JP2013064805A - 光学シート、これを用いたバックライトユニット及び光学シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた光学的機能を発揮することができる光学シート、及びこの光学シートを用いた高品質なバックライトユニットを提供する。
【解決手段】光学シート１は、透明な基材層２と、この基材層の一方の面側に突設される複数の繊維５を有する光学的機能層３とを備え、上記光学的機能層が、上記基材層に複数の繊維を接合する接着剤部４を有する。上記接着剤部が、上記基材層の一方の面に全面的に積層されており、上記接着剤部が、アクリルエマルジョン接着剤から形成されている。上記繊維の屈折率が１．３以上１．８以下であり、上記基材層の平面方向の単位面積当たりの上記繊維の密度が、１００本／ｃｍ^２以上５０００本／ｃｍ^２以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学シート、これを用いたバックライトユニット及び光学シートの製造方法に関する。

透過型の液晶表示装置としては、液晶層を背面から照らすバックライト方式が普及しており、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。この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７に示すように、光源としてのランプ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の表面側に重ねて配設される複数枚の光学シート４３とを装備している。光源としてのランプ４１としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）や冷陰極管等が使用されているが、小型化及び省エネルギー化の観点などから現在ではＬＥＤが普及しつつある。この光学シート４３は、透過光線に対して拡散、屈折等の光学的機能を有しており、（１）導光板４２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４４、（２）光拡散シート４４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４５などが用いられている。

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、光拡散シートやプリズムシートなどの光学シート４３がさらに多く配設されるバックライトユニットもある。

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光拡散シート４４に入射し、拡散され表面より出射される。光拡散シート４４の表面から出射された光線は、プリズムシート４５に入射し、表面に形成された複数の突条のプリズム部によって法線方向側へ屈折されて出射され、さらに上方の図示していない液晶層全面を照明する。

上記光拡散シート４４は、透過光線を略均一に分散するものであり、その光拡散性による輝度の均一化、正面方向の高輝度化等を目的として使用されている。この光拡散シート４４としては、図７（ｂ）に示すように、合成樹脂製の基材層４６と、この基材層４６の表面に積層される光学層４７とを備え、この光学層４７が、バインダー４９中に球状の樹脂ビーズ５０を配合させたものである光拡散シート（特開２００４−１９８７４３号公報等参照）が一般的に使用されている。

しかしながら、上述の樹脂ビーズ塗工タイプの光拡散シート４４は、輝度の均一化等を目的として光拡散性を大きくするためには樹脂ビーズ５０の配合量を大きくする必要があるが、そのように樹脂ビーズ５０の配合量を大きくすると、正面輝度が低下してしまう。つまり、ビーズ塗工タイプの光拡散シート４４においては、光拡散性と正面輝度とがトレードオフの関係にある。

特開２００４−１９８７４３号公報

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、高い光拡散性及び正面輝度を有し、優れた光学的機能を発揮することができる光学シート、及びこの光学シートを用いた高品質なバックライトユニットを提供することを目的とする。

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、
この基材層の一方の面側に突設される複数の繊維を有する光学的機能層と
を備える光学シートである。

当該光学シートは、透明な基材層と、この基材層の一方の面側に突設される複数の繊維を有する光学的機能層とを備えている。そのため、基材層を一方の面側に透過し、光学的機能層に入射した光線は、複数の繊維の側面等での反射、屈折により拡散する。また、複数の繊維の他方の端面に入射した光線は、繊維が光ファイバー的に機能し、一方の端面から一方の面側に出射される。従って、当該光学シートは、一方の面側に向かって光線を拡散しつつ法線方向に集光させる高い方向性拡散機能を奏する。

上記光学的機能層が、上記基材層に複数の繊維を接合する接着剤部を有するとよい。このように基材層と複数の繊維とが接着剤部を介して接合されていることによって、基材層に複数の繊維をより強固に接合させることができ、繊維の脱落を防止することができる。

上記接着剤部が、上記基材層の一方の面に全面的に積層されているとよい。このように接着剤部を基材層の一方の面に全面的に積層することによって、複数の繊維を基材層の一方の面の全面に亘って突設させることができる。結果として、当該光学シートは、この面の全面に亘って均一に上述の方向性拡散機能を発揮することができる。

上記基材層の一方の面が、上記接着剤部が散点的に付設される領域を有するとよい。このように基材層の一方の面が、上記接着剤部が散点的に付設される領域を有することによって、基材層の領域に応じて所望の方向性拡散機能を奏することができる。また、接着剤部が散点的に付設される領域においては、全面的に付設される場合に比較して塗工される接着剤の量を低減することができる。

上記接着剤部が、アクリルエマルジョン接着剤から形成されているとよい。アクリルエマルジョン接着剤は、透明であり、また、基材層への塗工が容易であり、着火危険性が低い。そのため、当該光学シートの光線透過率及び加工性を向上させることができる。

