かかるエッジライト型のバックライトユニット２０は、基本的には図４に示すように光源としての線状のランプ２１と、ランプ２１に端部が沿うように配置される方形板状の導光板２２と、導光板２２の表面側に積層される複数枚の光学シート２３とを装備している。この光学シート２３は、屈折、拡散等の特定の光学機能を有するものであり、具体的には導光板２２、導光板２２の表面側に配設され主に光拡散機能を有する光拡散シート２４、光拡散シート２４の表面側に配設され法線方向側への屈折機能を有するプリズムシート２５などが該当する。

このバックライトユニット２０の機能を説明すると、まずランプ２１より導光板２２に入射した光線は、導光板２２裏面の反射ドット又は反射シート（図示していない）で反射され、導光板２２の表面から出射される。導光板２２から出射した光線は光拡散シート２４に入射し、光拡散シート２４で拡散され、光拡散シート２４表面より出射される。その後、光拡散シート２４から出射された光線は、プリズムシート２５に入射し、プリズムシート２５表面に形成されたプリズム部２５ａによって略法線方向にピークを示す分布の光線として出射される。

このように、ランプ２１から出射された光線が、光拡散シート２４によって拡散され、またプリズムシート２５によって略法線方向にピークを示すように屈折され、さらに表面側の液晶層（図示していない）全面を照明するものである。なお、図示していないが、上述のプリズムシート２５の集光特性の緩和やプリズム部２５ａの保護又は偏光板等の液晶パネルとプリズムシート２５とのスティッキングの防止等を目的として、プリズムシート２５の表面側にさらに光学シートが配設されている。

上記バックライトユニット２０に備える光拡散シート２４としては、一般的には合成樹脂製の透明な基材層の表面にビーズを塗工するビーズ塗工タイプの光拡散シート（例えば特開平７−５３０５号公報、特開２０００−８９００７公報等参照）が使用されている。かかる光拡散シートは、表面の微細な凹凸により光拡散機能が奏される。

上記従来の光拡散シートにおいては、ビーズ層が塗工により基材層全面に積層されるため、光拡散機能がシート全面に略均一に発現される。これは、プリズムシートも同様である。一方、バックライトユニットは構造上どうしてもランプ２１近傍の輝度が大きくなる傾向があるため、導光板２２表面の加工処理等により、液晶パネル全面に均一な輝度が確保されるよう工夫されている。しかし、この導光板２２表面等の加工は射出成形で行われているものが多く、射出成形に用いる金型の成形のための時間がかかるため、表面パターン等の修正に要するリードタイムが長く、また多種の製品の製造には時間を要するという不都合が存在する。
特開平７−５３０５号公報 特開２０００−８９００７公報

本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、シート面の領域毎の光学的機能の制御が容易かつ確実であり、バックライトユニットの輝度の均一性及び薄型化を向上することができる光学シート及びこれを用いたバックライトユニットの提供を目的とするものである。

上記課題を解決するためになされた発明は、透明な基材層と、この基材層の表面に積層される光学層とを備える光学シートであって、この光学層が、基材層表面に散点的に積層される複数の光拡散部を有し、この光拡散部が、光拡散剤とそのバインダーを含むことを特徴とする光学シートである。

当該光学シートは、光学層が基材層表面に散点的に積層される複数の光拡散部を有していることから、光学シート上に光が拡散される部分と光が拡散されない部分が存在し、光拡散性がシート上の領域によって異なることとなる。つまり、当該光学シートによれば光学層の積層部の配置等を調整することにより、光学シート上の意図する箇所に意図する高度の光を拡散させることができ、すなわち、シート面毎の光拡散性の微調整を行うことができる。また、当該光学シートは印刷により光拡散部を基材層に積層させることができるので、積層部の配置等の調整も容易に行うことができる。

上記光拡散部は、凸レンズ状に形成されていることが好ましい。光拡散部が凸レンズ状に形成されていることにより、光拡散性を向上させ、また光拡散性の制御を容易に行うことができる。

上記光拡散剤のバインダーに対する質量比としては、０．１以上２以下であることが好ましい。光拡散剤の質量比を上記範囲とすることで、光拡散性を効果的に発現することができる。

上記光拡散部の平均直径（Ｄ）としては、１０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。光学層がこのような直径を有する凸レンズ状の光拡散部から構成されていることにより、当該光学シートの光学的機能が容易かつ確実に制御される。

上記光拡散部の平均高さ（Ｈ_１）の平均直径（Ｄ）に対する高さ比（Ｈ_１／Ｄ）としては０．０５以上０．５以下であるとよい。光拡散部の高さ比（Ｈ_１／Ｄ）を上記範囲とすることで、拡散、法線方向側への変角等の光学的機能が高められる。

上記光拡散部における光拡散剤の屈折率（ｎ_１）とバインダーの屈折率（ｎ_２）との差の絶対値（｜ｎ_１−ｎ_２｜）は、０．０５以上であるとよい。光拡散剤とバインダーが上記の屈折率差を有することで、効率的に集光、法線方向側への屈折、拡散等を行うことができる。

