JP2016028275A - 光学シート、エッジライト型のバックライトユニット及び光学シートの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光学シートとこの光学シートの裏面側に配設される他の部材とのスティッキングを防止しつつ、この他の部材及び/又は当該光学シート自体の傷付きを防止できる光学シートを提供する。【解決手段】光学シート2は、透明な基材層6と、この基材層6の裏面側に積層されるスティッキング防止層8とを備え、スティッキング防止層8が、ナノインプリントによって形成され、裏面側に突出される複数の微細突起11を有し、隣接する微細突起11の平面方向における頂点間距離が380nm以下である。微細突起11の平均高さとしては、120nm以上380nm以下が好ましい。微細突起11の平均高さの平均径に対する比としては、1/2以上3/2以下が好ましい。微細突起11の頂点の曲率半径としては、60nm以上1μm以下が好ましい。上記スティッキング防止層8が帯電防止剤を含有するとよい。【選択図】図1

Description

本発明は、光学シート、エッジライト型の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、液晶層の裏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31は、一般的には図6(a)に示すように、光源32と、この光源32に端部が沿うように配置される方形板状の導光板33と、この導光板33の表面側に重ねて配設される複数枚の光学シート34とを備える。光源32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等の観点から現在ではLEDが普及している。また、光学シート34としては、(1)導光板33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35、(2)光拡散シート35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36等が用いられる。
上記光拡散シート35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る。この光拡散シート35としては、図6(b)に示すように、合成樹脂製の基材層37と、この基材層37の表面に積層される光拡散層38と、基材層37の裏面に積層されるスティッキング防止層39とを備える。このスティッキング防止層39は、光拡散シート35の裏面が導光板33の表面とスティッキング(密着)して干渉縞が生じる不都合を防止している。このスティッキング防止層39は、一般的には球状のビーズ40及びこのビーズ40を被覆する熱硬化性樹脂製のバインダー41を有し、ビーズ40に起因して裏面側に突出する凸部によって導光板33とのスティッキングを防止している。
このビーズ40としては、一般的にアクリルビーズが用いられている(特開2011−126274号公報参照)。しかしながら、アクリルビーズは比較的硬質であることから、バインダー41の裏面に突出したビーズ40によって、光拡散シート35の裏面側に積層される導光板33の表面を傷付けてしまうことがある。また、光拡散シート35をバックライトユニット31の設計に従った形状に加工する際にビーズ40が脱落し、この脱落したビーズ40が光拡散シート35と導光板33との間で擦れて導光板33の表面が傷付くおそれもある。そして、このように導光板33の表面に傷が生じると、この傷によって輝度ムラを生じるという不都合を生じる。なお、ビーズ40の脱落を防止するため、ビーズ40とバインダー41との親和性を高める対策も取られているが、ビーズ40の脱落は依然として発生しており、根本的な解決には至っていない。
特開2011−126274号公報
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、裏面側に配設される他の部材とのスティッキングを防止しつつ、この他の部材及び/又は当該光学シート自体の傷付きを防止できる光学シート、及びこの光学シートを備えたエッジライト型のバックライトユニット、並びにこの光学シートの製造方法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本発明に係る光学シートは、透明な基材層と、この基材層の裏面側に積層されるスティッキング防止層とを備え、上記スティッキング防止層が、ナノインプリントによって形成され、裏面側に突出される複数の微細突起を有し、隣接する上記微細突起の平面方向における頂点間距離が380nm以下である。
当該光学シートは、スティッキング防止層が、ナノインプリントによって形成され、裏面側に突出される複数の微細突起を有するので、裏面側に配設される他の部材と複数の微細突起によって当接する。それゆえ、当該光学シートは、裏面側に配設される他の部材とのスティッキングを防止することができる。また、当該光学シートは、複数の微細突起によってスティッキングを防止するものであるため、従来のバインダー中にビーズが分散されたスティッキング防止層とは異なり、ビーズの脱落に起因する他の部材及び/又は当該光学シート自体の傷付きを防止することができる。さらに、当該光学シートは、隣接する微細突起の平面方向における頂点距離が一般的な可視光波長域の下限である380nm以下とされているので、当該光学シートの裏面に対して照射される光が屈折率差によって反射されるのを防止することができ、光の入射率を著しく向上することができる。