上記繊維の屈折率としては１．３以上１．８以下が好ましい。このように、基材層の一方の面側に突設される複数の繊維の屈折率を上記範囲とすることで、当該光学シートの方向性拡散機能をさらに高めることができる。

上記基材層の平面方向の単位面積当たりの上記繊維の密度としては１００本／ｃｍ^２以上５０００本／ｃｍ^２以下が好ましい。このように基材層の平面方向の単位面積当たりの繊維の密度を上記範囲とすることで、当該光学シートの方向性拡散機能を維持しつつ、生産コストの上昇を抑制することができる。

上記繊維の平均径としては０．１μｍ以上５０μｍ以下、平均長としては１μｍ以上１ｍｍ以下、平均径に対する平均長の比としては２以上５０以下が好ましい。このように繊維の平均径、平均長及び平均径に対する平均長の比を上記範囲とすることで、当該光学シートの方向性拡散機能を維持しつつ、当該光学シートを用いた液晶表示装置を薄型軽量化することができる。

当該光学シートの全光線透過率としては２０％以上が好ましい。このように全光線透過率を上記範囲とすることによって、当該光学シートを用いた液晶表示装置の輝度を向上させることができる。

当該光学シート１のヘイズ値としては５０％以上が好ましい。このようにヘイズ値を上記範囲とすることによって、当該光学シートの方向性拡散機能をさらに向上させ、当該光学シートを用いた液晶表示装置の輝度ムラを抑制することができる。

上記基材層の他方の面側にさらに複数の繊維が突設されているとよい。このように基材層の他方の面側にも複数の繊維を突設させることによって、方向性拡散機能を向上させることができる。また、この他方の面側に重ねて配設される他の部材に対して、スティッキング防止機能を発揮することができる。

また、上記課題を解決するために成された発明は、
ランプから発せられる光線を液晶表示部に導く液晶表示装置用バックライトユニットであって、
当該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バックライトユニットである。

当該バックライトユニットは、当該光学シートが有する高い方向性拡散機能によって、液晶表示装置を高品質化することができる。

また、上記課題を解決するために成された発明は、
基材層の一方の面に接着剤を塗工する接着剤塗工工程、
接着剤を塗工した面に静電植毛加工法により複数の繊維を植毛する繊維植毛工程、
植毛後に接着剤を硬化させる接着剤硬化工程、及び
接着剤硬化後にシート本体から余剰繊維を除去する余剰繊維除去工程を有する光学シートの製造方法である。

当該光学シートの製造方法によれば、上記工程を有することで、光学シートの所望の面に複数の繊維を植毛することができ、また、この複数の繊維を接着剤によって強固に固着させることができる。従って、当該製造方法によって得られた光学シートは、高い方向性拡散機能を奏する。

ここで、「光学的機能層」とは、複数の繊維とこの複数の繊維間に存在する空気等とを構成として含む層を意味する。「接着剤部」とは、シート本体に塗工した接着剤が硬化したものを意味する。「全光線透過率」はＪＩＳ Ｋ７３６１に準拠して測定された値である。「ヘイズ値」はＪＩＳ Ｋ７１０５に準拠して測定された値である。

以上説明したように、本発明の光学シートは、優れた光学的機能を発揮することができる。また、本発明のバックライトユニットは、高い光学的機能を有する光学シートを備え、液晶表示装置を高品質化することができる。

本発明の一実施形態に係る光学シートを示す模式的断面図である。 （ａ）は、図１の光学シートの製造方法を示すフロー図、（ｂ）は工程（Ｃ）を示す模式的説明図である。 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説明図であって、（ａ）は模式的断面図で、（ｂ）は接着剤部の塗工状態を示すための模式的平面図である。 図１及び図３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断面図である。 図１、図３及び図４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断面図である。 光学シートの輝度を計測する装置を示す模式的説明図である。 （ａ）は、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、（ｂ）は一般的な光拡散シートを示す模式的断面図である。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳説する。

図１の光学シート１は、バックライトユニットに用いられるいわゆる光拡散シートであり、基材層２と、この基材層２の表面側（液晶表示装置側）に配設された光学的機能層３とを備えている。光学的機能層３は、接着剤部４と、この接着剤部４を介して基材層２に突設された複数の繊維５とを有している。

＜基材層＞
基材層２は、透明な合成樹脂又はガラスから形成された平板状の部材から構成されている。ここでいう透明には、無色透明に加え、有色透明、半透明が含まれるが、特に無色透明が好ましい。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、耐候性塩化ビニル等を挙げることができる。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は帯電防止剤を含有するとよい。基材層２が帯電防止剤を含有することで、光学的機能層３が有する複数の繊維５に生じる静電気によって基材層２が帯電することを防止することができる。この帯電防止剤としては特に限定されず、公知のものを使用することができ、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。なお、上記帯電防止剤は、後述する繊維５の静電植毛加工工程において、繊維５が偏り無く突設されるように、基材層２中に適量が均一に分散含有される。