上記光拡散部における光拡散剤の粒子直径は、０．１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。光拡散剤の粒子直径が上記範囲未満であると、光拡散効果が不十分となってしまい、逆に、上記範囲を超えると、光拡散部を形成するバインダーの配設が困難となってしまうからである。

上記光学層における光拡散部の積層率としては１０％以上９０％であるとよい。積層率を上記範囲とすることで、拡散等の光学的機能を容易に制御することができる。

上記光拡散部の配設パターンが正三角格子パターンであることが好ましい。この正三角形格子パターンは、凸レンズ状の光拡散部をより密に配設することができる。そのため、当該正三角形格子パターンによれば、凸レンズ状の光拡散部の充填率が容易に高められ、法線方向側への屈折、拡散等の光学的機能が格段に向上する。

また、上記光拡散部の配設パターンとしてはランダムパターンも好ましい。このようにランダムパターンによれば、当該マイクロレンズシートを他の光学部材と重ね合わせた際にモアレの発生が低減される。

上記基材部の裏面には、波状のプリズム形状を有しており、プリズムの平均高さ（Ｈ_２）のプリズムピッチ（Ｐ）に対する高さ比（Ｈ_２／Ｐ）が０．０５以上０．５以下である
ことが好ましい。基材層の裏面に上記高さ比のプリズム形状を有することにより、法線方向側への屈折、拡散等の光学的機能が格段に向上する。

従って、ランプから発せられる光線を分散させてその表面側に当該光線を導く液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、領域毎にに輝度の調整が可能で、拡散、変角等の光学的機能の高い当該光学シートを備えると、輝度の調整を当該光学シートで行うことができ、輝度の統一化により品質が高められる。

ここで、「凸レンズ状」とは、断面形状が凸状を有することを意味し、平面形状が円形であることには限定されない。「平均高さ（Ｈ_１）」とは、凸レンズ状の光拡散部の基底面から最頂部までの平均垂直距離を意味する。「平均直径（Ｄ）」とは、凸レンズ状の光拡散部の基底の平均直径を意味する。「積層率」とは、当該光学シートの表面投影形状における単位面積あたりの光拡散部の占有比率を意味する。「三角形格子パターン」とは、表面を同一形状の正三角形に区分し、その三角形の各頂点に光拡散部を配設するパターンを意味する。「平均高さ（Ｈ_２）」とは、プリズムの基底面から頂点までの平均垂直距離を意味する。また、「プリズムピッチ（Ｐ）」とは、プリズムの断面形状における平均頂点間距離を意味する。

以上説明したように、本発明の光学シート及びこれを用いたバックライトユニットによれば、シート面の領域毎の光学的機能の制御を容易かつ確実に行うことができ、バックライトユニットの輝度の均一性及び薄型化を向上することができる。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る光学シートを示す模式的部分平面図及び模式的部分断面図、図２は図１の光学シートとは異なる形態に係る光学シートを示す模式的部分断面図、図３は図２の光学シートを備えるバックライトユニットを示す模式的断面図である。

図１の光学シート１は、基材層２及びこの基材層２の表面側に設けられた光学層３を備えている。

基材層２は、光線を透過させる必要があるので透明、特に無色透明の合成樹脂から形成されている。かかる基材層２に用いられる合成樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル、活性エネルギー線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂等が挙げられる。中でも、透明性に優れ、強度が高いポリエチレンテレフタレートが好ましく、撓み性能が改善されたポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。

基材層２の厚み（平均厚み）は、特に限定されないが、例えば５０μｍ以上８００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以上６００μｍ以下とされる。基材層２の厚みが上記範囲未満であると、バックライトユニット等において熱に曝された際にカールが発生しやすくなってしまう、取り扱いが困難になる等の不都合が発生する。逆に基材層２の厚みが上記範囲を超えると、液晶表示装置の輝度が低下してしまうことがあり、またバックライトユニットの厚みが大きくなって液晶表示装置の薄型化の要求に反することにもなる。

光学層３は、複数の凸レンズ状の光拡散部４から構成されており、光拡散剤５とバインダー６とを備えている。かかる光拡散剤５はバインダー６で被覆されている。このように光拡散部４中に含有する光拡散剤５によって、光拡散部４を透過する光線を均一に拡散させることができる。また、光拡散剤５によって光拡散部４の表面に微細な凸部が略均一かつ略緻密に形成されている。このように光学シート１表面に形成される微細な凹凸のレンズ的屈折作用により、光線をより良く拡散させることができる。

光拡散部４は、凸レンズ状の形状を有している。当該手段によれば、凸レンズ形状を有していることで、光拡散部４表面における光の屈折角度が調整され、光線をよりよく拡散及び法線方向への変角をさせることができる。