上記微細突起の平均高さとしては、120nm以上380nm以下が好ましい。これにより、微細突起の折れに起因する異物の発生を抑制すると共に、長波長側の光の反射を防止することができる。
上記微細突起の平均高さの平均径に対する比としては、1/2以上3/2以下が好ましい。これにより、微細突起の折れに起因する異物の発生を抑制すると共に、微細突起との当接に起因する他の部材等の傷付きをさらに抑制することができる。
上記微細突起の頂点の曲率半径としては、60nm以上1μm以下が好ましい。これにより、微細突起との当接に起因する他の部材等の傷付きをさらに抑制することができる。
上記スティッキング防止層の裏面の静摩擦係数としては、0.35以上0.65以下が好ましく、動摩擦係数としては、0.35以上0.55以下が好ましい。これにより、スティッキング防止層と裏面側に配設される他の部材との滑動が適度に防止され、他の部材等の傷付きをさらに抑制することができる。
上記スティッキング防止層が帯電防止剤を含有するとよい。これにより、異物の付着に起因する他の部材等の傷付きをさらに抑制することができる。
また、上記課題を解決するためになされた本発明に係るエッジライト型のバックライトユニットは、上記構成を有する当該光学シートと、この光学シートの裏面側に配設される導光板とを備える。
当該エッジライト型のバックライトユニットは、当該光学シートを備えるので、上述のように当該光学シートと当該光学シートの裏面側に配設される導光板とのスティッキングを防止することができると共に、導光板の傷付きを防止することができる。また、当該エッジライト型のバックライトユニットは、スティッキング防止層の隣接する微細突起の平面方向における頂点間距離が上記範囲とされているので、当該光学シートへの光の入射率を向上することができ、光の利用効率を高めることができる。
上記導光板が表面に複数の突条部を有するとよい。これにより、導光板に入射する光線の出射効率を向上させ、輝度の均一化を促進することができる。
さらに、上記課題を解決するためになされた本発明に係る光学シートの製造方法は、透明な基材層の裏面側にスティッキング防止層形成組成物を塗布する工程と、上記スティッキング防止層形成組成物が塗布された上記基材層の裏面側から複数の微細凹部を有する鋳型をプレスする工程と、上記鋳型がプレスされた状態で上記スティッキング防止層形成組成物を硬化させる工程とを備え、上記複数の微細凹部の隣接する底点間の平面方向距離が380nm以下である。
当該光学シートの製造方法は、平面方向における頂点間距離が380nm以下の複数の微細突起を有する当該光学シートを容易かつ確実に製造することができる。
なお、本発明において、「表面側」とは液晶表示装置における視認者側を意味し、「裏面側」とはその逆を意味する。微細突起の「高さ」とは、底面から微細突起の頂点までの表裏方向長さを意味し、微細突起の「平均高さ」とは、任意の20個の微細突起を抽出し、このうち高さが大きいものから5つ及び高さが小さいものから5つを除いた10個の高さの平均値をいう。微細突起の「径」とは、微細突起の底面の最大径(底面の重心を通る直径のうち最大の径)と最小径(底面の重心を通る直径のうち最大の径)との中間値を意味する。微細突起の「平均径」とは、任意の20個の微細突起を抽出し、このうち径が大きいものから5つ及び径が小さいものから5つを除いた10個の径の平均値をいう。「摩擦係数」とは、JIS−K−7125(1999)に準拠した値である。
以上説明したように、本発明に係る光学シート及びエッジライト型のバックライトユニットは、光学シートと光学シートの裏面側に配設される他の部材とのスティッキングを防止すると共に、この他の部材及び/又は当該光学シート自体の傷付きを防止することができる。また、本発明に係る光学シートの製造方法は、裏面側に配設される他の部材とのスティッキングを防止すると共に、この他の部材及び/又は当該光学シートの傷付きを防止できる当該光学シートを容易かつ確実に製造することができる。
本発明の第一実施形態に係るエッジライト型のバックライトユニットを示す模式的端面図(a)及びこのエッジライト型のバックライトユニットが具備する光学シートを示す模式的端面図(b)である。 図1のバックライトユニットの光学シート及び導光板の配設状態を示す模式的部分拡大図である。 図1の光学シートの光取り入れ機能の説明図である。 図1の光学シートのスティッキング防止層の製造工程を示す説明図である。 図1の光学シートの微細突起を説明する模式的説明図であり、(A)は裏面斜め方向から見た模式的要部拡大図であり、(B)は要部を拡大した模式的底面図であり、(C)は要部を拡大した模式的断面図である。 従来のエッジライト型のバックライトユニットを示す模式的斜視図(a)及び従来の光拡散シートを示す模式的端面図(b)である。