基材層２の平均厚みは、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の厚みが上記範囲より小さいと、接着剤部４を形成するための樹脂組成物を塗工した際に、カールが発生しやすくなる、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の厚みが上記範囲より大きいと、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。

＜接着剤部＞
接着剤部４は、基材層２の平滑な表面の全面に塗工された接着剤により形成されている。この接着剤部４により、基材層２の表面の全面に亘って複数の繊維５を突設させることができる。また、繊維５の基部をより強固に基材層２に接合することができ、繊維５の脱落を防止することができる。

接着剤部４を形成する接着剤としては、特に限定されるものではなく、水溶性型接着剤、溶剤型接着剤、紫外線硬化型接着剤等を用いることができる。中でも、シートへの塗工が容易であり、着火危険性が低い水溶性型接着剤を用いることが好ましい。水溶性型接着剤として具体的には、例えば、アクリルエマルジョン、ウレタンエマルジョン、エポキシエマルジョン、酢酸ビニルエマルジョンなどの接着剤が挙げられるが、スプレー性や摩耗性の面から、特にアクリルエマルジョン接着剤が好ましい。また、溶剤型接着剤としては具体的には、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂などの接着剤が挙げられるが、耐熱性の面から、特にエポキシ樹脂が好ましい。さらに、光線の透過性を高める観点から透明のものが好ましく、無色透明が特に好ましい。また、環境面に配慮すれば揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を放出しにくい接着剤（低ＶＯＣ接着剤）が好ましい。なお、接着剤部４の厚みは特には限定されないが、繊維５を固着でき、かつ繊維５が埋没しにくい範囲が好ましく、硬化後で０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。

基材層２と接着剤部４との屈折率比としては、０．９５以上１．０５以下が好ましく、０．９７以上１．０３以下が特に好ましい。基材層２と接着剤部４との屈折率比を上記範囲とすることで、基材層２と接着剤部４との界面での乱反射等が低減されるため、当該光学シート１の全光線透過率を向上させることができる。

＜繊維＞
複数の繊維５は、接着剤部４に略均一に植設され、各繊維が略平行になるように接着剤部４から突設されている。

複数の繊維５の植毛方法としては、この複数の繊維５を基材層２の表面側に突設できるものであれば特に限定されないが、静電植毛加工方法を利用するのが好ましい。静電植毛加工方法を用いれば、基材層２の表面に対して所望の角度で複数の繊維５を植毛して固着させることができ、また、植毛される繊維５の密度を調整することができる。特に、基材層２の表面に対して略垂直に複数の繊維５を植毛して固着させるとよい。このように略垂直に複数の繊維５を植毛することにより繊維５の基部を接合する接着剤が硬化する前に繊維５が倒れることを抑制することができる。なお、静電植毛加工方法としては、例えば、１つの電極に対し未硬化の接着剤を有するシートを対電極となるようにセットし、これに直流高電圧を印加し、この電極間に供給した複数の繊維をクーロン力によって電気力線に沿って飛翔させ、シートの表面に繊維の基部を突き刺すことにより植毛を行う加工方法などが挙げられる。このような静電植毛加工方法としては、公知の静電植毛加工方法であれば特に制限されない。

繊維５としては、特に限定されるものではなく、天然繊維及び化学繊維を用いることができる。天然繊維としては、例えば、綿繊維、麻繊維、セルロース繊維等が挙げられる。化学繊維としては、例えば、レーヨン繊維、ポリエステル系繊維、ポリオレフィン系繊維（ポリエチレン系繊維、ポリプロピレン系繊維等）、ポリアミド系繊維（脂肪族ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維等）、アクリル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリイミド系繊維、炭素系繊維、シリコーン系繊維、フッ素系繊維等が挙げられる。化学繊維はカールを有さない形状に成形することができ、静電植毛加工法に好適に用いることができる。また、透明の繊維が光線の透過性を高める観点から好ましく、無色透明の繊維がさらに好ましい。また、上記繊維の中でも、ガラス繊維以外の柔軟な繊維が好ましい。このような柔軟な繊維を当該光学シート１に用いると、他の部材に接触した際に傷を付けることを防止することができる。

繊維５の屈折率の下限としては、１．３が好ましく、１．４がさらに好ましく、１．４５が特に好ましい。一方、繊維５の屈折率の上限としては、１．８が好ましく、１．７がさらに好ましく、１．６が特に好ましい。繊維５の屈折率が上記下限よりも小さいと、十分な光線の散乱効果が得られない。逆に、繊維５の屈折率が上記下限よりも大きいと、反射成分が大きくなり、光線の損失が大きくなって、当該光学シート１の光線透過性が低下するおそれがある。

