JP2010176029A - Optical sheet for liquid crystal display device, and backlight unit using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、集光、光拡散、光線の法線方向への屈折等の諸機能を有し、特に液晶表示装置用のバックライトユニット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ものである。 The present invention relates to an optical sheet suitable for a backlight unit for a liquid crystal display device, and a backlight unit using the same, having various functions such as light collection, light diffusion, and refraction in the normal direction of light rays. Is.
液晶表示装置は、液晶層を背面から照らす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(サイドライト型)、直下型等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40は、一般的には図9(a)に示すように、光源としての棒状のランプ41と、このランプ41に端部が沿うように配置される方形板状の導光板42と、この導光板42の表面側に積層される複数枚の光学シート43とを装備している。この光学シート43は、屈折、光拡散等の特定の光学的機能を有するものであり、具体的には(1)導光板42の表面側に配設され、主に光拡散機能や集光機能を有するマイクロレンズシート44、(2)マイクロレンズシート44の表面側に配設され、主に法線方向側への屈折機能を有するプリズムシート45などが該当する。 In the liquid crystal display device, a backlight system that illuminates a liquid crystal layer from the back is widespread, and a backlight unit such as an edge light type (side light type) or a direct type is provided on the lower surface side of the liquid crystal layer. As shown in FIG. 9A, the edge light type backlight unit 40 generally has a rod-like lamp 41 as a light source, and a rectangular plate shape disposed so that an end thereof is along the lamp 41. The light guide plate 42 and a plurality of optical sheets 43 stacked on the surface side of the light guide plate 42 are provided. The optical sheet 43 has specific optical functions such as refraction and light diffusion. Specifically, (1) the optical sheet 43 is disposed on the surface side of the light guide plate 42 and mainly has a light diffusion function and a light collecting function. (2) a prism sheet 45 that is disposed on the surface side of the microlens sheet 44 and mainly has a refractive function toward the normal direction side.
このバックライトユニット40の機能を説明すると、まず、ランプ41より導光板42に入射した光線は、導光板42裏面の反射ドット又は反射シート(図示されず)及び各側面で反射され、導光板42表面から出射される。導光板42から出射した光線は、マイクロレンズシート44に入射し、表面に設けられたマイクロレンズ界面にて拡散され、出射される。その後、マイクロレンズシート44から出射された光線は、プリズムシート45に入射し、表面に形成されたプリズム部46によって、略真上方向にピークを示す分布の光線として出射される。バックライトユニット40は、このようにランプ41から出射された光線が、光学シート43によって拡散され、略真上方向にピークを示すように屈折され、さらに上方の図示していない液晶層全面を照明するものである。 The function of the backlight unit 40 will be described. First, a light beam incident on the light guide plate 42 from the lamp 41 is reflected by a reflective dot or a reflection sheet (not shown) on the back surface of the light guide plate 42 and each side surface. Emitted from the surface. The light beam emitted from the light guide plate 42 enters the microlens sheet 44 and is diffused and emitted at the microlens interface provided on the surface. Thereafter, the light beam emitted from the microlens sheet 44 enters the prism sheet 45 and is emitted as a light beam having a distribution having a peak in a substantially upward direction by the prism portion 46 formed on the surface. In the backlight unit 40, the light emitted from the lamp 41 is diffused by the optical sheet 43 and refracted so as to have a peak in a substantially upward direction, and further illuminates the entire liquid crystal layer (not shown) above. To do.
また図示していないが、上述の導光板42の導光特性や光学シート43の光学的機能などを考慮し、マイクロレンズシートやプリズムシートなどの光学シート43をさらに多く配設したバックライトユニットもある。 Although not shown, a backlight unit in which more optical sheets 43 such as microlens sheets and prism sheets are arranged in consideration of the light guide characteristics of the light guide plate 42 and the optical functions of the optical sheet 43 is also provided. is there.
上記従来のマイクロレンズシート44としては、一般的には図9(b)に示すように、複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイ47を表面に備えており、裏面は平面形状を有している(例えば、特開2004−191611号公報等参照)。このようにマイクロレンズシート表面に設けられたこのマイクロレンズ界面において、ランプから発せられた光線は、正面側への集光、拡散、法線方向側への変角等される。 As the conventional microlens sheet 44, generally, as shown in FIG. 9B, a microlens array 47 composed of a plurality of microlenses is provided on the surface, and the back surface has a planar shape. (For example, refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-191611, etc.). In this microlens interface provided on the surface of the microlens sheet as described above, the light emitted from the lamp is condensed on the front side, diffused, and changed in angle to the normal direction.
しかし、このマイクロレンズシートの集光、光拡散、変角等の光学的機能は、表面形状及び屈折率によって定まるため、機能向上には一定の限界がある。特に、直下型バックライトにおいては、光学シートの光拡散機能が十分では無い場合にはランプイメージの消去効果が少なく、ランプイメージが液晶画面表面に現れてしまうという不都合が存在する。従って、従来のバックライトユニット40では、高額でかつ取り扱いが困難であるにも関わらず、複数枚の光学シートを備える必要がある。このように複数枚の光学シートを備えた場合、液晶表示装置としての輝度が低下するという不都合が存在するとともに、バックライトユニットの薄型化を阻害する。 However, since the optical functions such as light collection, light diffusion, and deflection of the microlens sheet are determined by the surface shape and the refractive index, there is a certain limit to improving the functions. In particular, in the direct type backlight, when the light diffusing function of the optical sheet is not sufficient, there is an inconvenience that the effect of erasing the lamp image is small and the lamp image appears on the surface of the liquid crystal screen. Therefore, the conventional backlight unit 40 needs to include a plurality of optical sheets, although it is expensive and difficult to handle. When a plurality of optical sheets are provided in this manner, there is a disadvantage that the luminance as a liquid crystal display device is lowered, and the backlight unit is prevented from being thinned.
本発明はこれらの不都合に鑑みてされたものであり、光学的機能、特に光拡散機能が格段に高い液晶表示装置用光学シート及びこれを用いて視野角の適正化、ランプイメージの消去、薄型化等の品質の向上が促進されるバックライトユニットの提供を目的とするものである。 The present invention has been made in view of these disadvantages. An optical sheet for a liquid crystal display device having a remarkably high optical function, in particular, a light diffusion function, and optimization of a viewing angle, erasing of a lamp image, and thinness using the optical sheet. An object of the present invention is to provide a backlight unit in which improvement in quality such as conversion is promoted.
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、
この基材層の表面及び裏面に形成される複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイと
を備えている液晶表示装置用光学シートである。
The invention made to solve the above problems is
A transparent substrate layer;
An optical sheet for a liquid crystal display device comprising a microlens array comprising a plurality of microlenses formed on the front and back surfaces of the base material layer.
当該液晶表示装置用光学シートは、表面のみならず裏面にもマイクロレンズアレイを備えていることから、液晶表示装置用光学シート裏面の界面においても、バックライトからの光線を屈折、拡散等させることができる。従って、当該液晶表示装置用光学シートは、表裏両面の界面においてバックライトからの光線を屈折、拡散させることができ、光拡散機能等の光学的機能が格段に高められる。また、当該液晶表示装置用光学シートによれば表裏両面の界面での屈折によって光線を屈折、拡散させているため、液晶表示装置用光学シート中での光線の損失を最小限に抑え、光透過率を高めることができる。 Since the optical sheet for a liquid crystal display device includes a microlens array on the back surface as well as the front surface, the light beam from the backlight can be refracted and diffused at the interface on the back surface of the optical sheet for the liquid crystal display device. Can do. Therefore, the optical sheet for a liquid crystal display device can refract and diffuse light from the backlight at the interface between the front and back surfaces, and optical functions such as a light diffusion function are remarkably enhanced. In addition, according to the optical sheet for liquid crystal display device, the light beam is refracted and diffused by refraction at the interface between the front and back surfaces, so that the loss of the light beam in the optical sheet for liquid crystal display device is minimized and light is transmitted. The rate can be increased.
裏面のマイクロレンズは、凹レンズであるとよい。裏面のマイクロレンズが凹レンズであることにより、バックライトからの光線が光学シート裏面に入射した際、界面において光線が分散する方向に屈折、拡散されることとなる。従って、当該液晶表示装置用光学シートによれば、光拡散機能等の光学的機能が更に高められる。 The micro lens on the back surface may be a concave lens. Since the micro lens on the back surface is a concave lens, when the light beam from the backlight enters the back surface of the optical sheet, it is refracted and diffused in the direction in which the light beam is dispersed at the interface. Therefore, according to the optical sheet for a liquid crystal display device, optical functions such as a light diffusion function are further enhanced.