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。
[第一実施形態]
<エッジライト型のバックライトユニット>
図1(a)のエッジライト型のバックライトユニット1は、光学シート2と、導光板3と、反射シート4と、光源5とを備える。
(光学シート)
光学シート2は、光拡散シートとして形成されている。光学シート2は、図1(b)に示すように、基材層6と、基材層6の表面に積層される光拡散層7と、基材層6の裏面にナノインプリントによって積層されるスティッキング防止層8とから形成される。
(基材層)
基材層6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を主成分として形成されている。基材層6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が挙げられる。なかでも、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6の平均厚みの下限としては、10μmが好ましく、35μmがより好ましく、50μmがさらに好ましい。一方、基材層6の平均厚みの上限としては、500μmが好ましく、250μmがより好ましく、188μmがさらに好ましい。基材層6の平均厚みが上記下限未満の場合、光拡散層7及びスティッキング防止層8を形成した場合にカールを発生するおそれがある。逆に、基材層6の平均厚みが上記上限を超える場合、液晶表示装置の輝度が低下するおそれがあると共に、バックライトユニット1の厚みが大きくなって液晶表示装置の薄型化の要請に沿えないおそれがある。
(光拡散層)
光拡散層7は、基材層6の表面に積層されている。光拡散層7は、光拡散剤9と、そのバインダー10とを有する。光拡散層7は、光拡散剤9を略等密度で分散含有している。光拡散剤9は、バインダー10に囲繞されている。光拡散層7は、光拡散剤9を分散含有することによって、裏面側から表面側に透過する光を略均一に拡散させる。また、光拡散層7は、光拡散剤9によって表面に微細凹凸が略均一に形成されており、この微細凹凸の各凹部及び凸部がレンズ状に形成されている。光拡散層7は、かかる微細凹凸のレンズ的作用によって、優れた光拡散機能を発揮し、この光拡散機能に起因して透過光線を法線方向側へ屈折させる屈折機能及び透過光線を法線方向に巨視的に集光させる集光機能を有している。
光拡散剤9は、光線を拡散させる性質を有する粒子であり、無機フィラーと有機フィラーに大別される。無機フィラーとしては、例えばシリカ、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が挙げられる。有機フィラーの具体的な材料としては、例えばアクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリアクリロニトリル等が挙げられる。なかでも、透明性が高いアクリル樹脂が好ましく、ポリメチルメタクリレート(PMMA)が特に好ましい。
光拡散剤9の形状は、特に限定されるものではなく、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、なか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9として有機フィラーが用いられる場合の光拡散剤9の平均粒子径の下限としては、1μmが好ましく、2μmがより好ましく、5μmがさらに好ましい。一方、光拡散剤9として有機フィラーが用いられる場合の光拡散剤9の平均粒子径の上限としては、50μmが好ましく、20μmがより好ましく、15μmがさらに好ましい。光拡散剤9の平均粒子径が上記下限未満の場合、光拡散剤9によって形成される光拡散層7表面の凹凸が小さくなり、光拡散シートとして必要な光拡散性を満たさないおそれがある。逆に、光拡散剤9の平均粒子径が上記上限を超える場合、光学シート2の厚さが増大し、かつ、均一な拡散が困難になるおそれがある。
光拡散剤9として有機フィラーが用いられる場合の光拡散剤9の配合量(バインダー10の形成材料であるポリマー組成物中のポリマー分100質量部に対する固形分換算の配合量)の下限としては、10質量部が好ましく、20質量部がより好ましく、50質量部がさらに好ましい。一方、光拡散剤9として有機フィラーが用いられる場合の光拡散剤9の配合量(バインダー10の形成材料であるポリマー組成物中のポリマー分100質量部に対する固形分換算の配合量)の上限としては、500質量部が好ましく、300質量部がより好ましく、200質量部がさらに好ましい。光拡散剤9の配合量が上記下限未満の場合、光拡散性が不十分となるおそれがある。逆に、光拡散剤9の配合量が上記上限を超える場合、光拡散剤9がバインダー10によって的確に固定されないおそれがある。但し、当該光学シート2がプリズムシートの表面側に配設される所謂上用光拡散シートとして使用される場合、高い光拡散性を必要とされないため、光拡散剤9の配合量の下限としては5質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、また上限としては40質量部が好ましく、30質量部がより好ましい。