接着剤部４と繊維５との屈折率比としては、０．９５以上１．０５以下が好ましく、０．９７以上１．０３以下が特に好ましい。接着剤部４と繊維５との屈折率比を上記範囲とすることで、接着剤部４と繊維５との界面での乱反射等が低減されるため、当該光学シート１の全光線透過率を向上させることができる。

基材層２の表面の単位面積当たりの繊維５の密度の下限としては、１００本／ｃｍ^２が好ましく、３００本／ｃｍ^２がさらに好ましく、５００本／ｃｍ^２が特に好ましい。一方、繊維５の密度の上限としては、５０００本／ｃｍ^２が好ましく、４５００本／ｃｍ^２がさらに好ましく、４０００本／ｃｍ^２が特に好ましい。基材層２の表面の繊維５の密度が上記下限より小さいと、当該光学シート１が方向性拡散機能を十分に発揮することができなくなるおそれがある。また、繊維５の密度が一定以上ある場合には、基材層２の表面側に混入した外来の異物を複数の繊維５が形成する繊維層で捕捉して、この繊維層内に閉じこめることができる。このため、この面に重ねて配設される他の部材が外来の異物と接触しにくくなり、これにより他の部材の傷付きを低減させることができる。逆に、この密度が上記上限より大きいと、当該光学シート１の製造コストが大きくなるばかりで、方向性拡散機能の向上は得られない。

繊維５の平均径の下限としては、０．１μｍが好ましく、１μｍがさらに好ましく、２μｍが特に好ましい。一方、繊維５の平均径の上限としては、５０μｍが好ましく、４０μｍがさらに好ましく、３０μｍが特に好ましい。繊維５の平均径が上記下限より小さいと、当該光学シート１が方向性拡散機能を十分に発揮することができなくなるおそれがある。逆に、平均径が上記上限より大きいと、当該光学シート１の光線透過性が低下するおそれがある。

繊維５の平均長の下限としては、１μｍが好ましく、５μｍがさらに好ましく、１０μｍが特に好ましい。また、繊維５の平均長の上限としては１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがさらに好ましく、０．１ｍｍが特に好ましい。繊維５の平均長が上記下限より小さいと、繊維５を接着剤部４に突設させるのが困難となり、当該光学シート１が方向性拡散機能を十分に発揮することができなくなるおそれがある。逆に、平均長が上記上限より大きいと、繊維５の材質、平均径等との関係で、当該光学シート１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となる。また、繊維５が屈曲して均質な光拡散性及び光線透過性を発揮できず、液晶表示装置に輝度ムラが生じるおそれがある。

さらに、繊維５の平均径に対する平均長の比（アスペクト比）は、２以上５０以下であることが好ましい。繊維５のアスペクト比が上記下限より小さいと、上述の静電植毛加工方法を好適に行えないおそれがある。逆に、繊維５のアスペクト比が上記上限より大きいと、繊維５が屈曲して均質な光拡散性及び光線透過性を発揮できず、液晶表示装置に輝度ムラが生じるおそれがある。

＜光学的機能層＞
光学的機能層３は、基材層２の平滑な表面に積層される接着剤部４と、接着剤部４を介して突設される複数の繊維５と、複数の繊維５の間に介在する空気とから構成される。この繊維５と空気との屈折差によって当該光学シート１の方向性拡散機能が発揮される。

＜光学シート＞
当該光学シート１の全光線透過率としては、２０％以上９９．９９％以下が好ましく、４０％以上９９．９％以下がさらに好ましく、６０％以上９９％以下が特に好ましい。全光線透過率が上記範囲より小さいと、液晶表示装置の輝度低下が生じるおそれがある。

当該光学シート１のヘイズ値としては、５０％以上９９．９９％以下が好ましく、７０％以上９９．９％以下がさらに好ましく、８０％以上９９％以下が特に好ましい。ヘイズ値が上記範囲より小さいと、当該光学シート１の拡散性能が不十分となり、液晶表示装置に輝度ムラが生じるおそれがある。

当該光学シート１は、基材層２の表面側に突設される複数の繊維５を有し、繊維５が基材層２の裏面側から入射した光線の一部を屈折させて拡散させつつ、さらに光線の一部を繊維５の突設方向に導光するため、基材層２の表面側に向かって光線を拡散しつつ表面の法線方向に集光させる方向性拡散機能を奏することができる。さらに、この方向性拡散機能は、繊維５の径、長さ、屈折率、密度等によって調節が可能である。

また、繊維５として比較的柔軟な繊維を用いた場合には、当該光学シート１を重ねて保存・搬送する場合及び液晶表示装置を組立てる場合に、当該光学シート１の表面側で他の部材に接触し表面方向に力が作用しても、かかる複数の繊維５が湾曲等の変形を起こしてその力を吸収するため、他の部材に傷を付けることを防止できる。また、このように繊維５が柔軟性を有する場合、繊維５が接着剤部４から脱落して他の部材に接触した場合にも他の部材に傷を付ける可能性が低い。結果として、他の部材の傷付けの要因を格段に低減することができる。