光拡散部４は、基材層２の表面全体に比較的密にかつ幾何学的に配設されている。光拡散部４は、基材層２の表面において、正三角形格子パターンで配設されている。従って、光拡散部４の配設間隔は全て一定である。この配設パターンは、光拡散部４を最も密に配設することができ、当該光学シート１の拡散機能、変角機能等の光学的機能を向上することができる。

光拡散部４の積層率の下限としては、１０％、特には１５％、さらに特には２０％が好ましい。このように光拡散部４の積層率を上記下限以上とすることで、当該光学シート表面における光拡散部４の占有面積を高め、当該光学シート１の拡散、変角等の光学的機能が格段に向上される。

光拡散部４の積層率の上限としては、９０％、特には７５％、さらに特には６０％が好ましい。このように光拡散部４の積層率を上記上限以下とすることで、当該光学シート表面における光拡散部４の配置を自由に移動させることができ、光学的機能を容易に制御することができる。

光拡散部４の平均直径（Ｄ）としては、１０μｍ以上３００μｍ以下、特には４０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。光拡散部４の直径を上記範囲とすることで当該光学シート１の拡散、変角等の光学的機能が容易かつ確実に制御される。なお、光拡散部４の直径は全て同一でもよいし、シート上の位置によって変化させてもよい。例えば、輝度を高めたい部分の光拡散部４の直径を大きくすることにより、当該光学シートにおいて輝度の微調整を行うことができる。また、光拡散部４の平面形状としては、円形に限定されず、楕円形、四角形、六角形等の多角形等が適宜採用される。

光拡散部４の平均高さ（Ｈ_１）の平均直径（Ｄ）に対する高さ比（Ｈ_１／Ｄ）としては０．０５以上０．５以下であることが好ましい。光拡散部４の高さ比を上記範囲とすることで、凸レンズ形状を有する光拡散部４が、光拡散部４の表面において効果的に凸レンズとして機能し、光線の拡散、法線方向への変角等を行うことができる。

光拡散剤５は、光線を拡散させる性質を有する粒子であり、形成材料としては、無機フィラーと有機フィラーに大別される。無機フィラーの具体的な材料としては、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、硫化バリウム、マグネシウムシリケート、又はこれらの混合物を用いることができる。有機フィラーの具体的な材料としてはアクリル樹脂、アクリロニトリル系樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等を用いることができる。中でも、透明性が高いアクリル系樹脂が好ましく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が特に好ましい。その他、蛍光材を含有させることも可能である。

光拡散剤５の形状としては、特に限定されるものではないが、例えば球状、立方状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、繊維状などが挙げられ、中でも光拡散性に優れる球状のビーズが好ましい。

光拡散剤５の平均粒子径の下限としては、１μｍ、特に２μｍ、さらに特に５μｍが好ましく、光拡散剤５の平均粒子径の上限としては、５０μｍ、特に２０μｍ、さらに特に１５μｍが好ましい。これは、光拡散剤５の平均粒子径が上記範囲未満であると、光拡散剤５によって形成される光学層３表面の凹凸が小さくなり、必要な光拡散性を満たさないおそれがあり、逆に、光拡散剤５の平均粒子径が上記範囲を越えると、光学シート１の厚さが増大し、かつ、均一な拡散が困難になることからである。当該光拡散剤５の平均粒子径は、任意に抽出した１０００個の光拡散剤５を顕微鏡で拡大して粒子の直径を測定し、これを単純平均することにより導出される。なお、光拡散剤５が球形でない場合は、任意の一方向における光拡散剤５の寸法とこれと直交する方向における光拡散剤５の寸法とを平均した値とする。

光拡散剤５のバインダー６に対する質量比としては、０．１以上２以下、特に０．３以上０．５以下であることが好ましい。これは、光拡散剤５の質量比が上記未満であると、光拡散性が不十分となってしまい、一方、光拡散剤５の質量比が上記範囲を超えると光拡散剤５を固定する効果が低下することからである。

光拡散剤５の屈折率（ｎ_１）とバインダー６の屈折率（ｎ_２）との差の絶対値（｜ｎ_１−ｎ_２｜）としては、０．０５以上であることが好ましい。光拡散剤５とバインダー６が上記の屈折率差を有することで、基材層２と光学層３との界面及び光学層３表面における屈折に加え、光拡散剤５とバインダー６との界面においても効果的な屈折が生じるため、効率的に、集光、法線方向側への屈折、拡散等を行うことができる。

バインダー６は、基材ポリマーを含むポリマー組成物を架橋硬化させることで形成される。このバインダー６によって基材層２表面に光拡散剤５が配置固定される。なお、このバインダー６を形成するためのポリマー組成物は、基材ポリマーの他に例えば微小無機充填剤、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤、蛍光材等が適宜配合されてもよい。

上記基材ポリマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド、エポキシ系樹脂、紫外線硬化型樹脂等が挙げられ、これらのポリマーを１種又は２種以上混合して使用することができる。特に、上記基材ポリマーとしては、加工性が高く、塗工等の手段で容易に光学層３を形成することができるポリオールが好ましい。また、バインダー６に用いられる基材ポリマー自体は、光線の透過性を高める観点から透明が好ましく、無色透明が特に好ましい。