バインダー10は、基材ポリマーを含むポリマー組成物を硬化(架橋等)させることで形成される。光拡散剤9は、バインダー10によって、基材層6の表面全面に略等密度で配置固定される。なお、バインダー10を形成するためのポリマー組成物は、そ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、帯電防止剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等が適宜配合されていてもよい。
(スティッキング防止層)
スティッキング防止層8は、裏面にスティッキング防止部を有する。「スティッキング防止」とは、重畳される他の部材(本実施形態では導光板3)との密着を防止することを意味する。
このスティッキング防止層8は、上記スティッキング防止部として複数の微細突起11を有している。具体的には、スティッキング防止層8は、ステッィキング防止層裏面外面(界面)のうち当該光学シート2の平面方向と略平行な平坦部分と、この平坦部分から裏面側に突出する上記微細突起11とを有している。スティッキング防止層8はナノインプリントによって形成され、つまり複数の微細突起11はナノインプリントによって形成されている。この複数の微細突起11は、基材層6の裏面側全面に亘って形成されている。このため、当該光学シート2は、後述するよう当該光学シート2の裏面に重畳される導光板3と、複数の微細突起11によって散点的に当接し、これにより、当該光学シート2は、導光板3とのスティッキングを防止することができる。複数の微細突起11はモスアイ構造を構成する。上記モスアイ構造とは、基材層6の裏面側に光の波長以下の間隔の凹凸パターンを隙間なく配列した構造をいう。本実施形態において複数の微細突起11は、それぞれ独立し、周期的に配設されている。「独立」とは、微細突起が他の微細突起に結合等していないことを意味する。また、「周期的」とは、微細突起11の間隔が略同一であることを意味する。
スティッキング防止層8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を主成分として形成されている。スティッキング防止層8に用いられる合成樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂や活性エネルギー線硬化型樹脂が挙げられる。
上記熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、アミド官能性共重合体、ウレタン樹脂等が挙げられる。
上記活性エネルギー線硬化型樹脂としては、紫外線を照射することによって架橋、硬化する紫外線硬化型樹脂や、電子線を照射することによって架橋、硬化する電子線硬化型樹脂等が挙げられ、重合性モノマー及び重合性オリゴマーの中から適宜選択して用いることが可能である。なかでも、上記活性エネルギー線硬化型樹脂としては、アクリル系、ウレタン系又はアクリルウレタン系紫外線硬化型樹脂が好ましい。当該光学シート2は、スティッキング防止層8の主成分が、アクリル系、ウレタン系又はアクリルウレタン系紫外線硬化型樹脂であることによって、スティッキング防止層8の基材層6に対する接着性が向上され、スティッキング防止層8を的確に形成することができる。
上記重合性モノマーとしては、分子中にラジカル重合性不飽和基を持つ(メタ)アクリレート系モノマーが好適に用いられ、中でも多官能性(メタ)アクリレートが好ましい。多官能性(メタ)アクリレートとしては、分子内にエチレン性不飽和結合を2個以上有する(メタ)アクリレートである限り特に限定されない。具体的には、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジシクロペンテニルジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸ジ(メタ)アクリレート、アリル化シクロヘキシルジ(メタ)アクリレート、イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの多官能性(メタ)アクリレートは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートが好ましい。
また、上記多官能性(メタ)アクリレートに加え、粘度の低下等を目的として、単官能性(メタ)アクリレートをさらに含んでもよい。この単官能性(メタ)アクリレートとしては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの単官能性(メタ)アクリレートは1種単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
上記重合性オリゴマーとしては、分子中にラジカル重合性不飽和基を持つオリゴマーが挙げられ、例えばエポキシ(メタ)アクリレート系オリゴマー、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー、ポリエステル(メタ)アクリレート系オリゴマー、ポリエーテル(メタ)アクリレート系オリゴマー等が挙げられる。