＜光学シートの製造方法＞
当該光学シート１の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、図２（ａ）に示すように、（Ａ）基材層を構成するシート（以下基材シート１０１という）を成形する基材シート成形工程と、（Ｂ）接着剤を基材シート１０１の表面に塗工する接着剤塗工工程と、（Ｃ）接着剤を塗工した基材シート１０１の表面に複数の繊維５を植毛する繊維植毛工程と、（Ｄ）植毛後に接着剤を硬化させ接着剤部４を形成する接着剤硬化工程と、（Ｅ）接着剤硬化後に基材シート１０１から余剰繊維を除去する余剰繊維除去工程とを有する方法を挙げることができる。

基材シート成形工程は、溶融した熱可塑性樹脂をＴダイから押出成形し、続いてその押出成形体を層長手方向及び層幅方向に延伸させて基材シート１０１を長尺状のシートに成形する工程である。Ｔダイを用いた周知の押出成形法としては、例えば、ポリッシングロール法やチルロール法を挙げることができる。なお、基材シート１０１を延伸加工することもでき、周知のフィルム延伸方法としては、例えば、チューブラーフィルム二軸延伸法やフラットフィルム二軸延伸法等の方法を挙げることができる。

接着剤塗工工程は、基材シート１０１の表面に接着剤を塗工する工程である。この工程における接着剤は未硬化の状態である。接着剤を塗工する手段としては周知の方法が使用でき、例えば、スプレーガンによる吹付け方法、ロールコーターによる塗布方法を挙げることができる。

繊維植毛工程は、図２（ｂ）に示すように、平坦な状態の基材シート１０１の表面（接着剤を塗工した面）側に電極１０３を基材シート１０１と向かい合うように配置し、基材シート１０１と電極１０３との間に直流高電圧を印加し、この間に発生するクーロン力によって繊維供給装置１０２から複数の繊維５を基材シート１０１に向けて落下させ、未硬化の接着剤に繊維５の基部を突き刺し、複数の繊維５を基材シート１０１に突設された形に植毛する工程である。この工程で用いる植毛方法は、公知の静電植毛加工方法であれば特に制限されず、図４（ｂ）に示した複数の繊維５を基材シート１０１の上方から投下するダウン法以外に、下方から複数の繊維を上昇させるアップ法、横方向から複数の繊維を飛翔させるサイド法のどれを用いてもよい。また、静電植毛加工法では電気力線の方向を操作することで複数の繊維の植毛方向を調整できるため、長尺状の基材シート１０１が湾曲した状態で植毛してもよく、例えば、基材シート１０１がロールに巻架された状態で植毛してもよい。

接着剤硬化工程は、複数の繊維５の基部が突き刺された接着剤を硬化させて接着剤部４を形成する工程である。水溶性型接着剤又は溶剤型接着剤を用いる場合は乾燥処理により接着剤を硬化させる。乾燥処理の手段としては周知の方法が使用でき、例えば、熱風式乾燥機による方法を挙げることができる。紫外線硬化型接着剤を用いる場合は紫外線照射により硬化させる。紫外線照射の手段としては周知の方法が使用でき、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、紫外線レーザなどを光源とする紫外線照射方法を挙げることができる。

余剰繊維除去工程は、基材シート１０１の表面に固着されずにこの面に付着した余剰繊維を除去する工程である。余剰繊維を除去する手段としては周知の方法が使用でき、例えば、エアー吹付け、加振、ブラシ掛けなどの方法を挙げることができる。この余剰繊維除去工程の実施後に長尺状の基材シート１０１を切断することにより光学シートが形成される。

この製造方法によれば、基材シート１０１の表面に複数の繊維５を植毛することができ、また、この複数の繊維５を接着剤部４によって強固に固着させることができる。従って、当該製造方法によって得られた光学シートは、高い方向性拡散機能を発揮することができる。

本発明の液晶表示装置用のバックライトユニットは、方形の導光板と、導光板の長辺側端縁に沿って配設されるランプと、導光板表面に重ねて配設される光拡散シート、プリズムシート、マイクロレンズシート等の方形の光学シートとを備え、この光拡散シートとして当該光学シート１が用いられる。上述のように当該光学シート１が高い光学的機能（方向性拡散機能）、光線透過率、輝度等の均一性、経済性及び薄膜性等を有するため、当該バックライトユニットは、ランプから発せられる光線の利用効率を格段に高め、今日社会的に要請されている高輝度化、高品質化、省エネルギー化及び薄型軽量化を促進することができる。