上記ポリオールとしては、例えば水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られるポリオールや、水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールなどが挙げられ、これらを単体で又は２種以上混合して使用することができる。

水酸基含有不飽和単量体としては、（ａ）例えばアクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル、アリルアルコール、ホモアリルアルコール、ケイヒアルコール、クロトニルアルコール等の水酸基含有不飽和単量体、（ｂ）例えばエチレングリコール、エチレンオキサイド、プロピレングリコール、プロピレンオキサイド、ブチレングリコール、ブチレンオキサイド、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、フェニルグリシジルエーテル、グリシジルデカノエート、プラクセルＦＭ−１（ダイセル化学工業株式会社製）等の２価アルコール又はエポキシ化合物と、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸との反応で得られる水酸基含有不飽和単量体などが挙げられる。これらの水酸基含有不飽和単量体から選択される１種又は２種以上を重合してポリオールを製造することができる。

また上記ポリオールは、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸シクロヘキシル、スチレン、ビニルトルエン、１−メチルスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、酢酸アリル、アジピン酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、マレイン酸ジエチル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、エチレン、プロピレン、イソプレン等から選択される１種又は２種以上のエチレン性不飽和単量体と、上記（ａ）及び（ｂ）から選択される水酸基含有不飽和単量体とを重合することで製造することもできる。

水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られるポリオールの数平均分子量は１０００以上５０００００以下であり、好ましくは５０００以上１０００００以下である。また、その水酸基価は５以上３００以下、好ましくは１０以上２００以下、さらに好ましくは２０以上１５０以下である。

水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールは、（ｃ）例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、グリセリン、ペンタエリスリトール、シクロヘキサンジオール、水添ビスフェノールＡ、ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ハイドロキノンビス（ヒドロキシエチルエーテル）、トリス（ヒドロキシエチル）イソシヌレート、キシリレングリコール等の多価アルコールと、（ｄ）例えばマレイン酸、フマル酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、トリメット酸、テレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸等の多塩基酸とを、プロパンジオール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン等の多価アルコール中の水酸基数が前記多塩基酸のカルボキシル基数よりも多い条件で反応させて製造することができる。

かかる水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールの数平均分子量は５００以上３０００００以下であり、好ましくは２０００以上１０００００以下である。また、その水酸基価は５以上３００以下、好ましくは１０以上２００以下、さらに好ましくは２０以上１５０以下である。

当該ポリマー組成物の基材ポリマーとして用いられるポリオールとしては、上記ポリエステルポリオール、及び、上記水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られ、かつ、（メタ）アクリル単位等を有するアクリルポリオールが好ましい。かかるポリエステルポリオール又はアクリルポリオールを基材ポリマーとするバインダー６は透明性及び耐候性が高く、光学層３の黄変等を抑制することができる。特に、基材ポリマーとしてアクリルポリオールを用い、アクリル系樹脂製の拡散剤５を用いることで、拡散剤５の界面での無用の屈折、反射等が低減され、当該光学シート１の方向性光拡散機能、光線透過性等の光学的機能を向上することができる。なお、このポリエステルポリオールとアクリルポリオールのいずれか一方を使用してもよく、両方を使用してもよい。

なお、上記ポリエステルポリオール及びアクリルポリオール中の水酸基の個数は、１分子当たり２個以上であれば特に限定されないが、固形分中の水酸基価が１０以下であると架橋点数が減少し、耐溶剤性、耐水性、耐熱性、表面硬度等の被膜物性が低下する傾向がある。

バインダー６を形成するポリマー組成物中に微小無機充填剤を含有するとよい。このようにバインダー７中に微小無機充填剤を含有することで、光学層３ひいては光学シート１の耐熱性が向上する。この微小無機充填剤を構成する無機物としては、特に限定されるものではないが、無機酸化物が好ましい。この無機酸化物は、金属元素が主に酸素原子との結合を介して３次元のネットワークを構成した種々の含酸素金属化合物と定義される。無機酸化物を構成する金属元素としては、例えば、元素周期律表第２族〜第６族から選ばれる元素が好ましく、元素周期律表第３族〜第５族から選ばれる元素がさらに好ましい。特に、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒから選択される元素が好ましく、金属元素がＳｉであるコロイダルシリカが、耐熱性向上効果及び均一分散性の面で微小無機充填剤として最も好ましい。また、微小無機充填剤の形状は、球状、針状、板状、鱗片状、破砕状等の任意の粒子形状でよく、特に限定されない。

微小無機充填剤の平均粒子径の下限としては、５ｎｍが好ましく、１０ｎｍが特に好ましい。一方、微小無機充填剤の平均粒子径の上限としては５０ｎｍが好ましく、２５ｎｍが特に好ましい。これは、微小無機充填剤の平均粒子径が上記範囲未満では、微小無機充填剤の表面エネルギーが高くなり、凝集等が起こりやすくなるためであり、逆に、平均粒子径が上記範囲を超えると、短波長の影響で白濁し、光学シート１の透明性を完全に維持することができなくなることからである。