裏面のマイクロレンズアレイは、ランダムな径を有する複数のマイクロレンズからなることが好ましい。裏面のマイクロレンズがランダムな径を有している当該液晶表示装置用光学シートによれば、光学シート裏面において、バックライトからの光線が屈折、拡散する方向及び角度がランダムになるため、光拡散機能がより一層高められ、輝度の均一性、ランプイメージの消去性が促進される。 The back microlens array is preferably composed of a plurality of microlenses having random diameters. According to the optical sheet for a liquid crystal display device in which the micro lens on the back surface has a random diameter, the direction and angle at which the light rays from the backlight are refracted and diffused are random on the back surface of the optical sheet. The function is further enhanced, and the uniformity of brightness and the erasability of the lamp image are promoted.
表面のマイクロレンズの平均半径は、3μm以上90μm以下、裏面のマイクロレンズの平均半径は、2μm以上60μm以下であるとよい。当該液晶表示装置用光学シートによれば、表面及び裏面のマイクロレンズが上記範囲の平均半径を有していることにより、光拡散等の光学的機能が更に高められ、その光学的機能の制御を容易かつ確実にすることができる。 The average radius of the front microlenses is preferably 3 μm to 90 μm, and the average radius of the back microlenses is preferably 2 μm to 60 μm. According to the optical sheet for a liquid crystal display device, since the front and back microlenses have an average radius in the above range, the optical functions such as light diffusion are further enhanced, and the optical functions are controlled. Easy and reliable.
裏面のマイクロレンズの平均半径は、表面のマイクロレンズの平均半径の1/12以上1以下であるとよい。裏面と表面のマイクロレンズの平均半径比が上記範囲である当該液晶表示装置用光学シートによれば、両面のマイクロレンズの相乗効果により光拡散効果を更に高めることができる。 The average radius of the back microlenses is preferably 1/12 or more and 1 or less than the average radius of the front microlenses. According to the optical sheet for a liquid crystal display device in which the average radius ratio of the back and front microlenses is in the above range, the light diffusion effect can be further enhanced by the synergistic effect of the microlenses on both sides.
基材層と、この基材層の表面及び裏面のマイクロレンズアレイとが一体形成されているとよい。当該光学シートがこのように一体形成されていることにより、シート内部での光の屈折、散乱が生じることがなく、光線の損失を最小限に抑えることにより、光透過率及び輝度を高めることができる。 The base material layer and the microlens arrays on the front surface and the back surface of the base material layer are preferably integrally formed. Since the optical sheet is integrally formed in this way, light is not refracted or scattered inside the sheet, and light transmittance and brightness can be increased by minimizing the loss of light. it can.
少なくとも表面のマイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配設パターンは、正三角形格子パターン又はランダム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、マイクロレンズをより密に配設することができるため、当該液晶幼児装置用光学シートのレンズ充填率が容易に高められ、集光、光拡散等の光学的機能が格段に向上される。また、ランダムパターンでマイクロレンズを配設することで、当該液晶表示装置用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。 The arrangement pattern of the microlens in at least the surface microlens array is preferably an equilateral triangular lattice pattern or a random pattern. Since this equilateral triangular lattice pattern can arrange microlenses more densely, the lens filling rate of the optical sheet for the liquid crystal infant device can be easily increased, and optical functions such as light collection and light diffusion are remarkably improved. To be improved. In addition, by arranging the microlenses in a random pattern, the occurrence of moire is reduced when the optical sheet for liquid crystal display device is overlapped with another optical member.
上記表面のマイクロレンズアレイの反転形状を有するエンボスロールと、このエンボスロールと平行に配置され、上記裏面のマイクロレンズアレイの反転形状を有するエンボスロールとを用いた押出シート成形法により当該液晶表示装置用光学シートが形成されているとよい。当該手段によれば、所定のマイクロレンズアレイを両面に有する光学シートを容易かつ高精度に成形することができ、容易に同一材質で一体形成することもできる。 The liquid crystal display device by an extrusion sheet forming method using an embossing roll having a reversal shape of the microlens array on the front surface and an embossing roll disposed in parallel with the embossing roll and having a reversal shape of the microlens array on the back surface An optical sheet for use is preferably formed. According to this means, an optical sheet having a predetermined microlens array on both sides can be easily and accurately molded, and can be easily integrally formed of the same material.
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導く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、光学的機能、特に光拡散機能及びその制御機能が格段に高い当該液晶表示装置用光学シートを備えることにより、輝度の統一化及び高度化により品質が高められる。 Accordingly, in the backlight unit for a liquid crystal display device that guides the light beam emitted from the lamp and diffuses it to the surface side, the liquid crystal display device having a remarkably high optical function, particularly a light diffusion function and its control function By providing the optical sheet for use, the quality can be improved by unifying and enhancing the brightness.
ここで、液晶表示装置用光学シートの「表面」及び「裏面」とは、通常液晶表示装置用光学シートを液晶表示装置のバックライトユニットに備えた場合に表側(液晶層側)に向く面を「表面」、その反対側(導光板側)の面を「裏面」とする。「マイクロレンズ」とは、凸レンズ及び凹レンズを含む概念である。「正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、その正三角形の各頂点にマイクロレンズを配設するパターンを意味する。 Here, the “front surface” and “back surface” of the optical sheet for liquid crystal display devices are the surfaces facing the front side (liquid crystal layer side) when the optical sheet for liquid crystal display devices is usually provided in the backlight unit of the liquid crystal display device. The “front surface” and the opposite surface (light guide plate side) are defined as “back surface”. The “micro lens” is a concept including a convex lens and a concave lens. The “regular triangle lattice pattern” means a pattern in which the surface is divided into equilateral triangles having the same shape and a microlens is arranged at each vertex of the equilateral triangle.
以上説明したように、本発明の液晶表示用光学シートによれば、光学的機能、特に光拡散機能が格段に高く、その光学的機能の制御が容易かつ確実である。また、当該液晶表示装置用光学シートを用いたバックライトは、視野角の適正化、ランプイメージの消去、薄型化等の品質の向上及び低コスト化が促進される。 As described above, according to the optical sheet for liquid crystal display of the present invention, the optical function, particularly the light diffusion function, is remarkably high, and the control of the optical function is easy and reliable. Further, the backlight using the optical sheet for a liquid crystal display device promotes improvement in quality and cost reduction such as optimization of viewing angle, erasing of a lamp image, and reduction in thickness.
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は本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用光学シートを示す模式的部分断面図、図2は図1の液晶表示装置用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、図3は図1の液晶表示装置用光学シートとは異なる形態に係る液晶表示装置用光学シートを示す模式的部分断面図、図4は、図1及び図3の液晶表示装置用光学シートとは異なる液晶表示装置用光学シートを示す模式的部分断面図である。図5は、図1、図3及び図4の液晶表示装置用光学シートとは異なる液晶表示装置用光学シートを示す模式的部分断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a schematic partial sectional view showing an optical sheet for a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view showing a backlight unit including the optical sheet for a liquid crystal display device of FIG. 3 is a schematic partial sectional view showing an optical sheet for a liquid crystal display device according to a different form from the optical sheet for a liquid crystal display device of FIG. 1, and FIG. 4 is different from the optical sheet for a liquid crystal display device of FIGS. It is a typical fragmentary sectional view which shows the optical sheet for liquid crystal display devices. FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view showing an optical sheet for a liquid crystal display device different from the optical sheet for a liquid crystal display device shown in FIGS. 1, 3, and 4.
図1の液晶表示装置用光学シート1は、基材層2と、この基材層2の表面に形成されるマイクロレンズアレイ3と、基材層2の裏面に形成されるマイクロレンズアレイ4とを備えている。 An optical sheet 1 for a liquid crystal display device in FIG. 1 includes a base material layer 2, a microlens array 3 formed on the surface of the base material layer 2, and a microlens array 4 formed on the back surface of the base material layer 2. It has.
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、放射線硬化型樹脂等が挙げられる。中でも、マイクロレンズアレイ3及び4の成形性に優れる紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂等の放射線硬化型樹脂やポリカーボネート、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂が好ましい。 Since the base material layer 2 needs to transmit light, it is made of a synthetic resin that is transparent, particularly colorless and transparent. The synthetic resin used for the base material layer 2 is not particularly limited. For example, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, acrylic resin, polycarbonate, polystyrene, polyolefin, cellulose acetate, weather resistant vinyl chloride, radiation curable resin. Etc. Among these, radiation curable resins such as ultraviolet curable resins and electron beam curable resins excellent in moldability of the microlens arrays 3 and 4 and thermoplastic resins such as polycarbonate and polyolefin are preferable.