＜その他の実施形態＞
本発明の光学シートは、上述の実施形態に限定されるものではなく、以下のような実施形態とすることもできる。

図３の光学シート１１は、いわゆる光拡散シートであり、基材層２と、基材層２の表面に配設された光学的機能層１３とを備えている。光学的機能層１３は、接着剤部１４と、接着剤部１４を介して基材層２に突設された複数の繊維５と、複数の繊維５の間に介在する空気とから構成される。基材層２、シートの製造方法、接着剤部１４を形成する接着剤及び繊維５の材料などは、上記図１の光学シート１と同様であるため説明を省略する。

複数の繊維５は、基材層２の表面に散点的に付設される複数の接着剤部１４を介して突設されている。接着剤部１４は接着剤を基材層２の表面に散点的（島状）に付設したものである。

図３（ｂ）に示すように、接着剤部１４は基材層２の表面全体に散点的に塗工されるため、図１の接着剤部４のように基材層２の表面に全体的に塗工する場合に比べ塗工される接着剤の量を少量とすることができる。結果として、当該光学シート１１の光線透過性を上述の実施形態の光学シート１よりも高めることができる。接着剤部１４は基材層２の表面に略均等に形成される。接着剤部１４の数及びそれぞれの面積、並びに複数の繊維５の接着剤部ごとの本数は、基材層２の表面の単位面積当たりの繊維５の密度が上述した範囲となるように決められることが好ましい。これにより、当該光学シート１１の光学的機能が好適に発揮される。なお、図３（ａ）及び（ｂ）では、１つの接着剤部１４に固着される繊維５を複数本図示しているが１本とすることもできる。また、複数の繊維５の植毛方法は、図１の光学シート１と同様に、静電植毛加工法を用いることができる。

図４の光学シート２１は、いわゆる光拡散シートであり、基材層２と、基材層２の表面に配設された光学的機能層３と、基材層２の裏面に配設された補助機能層６とを備えている。光学的機能層３は、接着剤部４と、接着剤部４を介して基材層２に突設された複数の繊維５と、複数の繊維５の間に介在する空気とから構成されている。補助機能層６は、接着剤部２４と、複数の繊維２５と、複数の繊維２５の間に介在する空気とから構成されている。基材層２及び光学的機能層３は、上記図１の光学シート１と同様であるため説明を省略する。

補助機能層６は、基材層２の平滑な裏面に全面的に積層される接着剤部２４と、接着剤部２４を介して突設される複数の繊維２５と、複数の繊維２５の間に介在する空気とから構成される。この複数の繊維２５は、接着剤部２４に略均一に植設され、各繊維が略平行になるように突設されている。補助機能層６は、基材層２の裏面に入射する光線を拡散する機能と、当該光学シート２１の裏面側に積層される他の部材とのスティッキングを防止する機能とを有する。接着剤部２４及び複数の繊維２５の材料は、光学的機能層３が有する接着剤部４及び複数の繊維５の材料と同様のものを用いることができる。

基材層２の裏面の単位面積当たりの繊維２５の密度の下限としては、４０本／ｃｍ^２が好ましく、６０本／ｃｍ^２がさらに好ましく、８０本／ｃｍ^２が特に好ましい。一方、繊維２５の密度の上限としては、５０００本／ｃｍ^２が好ましく、４０００本／ｃｍ^２がさらに好ましく、３０００本／ｃｍ^２が特に好ましい。基材層２の裏面の繊維２５の密度が上記下限より小さいと、光拡散機能及びスティッキング防止機能を十分に発揮することができなくなるおそれがある。また、繊維２５の密度が一定以上ある場合には、基材層２の裏面側に混入した外来の異物を複数の繊維２５が形成する繊維層で捕捉して、この繊維層内に閉じこめることができる。このため、この面に重ねて配設される他の部材が外来の異物と接触しにくくなり、これにより他の部材の傷付きを低減させることができる。逆に、この密度が上記上限より大きいと、当該光学シート２１の製造コストが大きくなるばかりで、光拡散機能及びスティッキング防止機能の向上は得られない。

当該光学シート２１は、上記補助機能層６を基材層２の裏面に備えるため、この補助機能層６が有する複数の繊維２５によって、当該光学シート２１に入射する光線を拡散し、さらに表面の光学的機能層３が有する複数の繊維５によって、この光線を拡散及び集光するため、高い方向性拡散機能を発揮する。また、光学シート２１と裏面側に積層される他の部材とのスティッキングが複数の繊維２５が接触することによって防止されるため、液晶表示装置の画面の輝度ムラを抑えることができる。

本発明の光学シート及びバックライトユニットは上記実施形態に限定されるものではない。当該光学シートの用途は上記光拡散シートに限定されず、例えば、導光板、集光シート等の光学シートとしても用いることができる。