微小無機充填剤の質量比（バインダー６の基材ポリマー１００部に対する無機物成分のみの質量比）の下限としては、固形分換算で５部が好ましく、５０部が特に好ましい。一方、微小無機充填剤の上記質量比の上限としては、５００部が好ましく、２００部がより好ましく、１００部が特に好ましい。これは、微小無機充填剤の質量比が上記範囲未満であると、光学シート１の耐熱性を十分に発現することができなくなってしまうおそれがあり、逆に、質量比が上記範囲を越えると、ポリマー組成物中への配合が困難になり、光学層３の光線透過率が低下するおそれがあることからである。

上記微小無機充填剤としては、その表面に有機ポリマーが固定されたものを用いるとよい。このように有機ポリマー固定微小無機充填剤を用いることで、バインダー６中での分散性やバインダー６との親和性の向上が図られる。この有機ポリマーについては、その分子量、形状、組成、官能基の有無等に関して特に限定はなく、任意の有機ポリマーを使用することができる。また有機ポリマーの形状については、直鎖状、分枝状、架橋構造等の任意の形状のものを使用することができる。

上記有機ポリマーを構成する具体的な樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルおよびこれらの共重合体やアミノ基、エポキシ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基等の官能基で一部変性した樹脂等が挙げられる。中でも、（メタ）アクリル系樹脂、（メタ）アクリル−スチレン系樹脂、（メタ）アクリル−ポリエステル系樹脂等の（メタ）アクリル単位を含む有機ポリマーを必須成分とするものが被膜形成能を有し好適である。他方、上記ポリマー組成物の基材ポリマーと相溶性を有する樹脂が好ましく、従ってポリマー組成物に含まれる基材ポリマーと同じ組成であるものが最も好ましい。

なお、微小無機充填剤は、微粒子内に有機ポリマーを包含していてもよい。このことにより、微小無機充填剤のコアである無機物に適度な軟度および靱性を付与することができる。

上記有機ポリマーにはアルコキシ基を含有するものを用いるとよく、その含有量としては有機ポリマーを固定した微小無機充填剤１ｇ当たり０．０１ｍｍｏｌ以上５０ｍｍｏｌ以下が好ましい。かかるアルコキシ基により、バインダー６を構成するマトリックス樹脂との親和性や、バインダー６中での分散性を向上させることができる。

上記アルコキシ基は、微粒子骨格を形成する金属元素に結合したＲＯ基を示す。このＲは置換されていてもよいアルキル基であり、微粒子中のＲＯ基は同一であっても異なっていてもよい。Ｒの具体例としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル等が挙げられる。微小無機充填剤を構成する金属と同一の金属アルコキシ基を用いるのが好ましく、微小無機充填剤がコロイダルシリカである場合には、シリコンを金属とするアルコキシ基を用いるのが好ましい。

有機ポリマーを固定した微小無機充填剤中の有機ポリマーの含有率については、特に制限されるものではないが、微小無機充填剤を基準にして０．５質量％以上５０質量％以下が好ましい。

微小無機充填剤に固定する上記有機ポリマーとして水酸基を有するものを用い、バインダー６を構成するポリマー組成物中に水酸基と反応するような官能基を２個以上有する多官能イソシアネート化合物、メラミン化合物およびアミノプラスト樹脂から選ばれる少なくとも１種のものを含有するとよい。これにより、微小無機充填剤とバインダー６のマトリックス樹脂とが架橋構造で結合され、保存安定性、耐汚染性、可撓性、耐候性、保存安定性等が良好になり、さらに得られる被膜が光沢を有するものとなる。

上記バインダー６の基材ポリマーとしてはシクロアルキル基を有するポリオールが好ましい。このように、バインダー６を構成する基材ポリマーとしてのポリオール中にシクロアルキル基を導入することで、バインダー６の撥水性、耐水性等の疎水性が高くなり、高温高湿条件下での当該光学シート１の耐撓み性、寸法安定性等が改善される。また、光学層３の耐候性、硬度、肉持感、耐溶剤性等の塗膜基本性能が向上する。さらに、表面に有機ポリマーが固定された微小無機充填剤との親和性及び微小無機充填剤の均一分散性がさらに良好になる。

上記シクロアルキル基としては特に限定されず、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデシル基、シクロトリデシル基、シクロテトラデシル基、シクロペンタデシル基、シクロヘキサデシル基、シクロヘプタデシル基、シクロオクタデシル基等が挙げられる。

上記シクロアルキル基を有するポリオールは、シクロアルキル基を有する重合性不飽和単量体を共重合することで得られる。このシクロアルキル基を有する重合性不飽和単量体とは、シクロアルキル基を分子内に少なくとも１つ有する重合性不飽和単量体である。この重合性不飽和単量体としては特に限定されず、例えば、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、メチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、シクロドデシル（メタ）アクリレート等が挙げられる。