基材層2の厚み(平均厚み)は、特には限定されないが、例えば10μm以上500μm以下、好ましくは35μm以上250μm以下、特に好ましくは50μm以上188μm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。 The thickness (average thickness) of the base material layer 2 is not particularly limited, but is, for example, 10 μm or more and 500 μm or less, preferably 35 μm or more and 250 μm or less, and particularly preferably 50 μm or more and 188 μm or less. When the thickness of the base material layer 2 is less than the above range, inconveniences such as curling tends to occur when exposed to heat in a backlight unit or the like, and handling becomes difficult. On the contrary, if the thickness of the base material layer 2 exceeds the above range, the luminance of the liquid crystal display device may decrease, and the thickness of the backlight unit becomes large, which is contrary to the demand for thinning of the liquid crystal display device. It will also be.
基材層2を形成するポリマー樹脂中に微小無機充填剤を含有してもよい。このように基材層2中に微小無機充填剤を含有することで、基材層2、ひいては液晶表示装置用光学シート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b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。 A fine inorganic filler may be contained in the polymer resin forming the base material layer 2. Thus, the heat resistance of the base material layer 2 and by extension, the optical sheet 1 for liquid crystal display devices is improved by containing the fine inorganic filler in the base material layer 2. The inorganic material constituting the fine inorganic filler is not particularly limited, but an inorganic oxide is preferable. This inorganic oxide is defined as various oxygen-containing metal compounds in which a metal element mainly forms a three-dimensional network through bonds with oxygen atoms. As the metal element constituting the inorganic oxide, for example, an element selected from Groups 2 to 6 of the Periodic Table of Elements is preferable, and an element selected from Groups 3 to 5 of the Periodic Table of Elements is more preferable. In particular, an element selected from Si, Al, Ti and Zr is preferable, and b colloidal silica in which the metal element is Si is most preferable as a fine inorganic filler in terms of heat resistance improvement effect and uniform dispersibility. The shape of the fine inorganic filler may be any particle shape such as a spherical shape, a needle shape, a plate shape, a scale shape, and a crushed shape, and is not particularly limited.
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、基材層2の透明性が低下し、透過率に影響を与えるからである。 The lower limit of the average particle size of the fine inorganic filler is preferably 5 nm, and particularly preferably 10 nm. On the other hand, the upper limit of the average particle size of the fine inorganic filler is preferably 50 nm, particularly preferably 25 nm. This is because if the average particle size of the fine inorganic filler is less than the above range, the surface energy of the fine inorganic filler becomes high and aggregation or the like is likely to occur. Conversely, if the average particle size exceeds the above range, This is because it becomes cloudy under the influence of a short wavelength, the transparency of the base material layer 2 is lowered, and the transmittance is affected.
さらに、基材層2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樹脂から基材層2を形成することで、当該液晶表示装置用光学シート1に帯電防止効果が発現され、ゴミを吸い寄せたり、他の光学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、このように基材層2中に耐電防止剤を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。 Furthermore, the base material layer 2 may contain an antistatic agent. By forming the base material layer 2 from the polymer resin kneaded with the antistatic agent in this way, the antistatic effect is expressed in the optical sheet 1 for the liquid crystal display device, and dust is sucked or other optical sheets or the like are used. It is possible to prevent inconveniences caused by electrostatic charging, such as difficulty in superimposing the images. Further, when the antistatic agent is coated on the surface, the surface becomes sticky or contaminated. However, such an adverse effect is reduced by kneading the antistatic agent in the base material layer 2 in this way. The antistatic agent is not particularly limited. For example, anionic antistatic agents such as alkyl sulfates and alkyl phosphates, cationic antistatic agents such as quaternary ammonium salts and imidazoline compounds, polyethylene glycol-based compounds, Nonionic antistatic agents such as polyoxyethylene sorbitan monostearic acid ester and ethanolamides, and high molecular antistatic agents such as polyacrylic acid are used. Among these, a cationic antistatic agent having a relatively large antistatic effect is preferable, and an antistatic effect is exhibited by addition of a small amount.
また、基材層2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基材層2を形成することで、当該液晶表示装置用光学シート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。 Further, the base material layer 2 may contain an ultraviolet absorber. By forming the base material layer 2 containing the ultraviolet absorber in this manner, the optical sheet 1 for liquid crystal display device is provided with an ultraviolet cut function, and a trace amount of ultraviolet light emitted from the lamp of the backlight unit is cut. The destruction of the liquid crystal layer due to ultraviolet rays can be prevented.
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。 It is also possible to use an ultraviolet stabilizer (including a base polymer in which an ultraviolet stabilizing group is bonded to a molecular chain) instead of the ultraviolet absorbent or together with the ultraviolet absorbent. By this ultraviolet stabilizer, radicals generated by ultraviolet rays, active oxygen and the like are inactivated, and ultraviolet stability, weather resistance and the like can be improved. As this ultraviolet stabilizer, a hindered amine ultraviolet stabilizer having high stability against ultraviolet rays is preferably used. In addition, the combined use of an ultraviolet absorber and an ultraviolet stabilizer significantly improves deterioration prevention and weather resistance due to ultraviolet rays.
マイクロレンズアレイ3は、略同一径を有する多数のマイクロレンズ5から構成されている。 The microlens array 3 is composed of a large number of microlenses 5 having substantially the same diameter.
マイクロレンズアレイ4は、ランダムな径を有する多数のマイクロレンズ6から構成されている。また、マイクロレンズアレイ4において、多数のマイクロレンズ6は、ランダムパターンで比較的密に形成されている。 The microlens array 4 is composed of a large number of microlenses 6 having random diameters. In the microlens array 4, a large number of microlenses 6 are formed relatively densely in a random pattern.
マイクロレンズアレイ3及び4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。マイクロレンズアレイ3及び4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2と同様の合成樹脂が用いられている。また、基材層2として、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム又はポリカーボネートフィルムを用い、その上に紫外線硬化性樹脂などでマイクロレンズ5及び6を形成することもできる。 The microlens arrays 3 and 4 may be formed integrally with the base material layer 2 or may be formed separately from the base material layer 2. Since the microlens arrays 3 and 4 need to transmit light, they are formed of a transparent, particularly colorless and transparent synthetic resin. Specifically, the same synthetic resin as that of the base material layer 2 is used. Moreover, as the base material layer 2, a polyethylene terephthalate film, a polyethylene naphthalate film or a polycarbonate film can be used, and the microlenses 5 and 6 can be formed thereon using an ultraviolet curable resin or the like.
なお、基材層2、マイクロレンズ5及び6には、上記の合成樹脂の他に、例えばフィラー、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤等が配合されてもよい。 In addition to the above synthetic resin, for example, a filler, a plasticizer, a stabilizer, a deterioration inhibitor, a dispersant, and the like may be blended in the base material layer 2 and the microlenses 5 and 6.
マイクロレンズ5は、凸状の部分的略球形状を有する、いわゆる凸レンズである。マイクロレンズ5の平均半径としては、3μm以上90μm以下、特に10μm以上75μm以下が好ましい。マイクロレンズ5の平均半径が上記範囲未満であると、ライトが発する光線の波長との関係で回折現象が生じるおそれがあり、逆に上記範囲を超えると、界面において十分な光拡散性を有さない。 The microlens 5 is a so-called convex lens having a convex partial substantially spherical shape. The average radius of the microlens 5 is preferably 3 μm or more and 90 μm or less, particularly preferably 10 μm or more and 75 μm or less. If the average radius of the microlens 5 is less than the above range, a diffraction phenomenon may occur due to the relationship with the wavelength of light emitted from the light. Conversely, if the average radius exceeds the above range, sufficient light diffusibility is provided at the interface. Absent.
マイクロレンズ5は、基材層2の表面に比較的密にかつ幾何学的に配設されている。マイクロレンズ5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、マイクロレンズ5のピッチ及びレンズ間距離は全て一定である。この配設パターンは、マイクロレンズ5を最も密に配設することができ、当該液晶表示装置用光学シート1の集光機能、光拡散機能、変角機能等の光学的機能を向上することができる。 The microlenses 5 are relatively densely and geometrically arranged on the surface of the base material layer 2. The microlenses 5 are arranged in a regular triangular lattice pattern on the surface of the base material layer 2. Accordingly, the pitch of the microlenses 5 and the distance between the lenses are all constant. In this arrangement pattern, the microlenses 5 can be arranged most densely, and the optical functions such as the light condensing function, the light diffusing function, and the angle changing function of the optical sheet 1 for the liquid crystal display device can be improved. it can.