図５の光学シート３１は、いわゆるエッジライト用の導光板であり、基材層２と、基材層２の表面に配設された光学的機能層３３とを備えている。光学的機能層３３は、接着剤部３４と、接着剤部３４を介して基材層２に突設された複数の繊維５と、複数の繊維５の間に介在する空気とから構成される。基材層２は、上記図１の光学シート１と同様であるため説明を省略する。

接着剤部３４は、基材層２の表面側に散点的に付設され、この接着剤部３４に複数の繊維５が突設される。具体的には、エッジライトと近接する端側の基材層２の表面では点状に接着剤部３４が付設され、他端側に行くに従って接着剤部３４の存在割合が増加するように付設され、他端側ではほぼ帯状に接着剤部３４が付設される。そして、これらの接着剤部３４に略等密度で繊維５が突設される。

エッジライトから当該光学シート３１内にシート側面から入射された光線は、当該光学シート内を基材層２の表面及び裏面で反射しながら広がり、上記のように付設された接着剤部３４に突設された複数の繊維５に当たると、繊維５によって当該光学シート３１の表面側に拡散及び集光されて出射される。エッジライトから近い部分では接着剤部３４（繊維５）の密度が疎であるため、出射される光線量は少ないが、エッジライトから離れるほど繊維５の密度が密になるため出射される光線量が大きくなる。結果として、エッジライトから出射された光線は、当該光学シートの表面全体から均一的に出射される。

当該光学シート３１は、上述の接着剤部３４及び複数の繊維５を有する光学的機能層３３によって、エッジライトからの線光源を面光源に変換して、液晶表示素子側に出射することができる。

本発明の光学シートはまた、集光シートとしても用いることができる。基材層の表面側に光学的機能層を配設し、基材層の表面側に突設される繊維の方向、長さ、径等を、当該光学シートに入射した光線が一定方向に出射されるように調節することによって、集光効果を持った光学シートとして用いることができる。

なお、当該光学シートは、基材層に加えて、帯電防止剤層、紫外線吸収剤層、トップコート層、易接着層等の他の層をシート本体に有してもよい。

また、複数の繊維の固着方法として、接着剤を用いず、基材層に直接繊維の基部を接合してもよい。例えば、基材層を成形後、基材層が完全に硬化する前に複数の繊維を基材層に植毛する方法などを用いることができる。

さらに、当該光学シートは、バックライトユニット以外の液晶表示装置に用いることができる。バックライトユニット以外の液晶表示装置としては、例えば、スクリーンに映像を投影する投影型の液晶表示装置を挙げることができる。

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
基材層の表面に接着剤（大日精化工業株式会社製「Ｅ２６３」）をロールコーター法によって塗工し、静電植毛加工によりポリアミド系繊維を植毛した。基材層の材質はポリエチレンテレフタレートであり、厚さは１００μｍである。繊維の基材層表面密度は３５００本／ｃｍ２、平均径は１０μｍ、平均長は５０μｍである。

上記実施例１の光学シートにバックライトを当て、全光線透過率をＪＩＳ Ｋ７３６１に準拠して測定した結果、７９％であった。また、ヘイズ値をＪＩＳ Ｋ７１０５に準拠して測定した結果、８６％であった。

［実施例２］
基材層及び接着剤は実施例１と同様のものを用い、静電植毛加工によりポリエステル系繊維を植毛した。繊維の基材層表面密度は３０００本／ｃｍ２、平均径は１０μｍ、平均長は５０μｍである。

上記実施例２の光学シートにバックライトを当て、全光線透過率をＪＩＳ Ｋ７３６１に準拠して測定した結果、８２％であった。また、ヘイズ値をＪＩＳ Ｋ７１０５に準拠して測定した結果、８７％であった。

［実施例３］
基材層及び接着剤は実施例１と同様のものを用い、静電植毛加工によりセルロース系繊維を植毛した。繊維の基材層表面密度は３５００本／ｃｍ２、平均径は１０μｍ、平均長は５０μｍである。

上記実施例３の光学シートにバックライトを当て、全光線透過率をＪＩＳ Ｋ７３６１に準拠して測定した結果、８５％であった。また、ヘイズ値をＪＩＳ Ｋ７１０５に準拠して測定した結果、８７％であった。

［比較例１］
基材層は実施例１と同様のものを用い、アクリルビーズ（積水化成品工業株式会社製「ＭＢＸ−１０」）を１００重量部、アクリルバインダー（株式会社日本触媒製「ユーダブルＳ２８４０」）を１００重量部、イソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン工業株式会社製「コロネートＨＬ」）を２０重量部の比率で配合し、ロールコーター法で基材層の表面に塗布した。

上記比較例１の光学シートにバックライトを当て、全光線透過率をＪＩＳ Ｋ７３６１に準拠して測定した結果、７０％であった。また、ヘイズ値をＪＩＳ Ｋ７１０５に準拠して測定した結果、８８％であった。