また、ポリマー組成物中には硬化剤としてイソシアネートを含有するとよい。このようにポリマー組成物中にイソシアネート硬化剤を含有することで、より一層強固な架橋構造となり、光学層３の被膜物性がさらに向上する。このイソシアネートとしては上記多官能イソシアネート化合物と同様の物質が用いられる。中でも、被膜の黄変色を防止する脂肪族系イソシアネートが好ましい。

特に、基材ポリマーとしてポリオールを用いる場合、ポリマー組成物中に配合する硬化剤としてヘキサメチレンジイソシアネート、イソフロンジイソシアネート及びキシレンジイソシアネートのいずれか１種もしくは２種以上混合して用いるとよい。これらの硬化剤を用いると、ポリマー組成物の硬化反応速度が大きくなるため、帯電防止剤として微小無機充填剤の分散安定性に寄与するカチオン系のものを使用しても、カチオン系帯電防止剤による硬化反応速度の低下を十分補うことができる。また、かかるポリマー組成物の硬化反応速度の向上はバインダー中への微小無機充填剤の均一分散性に寄与する。その結果、当該光学シート１は熱、紫外線等による撓みや黄変を格段に抑制することができる。

さらに、上記ポリマー組成物中に帯電防止剤を含有するとよい。このように帯電防止剤が混練されたポリマー組成物からバインダー６を形成することで、当該光学シート１に帯電防止効果が発現され、ゴミを吸い寄せたり、プリズムシート等との重ね合わせが困難になる等の静電気の帯電により発生する不都合を防止することができる。また、帯電防止剤を表面にコーティングすると表面のベタツキや汚濁が生じてしまうが、このようにポリマー組成物中に混練することでかかる弊害は低減される。この帯電防止剤としては、特に限定されるものではなく、例えばアルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩等のアニオン系帯電防止剤、第四アンモニウム塩、イミダゾリン化合物等のカチオン系帯電防止剤、ポリエチレングリコール系、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアリン酸エステル、エタノールアミド類等のノニオン系帯電防止剤、ポリアクリル酸等の高分子系帯電防止剤などが用いられる。中でも、帯電防止効果が比較的大きいカチオン系帯電防止剤が好ましく、少量の添加で帯電防止効果が奏される。

また、上記ポリマー組成物中に紫外線吸収剤を含有するとよい。このように紫外線吸収剤を含有するポリマー組成物からバインダー６を形成することで、当該光学シート１に紫外線カット機能が付与され、バックライトユニットのランプから発せられる微量の紫外線をカットし、紫外線による液晶層の破壊を防止することができる。

かかる紫外線吸収剤としては、紫外線を吸収し、効率よく熱エネルギーに変換できるもので、かつ、光に対して安定な化合物であれば特に限定されるものではなく公知のものを使用することができる。中でも、紫外線吸収機能が高く、上記基材ポリマーとの相溶性が良好で、基材ポリマー中に安定して存在するサリチル酸系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びシアノアクリレート系紫外線吸収剤が好ましく、これらの群より選択される１種又は２種以上のものを用いるとよい。また、紫外線吸収剤としては、分子鎖に紫外線吸収基を有するポリマー（例えば、（株）日本触媒の「ユーダブルＵＶ」シリーズなど）も好適に使用される。かかる分子鎖に紫外線吸収基を有するポリマーを用いることで、バインダー６の主ポリマーとの相溶性が高く、紫外線吸収剤のブリードアウト等による紫外線吸収機能の劣化を防止することができる。なお、分子鎖に紫外線吸収基を有するポリマーをバインダー６の基材ポリマーとすることも可能である。また、この紫外線吸収基が結合されたポリマーをバインダー６の基材ポリマーとし、さらにこの基材ポリマー中に紫外線吸収剤を含有することも可能であり、紫外線吸収機能をより向上させることができる。

バインダー６の基材ポリマーに対する上記紫外線吸収剤の含有量の下限としては０．１質量％、特に１質量％、さらに３質量％が好ましく、紫外線吸収剤の上記含有量の上限としては１０質量％、特に８質量％、さらに５質量％が好ましい。これは、基材ポリマーに対して紫外線吸収剤の質量比が上記下限より小さいと、光学シート１の紫外線吸収機能を効果的に奏することができないためであり、逆に、紫外線吸収剤の質量比が上記上限を超えると、基材ポリマーに悪影響を及ぼし、バインダー６の強度、耐久性等の低下をもたらすことからである。

上記紫外線吸収剤に代え又は紫外線吸収剤と共に、紫外線安定剤（分子鎖に紫外線安定基が結合した基材ポリマーを含む）を使用することも可能である。この紫外線安定剤により、紫外線で発生するラジカル、活性酸素等が不活性化され、紫外線安定性、耐候性等を向上させることができる。この紫外線安定剤としては、紫外線に対する安定性が高いヒンダードアミン系紫外線安定剤が好適に用いられる。なお、紫外線吸収剤と紫外線安定剤を併用することで、紫外線による劣化防止及び耐候性が格段に向上する。