マイクロレンズ5の充填率の下限としては、40%、特に60%、さらに特に70%が好ましい。このようにマイクロレンズ5の充填率を上記下限以上とすることで、当該液晶表示装置用光学シート1表面におけるマイクロレンズ5の占有面積を高め、当該液晶表示装置用光学シート1の集光、光拡散等の光学的機能が格段に向上される。 The lower limit of the filling rate of the microlens 5 is preferably 40%, particularly 60%, and more particularly 70%. Thus, by setting the filling rate of the microlenses 5 to be equal to or higher than the lower limit, the area occupied by the microlenses 5 on the surface of the optical sheet 1 for the liquid crystal display device is increased. Optical functions such as diffusion are significantly improved.
マイクロレンズ5のレンズ高さ(H)の曲率半径(R)に対する高さ比(H/R)の下限としては5/8が好ましく、3/4が特に好ましい。一方、この高さ比(H/R)の上限としては1が好ましい。ここで「レンズ高さ」とは、マイクロレンズ5の基底面から最頂部までの垂直距離を意味する。このようにマイクロレンズ5の高さ比(H/R)を上記範囲とすることで、マイクロレンズ5におけるレンズ的屈折作用が効果的に奏され、当該液晶表示装置用光学シート1の集光、光拡散等の光学的機能が格段に向上される。 The lower limit of the height ratio (H / R) of the lens height (H) of the microlens 5 to the radius of curvature (R) is preferably 5/8, and particularly preferably 3/4. On the other hand, the upper limit of the height ratio (H / R) is preferably 1. Here, “lens height” means a vertical distance from the base surface to the top of the microlens 5. Thus, by setting the height ratio (H / R) of the microlens 5 within the above range, the lens-like refraction action in the microlens 5 is effectively exerted, and the optical sheet 1 for the liquid crystal display device is condensed. Optical functions such as light diffusion are significantly improved.
マイクロレンズ5のレンズ間距離(S;P−D)の直径(D)に対する間隔比(S/D)の上限としては1/2が好ましく、1/5が特に好ましい。ここで、「レンズ間距離」とは、隣り合う一対のマイクロレンズ5間の最短距離を意味する。このようにマイクロレンズ5のレンズ間距離(S)を上記上限以下とすることで、光学的機能に寄与しない平坦部が低減され、当該液晶表示装置用光学シート1の集光、光拡散等の光学的機能が格段に向上される。 The upper limit of the distance ratio (S / D) to the diameter (D) of the inter-lens distance (S; PD) of the microlens 5 is preferably 1/2, and particularly preferably 1/5. Here, the “inter-lens distance” means the shortest distance between a pair of adjacent microlenses 5. Thus, by setting the inter-lens distance (S) of the microlens 5 to be equal to or less than the above upper limit, the flat portion that does not contribute to the optical function is reduced, and the optical sheet 1 for the liquid crystal display device 1 such as condensing, light diffusion, etc. The optical function is greatly improved.
マイクロレンズ5の個々の光線出射角度の平均が液晶表示装置用光学シート1平面への法線に対して±25°以上とすることが好ましく、±40°とすることが特に好ましい。このような光線出射角度を有するマイクロレンズ5からマイクロレンズアレイ3を形成することで、液晶表示装置用光学シートとして必要な視野角特性を得ることができる。 The average of the individual light emission angles of the microlens 5 is preferably ± 25 ° or more, particularly preferably ± 40 ° with respect to the normal to the plane of the optical sheet 1 for a liquid crystal display device. By forming the microlens array 3 from the microlenses 5 having such a light emission angle, it is possible to obtain viewing angle characteristics necessary as an optical sheet for a liquid crystal display device.
マイクロレンズ6は、部分的略球形の反転形状を有する、いわゆる凹レンズである。このように、基材層2の裏面に設けられたマイクロレンズアレイ4のマイクロレンズ6が凹レンズであることで、当該液晶表示装置用光学シート1の光拡散性が格段に向上する。すなわち、当該液晶表示装置用光学シート1によれば、バックライトからの光線が光学シート1の裏面に入射する際、マイクロレンズ6の凹状の界面により、光線は分散する方向(光が広がる方向)に屈折されるため、光拡散性が向上する。 The microlens 6 is a so-called concave lens having a partially substantially spherical inverted shape. Thus, when the microlens 6 of the microlens array 4 provided on the back surface of the base material layer 2 is a concave lens, the light diffusibility of the optical sheet 1 for a liquid crystal display device is remarkably improved. That is, according to the optical sheet 1 for a liquid crystal display device, when the light beam from the backlight is incident on the back surface of the optical sheet 1, the light beam is dispersed in the concave interface of the microlens 6 (the direction in which the light spreads). Therefore, the light diffusibility is improved.
このように、当該液晶表示装置用光学シート1の両面にマイクロレンズアレイ3及び4を形成することで、光が入射する裏面において凹状のマイクロレンズ6により光を拡散させ広視野角を得ることができ、光が出射する表面において凸状のマイクロレンズ5により光を法線方向へ立ち上げることによって正面輝度を保つことができる。特に、基材層2とマイクロレンズアレイ3及び4を一体に同一素材で形成した場合、これらの屈折は液晶表示装置用光学シート1の表裏の界面のみで行われるため、つまり液晶表示装置用光学シート1内部での光の屈折、散乱等は生じないため、光の液晶表示装置用光学シート1内部での損失が極めて少なくすることができ、光透過率及び正面輝度を高めることができる。 In this manner, by forming the microlens arrays 3 and 4 on both surfaces of the optical sheet 1 for the liquid crystal display device, it is possible to obtain a wide viewing angle by diffusing the light with the concave microlens 6 on the back surface where the light is incident. The front brightness can be maintained by raising the light in the normal direction by the convex microlens 5 on the surface from which the light is emitted. In particular, when the base material layer 2 and the microlens arrays 3 and 4 are integrally formed of the same material, these refractions are performed only at the front and back interfaces of the optical sheet 1 for liquid crystal display devices. Since light is not refracted or scattered inside the sheet 1, the loss of light inside the optical sheet 1 for a liquid crystal display device can be extremely reduced, and the light transmittance and front luminance can be increased.
マイクロレンズ6の平均半径としては、2μm以上60μm以下、特に6μm以上40μm以下が好ましい。マイクロレンズ6の平均半径を上記範囲とすることで、液晶表示装置用光学シート1裏面のマイクロレンズアレイ4上において、入光するバックライトからの光線が分散する方向(光が広がる方向)に効果的に屈折し、光拡散性が向上する。マイクロレンズ6の平均半径が上記範囲未満であると、ライトが発する光線の波長との関係で回折現象が生じるおそれがあり、上記範囲を超えると、十分な光拡散性を有さない。 The average radius of the microlens 6 is preferably 2 μm or more and 60 μm or less, particularly 6 μm or more and 40 μm or less. By setting the average radius of the microlens 6 within the above range, the microlens 6 is effective in the direction in which the light rays from the incident backlight are dispersed (the direction in which the light spreads) on the microlens array 4 on the back surface of the optical sheet 1 for liquid crystal display devices. Refracts and improves the light diffusibility. If the average radius of the microlenses 6 is less than the above range, a diffraction phenomenon may occur due to the relationship with the wavelength of light emitted from the light. If the average radius exceeds the above range, sufficient light diffusibility is not obtained.
マイクロレンズ6の平均半径は、マイクロレンズ5の平均半径の1/12以上1以下であることが好ましい。裏面のマイクロレンズ6と表面のマイクロレンズ5の平均半径比をこのように設けることにより、一定の正面輝度を確保しつつ、光拡散性を向上させることができる。マイクロレンズ6の平均半径が、マイクロレンズ5の平均半径の1/12未満の場合は、散乱および回折現象のため正面輝度が大きく減少してしまい、逆に1を超えると十分な光拡散性を示さず輝度の均一性が減少する。 The average radius of the micro lens 6 is preferably 1/12 or more and 1 or less than the average radius of the micro lens 5. By providing the average radius ratio of the micro lens 6 on the back surface and the micro lens 5 on the front surface in this manner, light diffusibility can be improved while ensuring a certain front luminance. When the average radius of the microlens 6 is less than 1/12 of the average radius of the microlens 5, the front luminance is greatly reduced due to scattering and diffraction phenomenon. Conversely, when the average radius exceeds 1, sufficient light diffusibility is obtained. Not shown, brightness uniformity is reduced.