［比較例２］
基材層は実施例１と同様のものを用い、上記比較例１と同様のアクリルビーズ、アクリルバインダー、イソシアネート硬化剤を配合したものを、ロールコーター法で基材層の表面に塗布した。ただし、これらの配合率は、アクリルビーズが２００重量部、アクリルバインダーが１００質量部、イソシアネート硬化剤が２０質量部となるようにした。

上記比較例２の光学シートにバックライトを当て、全光線透過率をＪＩＳ Ｋ７３６１に準拠して測定した結果、６５％であった。また、ヘイズ値をＪＩＳ Ｋ７１０５に準拠して測定した結果、９２％であった。

［品質評価］
色彩輝度計（株式会社トプコン製「ＢＭ−７」）を用いて輝度を計測した。具体的には、図６に示すように、光学シート２０１の下面に２つの線型ＬＥＤ光源２０２を配設し、光学シート２０１の上面に上記色彩輝度計２０３を配置して、輝度及びＨｏｔｓｐｏｔ比を評価した。

上記Ｈｏｔｓｐｏｔ比とは、ＬＥＤ光源の光源直上の輝度（最高輝度）と、光源のない部分の輝度（最低輝度）との比を表し、最低輝度／最高輝度×１００で算出される。具体的には、図６の輝度計測装置２００において、ＬＥＤ光源２０２の直上の部位と、２つのＬＥＤ光源２０２の中間点の輝度とをそれぞれ計測し、これらを最高輝度と最低輝度として、Ｈｏｔｓｐｏｔ比を算出した。このＨｏｔｓｐｏｔ比は、光学シートの部位による明暗差の程度を表す。つまり、光学シートの拡散性が高いほど、Ｈｏｔｓｐｏｔ比が高くなる。

各実施例及び比較例について、実施例１の輝度を１００％とした輝度比と、上記Ｈｏｔｓｐｏｔ比の計測結果を下記表１に示す。

表１の結果から示されるように、実施例１〜３の光学シートは、従来型のビーズを用いた比較例１及び２の光学シートに比べて高い輝度及びＨｏｔｓｐｏｔ比を有する。つまり、実施例１〜３の光学シートは、従来型の光学シートに比して、高い光拡散性及び正面輝度を有し、輝度ムラが少なく、液晶表示装置用バックライトユニットの部材として好適な性能を有する。これは、実施例１〜３の有する繊維が、ＬＥＤ光源から入射される光線をシート全体に拡散させつつ、一方向に集光させる効果を奏するためと推察される。

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部材として有用であり、特に透過型液晶表示装置に好適に用いることができる。

１、１１、２１、３１ 光学シート
２ 基材層
３、１３、２３、３３ 光学的機能層
４、１４、２４、３４ 接着剤部
５、２５ 繊維
１０１ 基材シート
１０２ 繊維供給装置
１０３ 電極
２００ 輝度計測装置
２０１ 光学シート
２０２ ＬＥＤ光源
２０３ 色彩輝度計

Claims (13)

1. 透明な基材層と、
   この基材層の一方の面側に突設される複数の繊維を有する光学的機能層と
   を備える光学シート。
2. 上記光学的機能層が、上記基材層に複数の繊維を接合する接着剤部を有する請求項１に記載の光学シート。
3. 上記接着剤部が、上記基材層の一方の面に全面的に積層されている請求項２に記載の光学シート。
4. 上記基材層の一方の面が、上記接着剤部が散点的に付設される領域を有する請求項２に記載の光学シート。
5. 上記接着剤部が、アクリルエマルジョン接着剤から形成されている請求項２、請求項３又は請求項４に記載の光学シート。
6. 上記繊維の屈折率が１．３以上１．８以下である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学シート。
7. 上記基材層の平面方向の単位面積当たりの上記繊維の密度が、１００本／ｃｍ^２以上５０００本／ｃｍ^２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. 上記繊維の平均径が０．１μｍ以上５０μｍ以下であり、平均長が１μｍ以上１ｍｍ以下であり、平均径に対する平均長の比が２以上５０以下である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学シート。
9. 全光線透過率が２０％以上である請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光学シート。
10. ヘイズ値が５０％以上である請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光学シート。
11. 上記基材層の他方の面側にさらに複数の繊維が突設されている請求項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液晶表示部に導く液晶表示装置用バックライトユニットであって、
    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を備えていることを特徴とする液晶表示装置用バックライトユニット。
13. 基材層の一方の面に接着剤を塗工する接着剤塗工工程、
    接着剤を塗工した面に静電植毛加工法により複数の繊維を植毛する繊維植毛工程、
    植毛後に接着剤を硬化させる接着剤硬化工程、及び
    接着剤硬化後にシート本体から余剰繊維を除去する余剰繊維除去工程
    を有する光学シートの製造方法。

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