次に、当該光学シート１の製造方法について説明する。当該光学シート１の製造方法としては、バインダー６を構成するポリマー組成物に光拡散剤５を混合することで光学層用ポリマー組成物を製造する工程と、この光学層用ポリマー組成物を基材層２の表面に積層し、硬化させることで光学層３を形成する工程とを有する。光学層用ポリマー組成物を基材層２の表面に積層させる方法としては、光拡散用ポリマー組成物を印刷により積層させる方法がある。印刷方法としては、特に限定はされず、グラビア印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、レーザー印刷などが用いられる。

図２の光学シート１１は、基材層１２及びこの基材層１２の表面側に設けられた光学層３を備えている。この基材層１２の裏面側には波状のプリズム部１３が設けられている。光学層３は、上記光学シート１と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。

プリズム部１３は、断面が波状の凸条形状を有し、光学シート１１の裏面全面に設けられている。プリズムの高さとしては、プリズムの平均高さ（Ｈ_２）のプリズムピッチ（Ｐ）に対する高さ比（Ｈ_２／Ｐ）が０．０５以上０．５以下であることが好ましく、０．１以上０．２以下であることが特に好ましい。当該光学シート１１は、プリズム部１３においても光線が反射、拡散、屈折等されるため、光学シート１１全体としての法線方向側への屈折、拡散等の光学的機能が格段に向上する。

プリズム部１３は、基材層２と一体成形されてもよく、基材層２と別体に成形されてもよい。プリズム部１３は、光線を透過させる必要があるので、透明、特に無色透明の合成樹脂から形成されており、具体的には、上記基材層１２と同様の合成樹脂が用いられている。

図３に示すエッジライト型バックライトユニットは、導光板７と、この導光板７の対偶辺に配設される一対の線状ランプ８と、導光板７の表面側に重ねて配設される光学シート１１とを備えている。ランプ８から発せられ、導光板７表面から出射される光線は法線方向に対して所定角度傾斜した比較的強いピークを有しているが、当該バックライトユニットは、正面側への光拡散機能、法線方向側への変角機能等の光学的機能が格段に高い当該光学シート１１により、正面高輝度化及び輝度の均一化が図られる。なお、エッジライト型バックライトユニットは、４本、６本等のランプ８が装備されることもある。

なお、本発明の光学シートは、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、ドットの配設パターンとしては、稠密充填可能な上記正三角形格子パターンに限定されず、正方形格子パターンやランダムパターンも可能である。ランダムパターンによれば、当該光学シートを他の光学部材と重ね合わせた際にモアレの発生が低減される。また、ドットの直径をランプ近傍では小さくし、ランプから離れるに従って大きくしたり、ランプからの距離が遠ざかるに従ってドットの密度を低くさせたりするなど、シート上で不均一な光拡散部を積層させることもできる。この光拡散部の変化により、シート上での拡散光の輝度の調整をすることができる。また当該光学シートを導光板としても用いることができる。導光板として用いることにより、バックライトユニットの薄型化、形状修正のリードタイムの短縮化が可能となる。

以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。

［比較例１］
基材層としては、厚さ３００μｍの透明ポリエチレンテレフタレート製フィルムを用いた。光拡散層用ポリマー組成物としては、アクリル系樹脂製のビーズ、アクリルポリオール（バインダー）及び溶剤からなるポリマー組成物を用いた。アクリル系樹脂製ビーズのアクリルポリオールに対する質量比は０．２とした。上記ビーズとしては、平均粒子径１０μｍ及び変動係数０．１の小径単分散ビーズのみを用いた。上記基材層表面に光拡散層用ポリマー組成物をグラビアコート法により６ｇ／ｍ^２（固形分換算）積層することで比較例１の光学シートを得た。

［比較例２］
基材層表面に、スクリーン印刷により光拡散層用ポリマー組成物とアクリルポリオールを凸レンズ状に散点的に積層させることで比較例２の光学シートを得た。比較例２の光学シートの光拡散部の平均直径は６０μｍ、積層率は５０％、配設パターンを正三角格子パターンとして成形した。これら以外は上記比較例１と同様にした。

［実施例１〜８］
基材層表面に、スクリーン印刷により光拡散層用ポリマー組成物としてアクリル系樹脂製ビーズのアクリルポリオール（バインダー）に対する質量比を、それぞれ０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、１、１．５、２としたものを凸レンズ状に散点的に積層させることで実施例１〜８の光学シートを得た。これら以外は上記比較例２と同様にした。