マイクロレンズ6の充填率の下限としては、50%、特に70%、さらに特に80%が好ましい。このようにマイクロレンズ6の充填率を上記下限以上とすることで、当該光学シート1表面におけるマイクロレンズ6の占有面積を高め、当該液晶表示装置用光学シート1の光拡散等の光学的機能が格段に向上される。 The lower limit of the filling rate of the microlens 6 is preferably 50%, particularly 70%, and more particularly 80%. Thus, by setting the filling rate of the microlenses 6 to be equal to or higher than the lower limit, the area occupied by the microlenses 6 on the surface of the optical sheet 1 is increased, and the optical functions such as light diffusion of the optical sheet 1 for the liquid crystal display device are achieved. Greatly improved.
当該液晶表示装置用光学シート1の製造方法としては、上記構造のものが形成できれば特に限定されるものではなく、種々の方法が採用される。当該液晶表示装置用光学シート1の製造方法としては、基材層2を作成した後にマイクロレンズアレイ3及びマイクロレンズアレイ4を別に形成する方法と、基材層2とマイクロレンズアレイ3及びマイクロレンズアレイ4とを一体成形する方法とが可能であり、具体的には、
(a)マイクロレンズアレイ3及び4の表面の反転形状を有するシート型に合成樹脂を積層し、そのシート型を剥がすこと当該液晶表示装置用光学シート1を形成する方法、
(b)マイクロレンズアレイ3及び4の表面の反転形状を有する金型に溶融樹脂を注入する射出成型法、
(c)シート化された樹脂を再加熱して前記と同様の金型と金属板との間にはさんでプレスして形状を転写する方法、
(d)マイクロレンズアレイ3及び4の表面の反転形状を周面に有する2つのロール型間に溶融状態の樹脂を通し、上記形状を転写する押出しシート成形法、
(e)基材層に紫外線硬化型樹脂を塗布し、上記と同様の反転形状を有するシート型、金型又はロール型に押さえ付けて未硬化の紫外線硬化型樹脂に形状を転写し、紫外線をあてて紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法、
(f)上記と同様の反転形状を有する金型又はロール型に未硬化の紫外線硬化性樹脂を充填塗布し、基材層で押さえ付けて均し、紫外線をあてて紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法、
(g)紫外線硬化型樹脂の代わりに電子線硬化型樹脂を使用する方法
などがある。
The method for producing the optical sheet 1 for a liquid crystal display device is not particularly limited as long as the above structure can be formed, and various methods are employed. As the manufacturing method of the optical sheet 1 for a liquid crystal display device, a method of separately forming the microlens array 3 and the microlens array 4 after forming the base material layer 2, a base material layer 2, the microlens array 3, and the microlens. A method of integrally molding the array 4 is possible. Specifically,
(A) A method of forming the optical sheet 1 for a liquid crystal display device by laminating a synthetic resin on a sheet mold having the inverted shape of the surface of the microlens arrays 3 and 4 and peeling the sheet mold;
(B) an injection molding method in which a molten resin is injected into a mold having an inverted shape of the surfaces of the microlens arrays 3 and 4;
(C) A method of transferring the shape by re-heating the sheeted resin and pressing between the same mold and metal plate as described above,
(D) an extrusion sheet molding method in which a molten resin is passed between two roll molds having the inverted shape of the surface of the microlens arrays 3 and 4 on the peripheral surface, and the shape is transferred;
(E) An ultraviolet curable resin is applied to the base material layer, and the shape is transferred to an uncured ultraviolet curable resin by pressing against a sheet mold, mold or roll mold having the same inverted shape as above, A method of curing an ultraviolet curable resin by application,
(F) An uncured ultraviolet curable resin is filled and applied to a mold or roll mold having the same inverted shape as described above, pressed by a base material layer, leveled, and irradiated with ultraviolet rays to cure the ultraviolet curable resin. Method,
(G) There is a method of using an electron beam curable resin instead of an ultraviolet curable resin.
上記(d)〜(f)におけるロール型を用いる方法について以下説明する。表面にマイクロレンズアレイ3の反転形状を有するエンボスロールと、このエンボスロールと所定の間隔で平行に配置され、表面にマイクロレンズアレイ4の反転形状を有するエンボスロールとを用い、この2つのエンボスロールの間にフィルム状樹脂を通過させることにより、表面にマイクロレンズアレイ3が、裏面にマイクロレンズアレイ4が一体に形成される。当該方法によれば、所定のマイクロレンズアレイ3及び4を有する光学シートを容易かつ高精度に成形することができ、容易に同一材質で一体形成することもできる。さらには、エンボスロールで成形していることから、マイクロレンズアレイ3及び4に不連続なつなぎ目部分が生じることなく、シームレスな光学シートを製造することができる。 The method using the roll type in the above (d) to (f) will be described below. An embossing roll having a reversal shape of the microlens array 3 on the surface, and an embossing roll having a reversal shape of the microlens array 4 on the surface disposed in parallel with the embossing roll at a predetermined interval, the two embossing rolls By passing the film-like resin in between, the microlens array 3 is integrally formed on the front surface and the microlens array 4 is integrally formed on the back surface. According to this method, the optical sheet having the predetermined microlens arrays 3 and 4 can be formed easily and with high precision, and can be easily formed integrally with the same material. Furthermore, since it is formed with an embossing roll, a seamless optical sheet can be manufactured without causing discontinuous joint portions in the microlens arrays 3 and 4.
2つのエンボスロール間に通過されるフィルム状樹脂としては、溶融樹脂でもよいし、シート状樹脂の両面に未硬化の樹脂が積層されたもの等でもよいが、溶融した熱可塑性樹脂をTダイからフィルム状に押出したものであることが好ましい。このように、いわゆる押出シート成形法によって製造することにより、溶融された状態で押出された樹脂を、エンボスロールで成形することができるため、フィルム成形と表面及び裏面のマイクロレンズアレイ3及び4を同時に行うことが可能となるため、容易かつ効率的に当該光学シートを製造することができる。 The film-like resin that is passed between the two embossing rolls may be a molten resin or a sheet-like resin in which an uncured resin is laminated on both sides. It is preferable that it is extruded into a film. Thus, since the resin extruded in the melted state can be formed with an embossing roll by manufacturing by a so-called extrusion sheet forming method, the film forming and the microlens arrays 3 and 4 on the front and back surfaces are formed. Since it becomes possible to carry out simultaneously, the said optical sheet can be manufactured easily and efficiently.
上記マイクロレンズアレイ3及び4の反転形状を有する型(金型、モールド型等)の製造方法としては、例えば基材上にフォトレジスト材料により斑点状の立体パターンを形成し、この立体パターンを加熱流動化により曲面化することで、マイクロレンズアレイ模型を作製し、このマイクロレンズアレイ模型の表面に電鋳法により金属層を積層し、この金属層を剥離することで製造することができる。 As a method for manufacturing a mold (mold, mold mold, etc.) having the inverted shape of the microlens arrays 3 and 4, for example, a spot-like three-dimensional pattern is formed on a substrate with a photoresist material, and this three-dimensional pattern is heated. A microlens array model can be produced by making the surface curved by fluidization, a metal layer is laminated on the surface of the microlens array model by electroforming, and the metal layer can be peeled off.
上記製造方法によれば、任意形状のマイクロレンズアレイ3及び4が容易かつ確実に形成される。そのため、マイクロレンズアレイ3及び4を構成するマイクロレンズ5及び6のサイズ、充填率、配設パターン等が容易かつ確実に調整され、その結果当該液晶表示装置用光学シート1の光学的機能が容易かつ確実に制御される。 According to the manufacturing method, the arbitrarily shaped microlens arrays 3 and 4 can be easily and reliably formed. Therefore, the size, filling rate, arrangement pattern, etc. of the microlenses 5 and 6 constituting the microlens arrays 3 and 4 are easily and reliably adjusted, and as a result, the optical function of the optical sheet 1 for the liquid crystal display device is easy. And it is controlled reliably.
上記マイクロレンズアレイ3及びマイクロレンズアレイ4の反転形状を有する型(シート型等)の別の製造方法としては、表面にマイクロレンズアレイ形状を有する光学シート原版を用い、光学シート原版の表面に押出ラミネート法により型用合成樹脂層を積層し、型用合成樹脂層から光学シート原版を剥離することで製造することができる。押出ラミネート法の中でも、特にサンドイッチ押出ラミネート法により、光学シート原版と型用基材シートとの間に型用合成樹脂層を積層するとよい。 As another manufacturing method of the mold (sheet mold or the like) having the inverted shape of the microlens array 3 and the microlens array 4 described above, an optical sheet master having a microlens array shape on the surface is used and extruded onto the surface of the optical sheet master. It can be manufactured by laminating a synthetic resin layer for a mold by a laminating method and peeling the optical sheet original plate from the synthetic resin layer for a mold. Among the extrusion laminating methods, a synthetic resin layer for a mold is preferably laminated between the optical sheet original plate and the mold base sheet, particularly by a sandwich extrusion laminating method.
上記製造方法によれば、押出ラミネート法により表面にマイクロレンズアレイ形状を有する光学シート原版の表面形状を忠実に転写できるため、光拡散機能等の光学的性能が高い光学シートを生産性よく製造することができる。特に、サンドイッチ押出ラミネート法によれば、型用基材シートにより光学シート形成型の強度が確保され、型用合成樹脂層を構成する合成樹脂を光学シート原版の表面形状の転写性や、耐熱性、光学層用合成樹脂層との剥離正当を主眼に選定することができ、精算される光学シート材の表面形状の精密付型性や光学シート形成型の長寿命化に寄与する。 According to the above manufacturing method, the surface shape of the optical sheet precursor having a microlens array shape can be faithfully transferred to the surface by the extrusion laminating method, so that an optical sheet having high optical performance such as a light diffusion function is manufactured with high productivity. be able to. In particular, according to the sandwich extrusion laminating method, the strength of the optical sheet forming mold is ensured by the mold base sheet, the synthetic resin constituting the mold synthetic resin layer is transferred to the surface shape of the optical sheet original plate, and heat resistant. Therefore, it is possible to select the justification for separation from the synthetic resin layer for the optical layer as a main point, which contributes to the precise formability of the surface shape of the optical sheet material to be settled and the life extension of the optical sheet forming mold.
また、上記押出ラミネート法による製造方法によれば、ランダムな径を有する複数のマイクロレンズ6からなる裏面のマイクロレンズアレイ4の反転形状を有する型も、複数の径を有するビーズを塗工することによって形成された光拡散シートを原版として転写させることによって、容易に製造することができる。 Moreover, according to the manufacturing method by the extrusion laminating method, a mold having a reversed shape of the back microlens array 4 composed of a plurality of microlenses 6 having a random diameter is also coated with beads having a plurality of diameters. It can be easily manufactured by transferring the light diffusion sheet formed by the above as an original plate.
図2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液晶表示装置用光学シート1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によれば、正面側への集光機能、法線方向側への変角機能において従来の機能を有しつつ格段に高い光拡散機能を有する当該液晶表示装置用光学シート1により、輝度の均一化が図られ、広い視野角を有する光に変換される。従って、当該バックライトユニットは、従来必要であった光学シート(ビーズ塗工シート等)の装備枚数の低減化が図られ、薄型化、高品質化及び低コスト化が促進される。さらには、光学シート装備枚数の低減化により、輝度の向上が促進される。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。 The edge light type backlight unit shown in FIG. 2 is disposed so as to overlap the light guide plate 7, the pair of linear lamps 8 disposed on the opposite side of the light guide plate 7, and the surface side of the light guide plate 7. And an optical sheet 1 for a liquid crystal display device. A light beam emitted from the lamp 8 and emitted from the surface of the light guide plate 7 has a relatively strong peak inclined at a predetermined angle with respect to the normal direction. However, according to the backlight unit, the light beam is collected on the front side. The optical sheet 1 for a liquid crystal display device having a light function and a remarkably high light diffusion function while having a conventional function in the light function and the function of changing the angle toward the normal direction side, makes the luminance uniform and provides a wide viewing angle. It is converted into light. Therefore, the backlight unit can reduce the number of optical sheets (bead coated sheets and the like) required in the past, and promote the reduction in thickness, quality, and cost. Furthermore, the improvement in luminance is promoted by reducing the number of optical sheet equipment. The edge light type backlight unit may be equipped with four, six, etc. lamps 8.
図3の液晶表示装置用光学シート11は、基材層2と、この基材層2の表面に形成されるマイクロレンズアレイ3と、この基材層2の裏面に形成されるマイクロレンズアレイ12とを備えている。この基材層及びマイクロレンズアレイ3は、上記図1の液晶表示装置用光学シート1と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。 An optical sheet 11 for a liquid crystal display device in FIG. 3 includes a base material layer 2, a microlens array 3 formed on the surface of the base material layer 2, and a microlens array 12 formed on the back surface of the base material layer 2. And. The base material layer and the microlens array 3 are the same as the optical sheet 1 for a liquid crystal display device shown in FIG.
マイクロレンズアレイ12は、略同一径を有する多数のマイクロレンズ13から構成されている。 The microlens array 12 includes a large number of microlenses 13 having substantially the same diameter.
マイクロレンズ13は凹レンズである。また、マイクロレンズ13の径は、表面のマイクロレンズアレイ3を構成するマイクロレンズ5と同一の径あるいはそれ未満であることが好ましい。 The micro lens 13 is a concave lens. The diameter of the microlens 13 is preferably the same as or smaller than the diameter of the microlens 5 constituting the microlens array 3 on the surface.
マイクロレンズ13は、基材層2の裏面に比較的密にかつ幾何学的に配設されている。マイクロレンズ13は、基材層2の裏面において、正三角形格子パターンで配設されている。従って、マイクロレンズ13のピッチ及びレンズ間距離は全て一定である。この配設パターンは、マイクロレンズ13を最も密に配設することができ、当該液晶表示装置用光学シート1の光拡散機能等の光学的機能を向上することができる。特に、表面のマイクロレンズ5の中心上に裏面のマイクロレンズ13の中心が位置するように配設する、又は、表面のマイクロレンズアレイ3を構成する正三角形格子パターンの各三角形の中心上に裏面のマイクロレンズ13の中心が位置するように配設することにより、表裏両面のマイクロレンズアレイの相乗効果を高めることができ、光拡散機能等の光学的機能を格段に向上させることができる。 The microlenses 13 are relatively densely and geometrically disposed on the back surface of the base material layer 2. The microlenses 13 are arranged in a regular triangular lattice pattern on the back surface of the base material layer 2. Accordingly, the pitch of the microlenses 13 and the distance between the lenses are all constant. With this arrangement pattern, the microlenses 13 can be arranged most closely, and the optical functions such as the light diffusion function of the optical sheet 1 for the liquid crystal display device can be improved. In particular, it is arranged so that the center of the microlens 13 on the back surface is located on the center of the microlens 5 on the front surface, or the back surface on the center of each triangle of the equilateral triangular lattice pattern constituting the microlens array 3 on the front surface. By arranging so that the center of the microlens 13 is positioned, the synergistic effect of the microlens arrays on both the front and back surfaces can be enhanced, and the optical functions such as the light diffusion function can be remarkably improved.
図4の液晶表示装置用光学シート21は、基材層2と、この基材層2の表面に形成されるマイクロレンズアレイ3と、この基材層2の裏面に形成されるマイクロレンズアレイ22とを備えている。この基材層及びマイクロレンズアレイ3は、上記図1の液晶表示装置用光学シート1と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。 An optical sheet 21 for a liquid crystal display device in FIG. 4 includes a base material layer 2, a microlens array 3 formed on the surface of the base material layer 2, and a microlens array 22 formed on the back surface of the base material layer 2. And. The base material layer and the microlens array 3 are the same as the optical sheet 1 for a liquid crystal display device shown in FIG.
マイクロレンズアレイ22は、ランダムな径を有する多数のマイクロレンズ23から構成されている。 The microlens array 22 includes a large number of microlenses 23 having a random diameter.
マイクロレンズ23は凸レンズである。マイクロレンズ23の平均半径としては、液晶表示装置用光学シート1のマイクロレンズ6と同様に、2μm以上24μm以下、特に6μm以上18μm以下が好ましく、表面に設けられたマイクロレンズ5の平均半径の1/12以上1以下であることが好ましい。また、マイクロレンズ23の充填率の下限としては50%、特に70%、さらに特に80%が好ましい。 The micro lens 23 is a convex lens. The average radius of the microlens 23 is preferably 2 μm or more and 24 μm or less, particularly 6 μm or more and 18 μm or less, like the microlens 6 of the optical sheet 1 for a liquid crystal display device, and is 1 of the average radius of the microlens 5 provided on the surface. It is preferably / 12 or more and 1 or less. Further, the lower limit of the filling rate of the microlens 23 is preferably 50%, particularly 70%, and more particularly 80%.