［実施例９〜１９］
基材層の裏面を、プリズム高さ比（Ｈ_２／Ｐ）がそれぞれ０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１を有する波状のプリズム形状に加工した。それぞれの基材層の表面に、スクリーン印刷により光拡散層用ポリマー組成物としてアクリル系樹脂製ビーズのアクリルポリオール（バインダー）に対する質量比を０．２としたものを凸レンズ状に散点的に積層させることで実施例９〜１９の光学シートを得た。実施例９〜１９の光学シートの光拡散部の平均直径は６０μｍ、積層率は５０％、配設パターンを正三角格子パターンとして成形した。これら以外は上記比較例１と同様にした。

［特性の評価］
上記実施例１〜８の光学シート及び比較例１、２の光学シートを実際に光拡散シートとしてエッジライト型バックライトユニットに組み込み、正面輝度の面均一性及び平均正面輝度を測定した。面均一性は、光学シート面内の正面輝度測定を行い、輝度最小値の輝度最大値に対する比で算出した。その結果を下記表１に示す。

上記表１に示すとおり、実施例１〜８の光学シートは、基材層全面に光拡散層が積層されている比較例１の光学シートと比較しても遜色ない面均一性を有しており、高い正面輝度を有していることを示している。また、実施例１〜８の光学シートは、光拡散剤を含有していない比較例２の光学シートと比較して高い面均一性を有しており、遜色ない正面輝度を有していることを示している。また、実施例１〜８の光学シートを対比すると、光拡散剤のバインダーに対する質量比が０．１以上で面均一性が高くなり、質量比が０．３以上で特に高くなることを示している。

次に、実施例９〜１９の光学シートを用い、これらの光拡散シートを実際に直下型バックライトユニットに光拡散シートとして組み込み、光拡散性を評価した。光拡散性の評価は、バックライトを照射した際の表面側からのランプイメージの消去度について目視確認し、
（ａ）ランプイメージがほとんど見えない場合を◎
（ｂ）ランプイメージが見えにくい場合を○
（ｃ）ランプイメージがやや見える場合を△
（ｄ）ランプイメージがはっきり見える場合を×
として評価した。その結果を下記表２に示す。

上記表２に示すとおり、実施例９〜１９の光学シートを対比するとプリズムの高さ比が０．０５以上０．５以下で光拡散性が高くなり、高さ比が０．１以上０．２以下で特に高くなることを示している。

以上のように、本発明の光学シートは、液晶表示装置のバックライトユニットの構成要素として有用であり、特に透過型液晶表示装置に用いるのに適している。

本発明の一実施形態に係る光学シートを示す模式的部分平面図（ａ）及び模式的部分断面図（ｂ） 図１の光学シートとは異なる形態に係る光学シートを示す模式的部分断面図 図２の光学シートを備えるバックライトユニットを示す模式的断面図 従来の一般的なエッジライト型バックライトユニットを示す模式的斜視図

符号の説明

１ 光学シート
２ 基材層
３ 光学層
４ 光拡散部
５ 光拡散剤
６ バインダー
７ 導光板
８ ランプ
１１ 光学シート
１２ 基材層
１３ プリズム部
２０ バックライトユニット
２１ ランプ
２２ 導光板
２３ 光学シート
２４ 光拡散シート
２５ プリズムシート
２５ａプリズム部

Claims (12)

1. 透明な基材層とこの基材層の表面に積層される光学層とを備える光学シートであって、
   この光学層が、基材層表面に散点的に積層される複数の光拡散部を有し、
   この光拡散部が、光拡散剤とそのバインダーを含むことを特徴とする光学シート。
2. 上記光拡散部が凸レンズ状に形成されている請求項１に記載の光学シート。
3. 上記光拡散剤のバインダーに対する質量比が０．１以上２以下である請求項１又は請求項２に記載の光学シート。
4. 上記光拡散部の平均直径（Ｄ）が１０μｍ以上３００μｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学シート。
5. 上記光拡散部の平均高さ（Ｈ_１）の平均直径（Ｄ）に対する高さ比（Ｈ_１／Ｄ）が０．０５以上０．５以下である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学シート。
6. 上記光拡散部における光拡散剤の屈折率（ｎ_１）とバインダーの屈折率（ｎ_２）との差の絶対値（｜ｎ_１−ｎ_２｜）が０．０５以上である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学シート。
7. 上記光拡散部における光拡散剤の平均粒子直径が０．１μｍ以上２０μｍ以下である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学シート。
8. 上記光学層における光拡散部の積層率が１０％以上９０％である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学シート。
9. 上記光拡散部の配設パターンが正三角格子パターンである請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光学シート。
10. 上記光拡散部の配設パターンがランダムパターンである請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光学シート。
11. 上記基材層の裏面に波状のプリズム形状を有し、プリズムの平均高さ（Ｈ_２）のプリズムピッチ（Ｐ）に対する高さ比（Ｈ_２／Ｐ）が０．０５以上０．５以下である請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光学シート。
12. ランプから発せられる光線を分散させてその表面側に当該光線を導く液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の光学シートが具備されていることを特徴とする液晶表示装置用のバックライトユニット。

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