また、マイクロレンズ23の平均焦点距離が、基材層2の平均厚さの1/2以下であるとよい。このような焦点距離を有するマイクロレンズ23によれば、液晶表示装置用光学シート21の裏面から入射した光線が、裏面のマイクロレンズアレイ22界面で屈折された後、表面に形成されたマイクロレンズアレイ3の界面に到達するまでに分散されるために、当該液晶表示装置用光学シート21の光拡散機能を向上させることができる。 In addition, the average focal length of the microlens 23 is preferably less than or equal to ½ of the average thickness of the base material layer 2. According to the microlens 23 having such a focal length, the light incident from the back surface of the optical sheet 21 for a liquid crystal display device is refracted at the interface of the microlens array 22 on the back surface, and then the microlens array formed on the front surface. Therefore, the light diffusion function of the optical sheet 21 for a liquid crystal display device can be improved.
図5の液晶表示装置用光学シート31は、基材層2と、この基材層2の表面に形成されるマイクロレンズアレイ3と、この基材層2の裏面に形成されるマイクロレンズアレイ32とを備えている。この基材層及びマイクロレンズアレイ3は、上記図1の液晶表示装置用光学シート1と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。 An optical sheet 31 for a liquid crystal display device in FIG. 5 includes a base material layer 2, a microlens array 3 formed on the surface of the base material layer 2, and a microlens array 32 formed on the back surface of the base material layer 2. And. The base material layer and the microlens array 3 are the same as the optical sheet 1 for a liquid crystal display device shown in FIG.
マイクロレンズアレイ32は、略同一径を有する多数のマイクロレンズ33から構成されている。 The microlens array 32 includes a large number of microlenses 33 having substantially the same diameter.
マイクロレンズ33は凸レンズである。マイクロレンズ33の径は、表面のマイクロレンズアレイ3を構成するマイクロレンズ5と同一の径あるいはそれ未満であることが好ましい。マイクロレンズ33の径を表面側のマイクロレンズ5と異なる大きさにすることによれば、対象物に応じた焦点距離の調整を行うことができ、表面と裏面のマイクロレンズの組み合わせにより光拡散性及び面均一性を更に高めることができる。 The micro lens 33 is a convex lens. The diameter of the micro lens 33 is preferably the same as or smaller than that of the micro lens 5 constituting the micro lens array 3 on the surface. By making the diameter of the microlens 33 different from that of the microlens 5 on the front surface side, the focal length can be adjusted according to the object, and the light diffusibility can be achieved by combining the front and back microlenses. In addition, the surface uniformity can be further improved.
マイクロレンズ33は、基材層2の裏面に比較的密にかつ幾何学的に配設されている。マイクロレンズ33は、基材層2の裏面において、正三角形格子パターンで配設されている。従って、マイクロレンズ33のピッチ及びレンズ間距離は全て一定である。この配設パターンは、マイクロレンズ33を最も密に配設することができ、当該液晶表示装置用光学シート1の光拡散機能等の光学的機能を向上することができる。特に、表面のマイクロレンズ5の中心上に裏面のマイクロレンズ33の中心が位置するように配設する、又は、表面のマイクロレンズアレイ3を構成する正三角形格子パターンの各三角形の中心上に裏面のマイクロレンズ33の中心が位置するように配設することにより、表裏両面のマイクロレンズアレイの相乗効果を高めることができ、光拡散機能等の光学的機能を格段に向上させることができる。 The microlenses 33 are disposed relatively densely and geometrically on the back surface of the base material layer 2. The microlenses 33 are arranged in a regular triangular lattice pattern on the back surface of the base material layer 2. Accordingly, the pitch of the micro lenses 33 and the distance between the lenses are all constant. In this arrangement pattern, the microlenses 33 can be arranged most closely, and the optical functions such as the light diffusion function of the optical sheet 1 for the liquid crystal display device can be improved. In particular, it is arranged so that the center of the microlens 33 on the back surface is located on the center of the microlens 5 on the front surface, or the back surface on the center of each triangle of the equilateral triangular lattice pattern constituting the microlens array 3 on the front surface. By arranging so that the center of the micro lens 33 is located, the synergistic effect of the micro lens array on both the front and back surfaces can be enhanced, and the optical function such as the light diffusion function can be remarkably improved.
また、マイクロレンズ33の平均焦点距離が、基材層2の平均厚さの1/2以下であるとよい。このような焦点距離を有するマイクロレンズ33によれば、液晶表示装置用光学シート21の裏面から入射した光線が、裏面のマイクロレンズアレイ32界面で屈折された後、表面のマイクロレンズアレイ3の到達するまでに分散されるため、当該液晶表示装置用光学シート31の光拡散機能を向上させることができる。 In addition, the average focal length of the microlens 33 is preferably 1/2 or less of the average thickness of the base material layer 2. According to the microlens 33 having such a focal length, the light incident from the back surface of the optical sheet 21 for the liquid crystal display device is refracted at the interface of the microlens array 32 on the back surface, and then reaches the microlens array 3 on the front surface. Therefore, the light diffusion function of the optical sheet 31 for liquid crystal display device can be improved.
上記液晶表示装置用光学シート11、21及び31いずれにおいても、液晶表示装置用光学シートの両面にマイクロレンズアレイが形成されていることで、光が入射する裏面においてマイクロレンズ13、23又は33により光を拡散させ輝度の均一化及び広視野角を得ることができ、光が出射する表面において凸状のマイクロレンズ5により光を法線方向へ立ち上げることによって高い正面輝度を保つことができる。 In any of the optical sheets 11, 21, and 31 for the liquid crystal display device, the microlens array is formed on both surfaces of the optical sheet for the liquid crystal display device, so that the microlenses 13, 23, or 33 are formed on the back surface where light enters. Light can be diffused to obtain uniform brightness and a wide viewing angle, and high front brightness can be maintained by raising the light in the normal direction by the convex microlenses 5 on the surface from which the light is emitted.
なお、本発明の液晶表示装置用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、表面のマイクロレンズ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、当該液晶表示装置用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、表面に凹レンズのマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを設けることも可能である。表面に凹レンズのマイクロレンズアレイを設けた場合も、上記凸レンズのマイクロレンズアレイを設けた場合と同様に優れた光拡散性等、光学的機能を有する。さらには、表面のマイクロレンズと裏面のマイクロレンズとが、それぞれ異なる屈折率の材料からなってもよい。このように表面と裏面が異なった屈折率材質からなるマイクロレンズから形成されることにより、材質間の界面に置いても光の屈折等が生じるため、当該液晶表示用光学シートの光拡散性及び面均一性を高めることができる。 The optical sheet for a liquid crystal display device of the present invention is not limited to the above embodiment, for example, the arrangement pattern of the microlenses on the surface is not limited to the regular triangular lattice pattern that can be densely packed, Square grid patterns and random patterns are also possible. According to the random pattern, the occurrence of moire is reduced when the optical sheet for a liquid crystal display device is overlapped with another optical member. It is also possible to provide a microlens array composed of concave microlenses on the surface. Even when a microlens array of concave lenses is provided on the surface, it has an optical function such as excellent light diffusivity as in the case of providing the microlens array of convex lenses. Further, the front microlens and the back microlens may be made of materials having different refractive indexes. Since the front and back surfaces are formed of microlenses made of different refractive index materials, light is refracted even when placed at the interface between the materials. Surface uniformity can be improved.
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。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is explained in full detail based on an Example, this invention is not interpreted limitedly based on description of this Example.
〔比較例〕
厚さ100μmの透明ポリエチレンテレフタレート製フィルムの表面に、凸レンズのマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイが設けられた液晶表示装置用光学シートを用いた。比較例のマイクロレンズシートのマイクロレンズの平均直径は60μm、充填率は70%として成形した。
[Comparative Example]
An optical sheet for a liquid crystal display device in which a microlens array composed of microlenses of convex lenses was provided on the surface of a transparent polyethylene terephthalate film having a thickness of 100 μm was used. The microlens sheet of the comparative example was molded with an average microlens diameter of 60 μm and a filling rate of 70%.
〔実施例1〜4〕
厚さ100μmの透明ポリエチレンテレフタレート製フィルムの表面に、凸レンズのマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを設け、裏面には以下の形状のマイクロレンズアレイをそれぞれ設けた。裏面にランダムな径を有する凹レンズであるマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを設けることにより実施例1の液晶表示装置用光学シートを得た。裏面に略同一径を有する凹レンズであるマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを設けることにより実施例2の液晶表示装置用光学シートを得た。裏面に、ランダムな径を有する凸レンズであるマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを設けることにより実施例3の液晶表示装置用光学シートを得た。裏面に略同一径を有する凸レンズであるマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを設けることにより実施例4の液晶表示装置用光学シートを得た。
[Examples 1 to 4]
A microlens array composed of microlenses of convex lenses was provided on the surface of a transparent polyethylene terephthalate film having a thickness of 100 μm, and a microlens array having the following shape was provided on the back surface. An optical sheet for a liquid crystal display device of Example 1 was obtained by providing a microlens array composed of microlenses that are concave lenses having random diameters on the back surface. An optical sheet for a liquid crystal display device of Example 2 was obtained by providing a microlens array composed of microlenses that are concave lenses having substantially the same diameter on the back surface. An optical sheet for a liquid crystal display device of Example 3 was obtained by providing a microlens array consisting of microlenses that are convex lenses having random diameters on the back surface. An optical sheet for a liquid crystal display device of Example 4 was obtained by providing a microlens array composed of microlenses that are convex lenses having substantially the same diameter on the back surface.
裏面のマイクロレンズアレイにおいて、略同一径を有するマイクロレンズの平均直径は60μm、ランダムな径を有するマイクロレンズの平均直径は12μm、充填率は全て70%として成形した。 In the microlens array on the back surface, the microlenses having substantially the same diameter were molded with an average diameter of 60 μm, the microlenses with random diameters having an average diameter of 12 μm, and a filling rate of 70%.
〔特性の評価〕
上記実施例1〜4の液晶表示装置用光学シート及び比較例の液晶表示装置用光学シートを用い、これらのヘイズ値を測定した。かかるヘイズ値はJIS−K7136に規定される測定方法に準じ、スガ試験機株式会社製のヘイズメーターにより測定した。また、上記実施例2、4及び比較例の液晶表示装置用光学シートを用い、これらの輝度半値角を測定した。さらには、上記実施例2、4及び比較例の液晶表示装置用光学シートを用い、これらのシートを実際に直下型バックライトユニットに組み込み、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1に示す。また、図6に比較例の液晶表示装置用光学シートを直下型バックライトユニットに組み込んだ際のランプイメージ写真、図7に実施例2の液晶表示装置用光学シートを直下型バックライトユニットに組み込んだ際のランプイメージ写真、図8に実施例4の液晶表示装置用光学シートを直下型バックライトユニットに組み込んだ際のランプイメージ写真をそれぞれ示す。
[Evaluation of properties]
Using the optical sheets for liquid crystal display devices of Examples 1 to 4 and the optical sheet for liquid crystal display devices of Comparative Examples, these haze values were measured. This haze value was measured with a haze meter manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. according to the measurement method defined in JIS-K7136. Moreover, these brightness | luminance half-value angles were measured using the optical sheet for liquid crystal display devices of the said Examples 2 and 4 and a comparative example. Furthermore, using the optical sheets for liquid crystal display devices of Examples 2 and 4 and the comparative example, these sheets were actually incorporated into a direct type backlight unit, and the light diffusibility was evaluated. Evaluation of light diffusivity is visually confirmed about the degree of erasure of the lamp image from the surface side when the backlight is irradiated,
(A) When the lamp image is almost invisible ◎
(B) When the lamp image is difficult to see ○
(C) When the lamp image is somewhat visible
(D) When the lamp image is clearly visible x
As evaluated. The results are shown in Table 1 below. FIG. 6 shows a lamp image when the optical sheet for the liquid crystal display device of the comparative example is incorporated in the direct type backlight unit, and FIG. 7 shows the optical sheet for the liquid crystal display device of Example 2 incorporated in the direct type backlight unit. FIG. 8 shows a lamp image photograph when the optical sheet for the liquid crystal display device of Example 4 is incorporated in a direct type backlight unit.
上記表1に示すとおり、実施例1〜4の液晶表示装置用光学シートは、裏面にマイクロレンズアレイを備えていない比較例の液晶表示装置用光学シートよりも高いヘイズ値を示している、すなわち高い光拡散性及び広い視野角を有することが示されている。また、実施例1〜4において比較すると、裏面のマイクロレンズはランダムな径を有し、かつ凹レンズ形状を有しているものが高いヘイズ値を示す、つまり高い光拡散性及び広い視野角を有することが示されている。 As shown in Table 1 above, the optical sheets for liquid crystal display devices of Examples 1 to 4 have a higher haze value than the optical sheet for liquid crystal display device of the comparative example not provided with the microlens array on the back surface, that is, It has been shown to have high light diffusivity and a wide viewing angle. Further, when compared in Examples 1 to 4, the microlenses on the back surface have a random diameter, and those having a concave lens shape exhibit a high haze value, that is, have a high light diffusibility and a wide viewing angle. It has been shown.
また、表1に示すとおり、実施例2及び4の液晶表示装置用光学シートは、裏面にマイクロレンズアレイを備えていない比較例の液晶表示装置用光学シートよりも広い輝度半値角を有している。 In addition, as shown in Table 1, the optical sheets for liquid crystal display devices of Examples 2 and 4 have a wider half-value angle than the optical sheet for liquid crystal display device of the comparative example not provided with the microlens array on the back surface. Yes.
更には、表1及び図7〜9に示すとおり、実施例2及び4の液晶表示装置用光学シートは、ランプイメージの消去度も高い。すなわち実施例2及び4の液晶表示装置用光学シートは、高い光拡散性及び広い視野角を有することが示されている。また、ランプイメージの消去度(図8と図9の比較)から、裏面に凹レンズ形状のマイクロレンズを有する液晶表示装置用光学シートが、より高い光拡散性及び広視野角を有していることが示されている。 Furthermore, as shown in Table 1 and FIGS. 7 to 9, the optical sheets for liquid crystal display devices of Examples 2 and 4 have a high degree of erasure of the lamp image. That is, the optical sheets for liquid crystal display devices of Examples 2 and 4 are shown to have high light diffusibility and a wide viewing angle. Further, from the lamp image erasure degree (comparison between FIG. 8 and FIG. 9), the optical sheet for liquid crystal display device having the concave lens-shaped microlens on the back surface has higher light diffusibility and wider viewing angle. It is shown.
以上のように、本発明の液晶表示装置用光学シートは、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。 As described above, the optical sheet for a liquid crystal display device of the present invention is useful as a component of a backlight unit of a liquid crystal display device, and is particularly suitable for use in a transmissive liquid crystal display device.
1 液晶表示装置用光学シート
2 基材層
3 マイクロレンズアレイ
4 マイクロレンズアレイ
5 マイクロレンズ
6 マイクロレンズ
7 導光板
8 ランプ
11 液晶表示装置用光学シート
12 マイクロレンズアレイ
13 マイクロレンズ
21 液晶表示装置用光学シート
22 マイクロレンズアレイ
23 マイクロレンズ
31 液晶表示装置用光学シート
32 マイクロレンズアレイ
33 マイクロレンズ
40 バックライトユニット
41 ランプ
42 導光板
43 光学シート
44 マイクロレンズシート
45 プリズムシート
46 プリズム部
47 マイクロレンズアレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical sheet for liquid crystal display devices 2 Base material layer 3 Micro lens array 4 Micro lens array 5 Micro lens 6 Micro lens 7 Light guide plate 8 Lamp 11 Optical sheet for liquid crystal display devices 12 Micro lens array 13 Micro lens 21 Optics for liquid crystal display devices Sheet 22 Micro lens array 23 Micro lens 31 Optical sheet for liquid crystal display device 32 Micro lens array 33 Micro lens 40 Backlight unit 41 Lamp 42 Light guide plate 43 Optical sheet 44 Micro lens sheet 45 Prism sheet 46 Prism unit 47 Micro lens array
Claims (10)
この基材層の表面及び裏面に形成される複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイと
を備えている液晶表示装置用光学シート。 A transparent substrate layer;
An optical sheet for a liquid crystal display device, comprising: a microlens array comprising a plurality of microlenses formed on the front and back surfaces of the base material layer.
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の液晶表示装置用光学シートを備え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。 In a backlight unit for a liquid crystal display device that guides light emitted from a lamp to the surface side by dispersing it,
A backlight unit for a liquid crystal display device, comprising the optical sheet for a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 9.
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