上記エポキシ(メタ)アクリレート系オリゴマーは、例えば比較的低分子量のビスフェノール型エポキシ樹脂やノボラック型エポキシ樹脂のオキシラン環に、(メタ)アクリル酸を反応しエステル化することにより得ることができる。また、このエポキシ(メタ)アクリレート系オリゴマーを部分的に二塩基性カルボン酸無水物によって変性したカルボキシル変性型のエポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーを用いることも可能である。上記ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーは、例えばポリエーテルポリオールやポリエステルポリオールとポリイソシアネートの反応によって得られるポリウレタンオリゴマーを、(メタ)アクリル酸でエステル化することにより得ることができる。上記ポリエステル(メタ)アクリレート系オリゴマーは、例えば多価カルボン酸と多価アルコールの縮合によって得られる両末端に水酸基を有するポリエステルオリゴマーの水酸基を(メタ)アクリル酸でエステル化することによって得ることができる。また、上記ポリエステル(メタ)アクリレート系オリゴマーは、多価カルボン酸にアルキレンオキシドを付与して得られるオリゴマーの末端の水酸基を(メタ)アクリル酸でエステル化することにより得ることも可能である。上記ポリエーテル(メタ)アクリレート系オリゴマーは、ポリエーテルポリオールの水酸基を(メタ)アクリル酸でエステル化することによって得ることができる。
また、上記活性エネルギー線硬化型樹脂としては、紫外線硬化型エポキシ樹脂も好適に用いられる。上記紫外線硬化型エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂等の硬化物が挙げられる。当該光学シート2は、スティッキング防止層8の主成分が紫外線硬化型エポキシ樹脂であることによって、硬化時の体積収縮を抑えて、複数の微細突起11を所望の形状に形成し易い。また、当該光学シート2は、スティッキング防止層8の主成分が紫外線硬化型エポキシ樹脂であることによって、複数の微細突起11の柔軟性を高めてスティッキング層8の裏面に配設される他の部材に対する傷付き防止性を高めることができる。さらに、上記活性エネルギー線硬化型樹脂として紫外線硬化型エポキシ樹脂を用いる場合、上記(メタ)アクリレート系モノマー、(メタ)アクリレート系オリゴマー等の他の重合性モノマー及び重合性オリゴマーを含まないことが好ましい。これにより、複数の微細突起11の柔軟性をさらに高めて傷付き防止性をさらに促進することができる。
上記活性エネルギー線硬化型樹脂として紫外線硬化型樹脂を用いる場合、光重合用開始剤を樹脂100質量部に対して、0.1〜5質量部程度添加することが望ましい。光重合用開始剤としては、特に限定されるものではなく、分子中にラジカル重合性不飽和基を有する重合性モノマーや重合性オリゴマーに対しては、例えばベンゾフェノン、ベンジル、ミヒラーズケトン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパノン−1、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、ビス(シクロペンタジエニル)−ビス[2,6−ジフルオロ−3−(ピロール−1−イル)フェニル]チタン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。また、分子中にカチオン重合性官能基を有する重合性オリゴマー等に対しては、芳香族スルホニウム塩、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、メタロセン化合物、ベンゾインスルホン酸エステル等が挙げられる。なお、これらの化合物は、各単体で用いてもよく、複数混合して用いてもよい。
また、スティッキング防止層8は、帯電防止剤を含有していてもよい。当該光学シート2は、スティッキング防止層8が帯電防止剤を含有することによって、異物の付着に起因してスティッキング防止層8の裏面に配設される他の部材の表面に傷付きが生じることを抑制することができ、傷付き防止性をさらに向上することができる。
上記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挙げられる。
スティッキング防止層8を形成する上記主成分100質量部に対する上記帯電防止剤の固形分換算の含有量の下限としては、0.5質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、1.5質量部がさらに好ましい。一方、スティッキング防止層8を形成する上記主成分100質量部に対する上記帯電防止剤の固形分換算の含有量の上限としては、5質量部が好ましく、4質量部がより好ましく、3質量部がさらに好ましい。上記帯電防止剤の含有量が上記下限に満たない場合、帯電防止効果が十分に得られないおそれがある。逆に、上記帯電防止剤の含有量が上記上限を超える場合、帯電防止剤の含有による全光線透過率の低下や強度の低下等の不都合が生じるおそれがある。
上記帯電防止剤が含有された場合のスティッキング防止層8の表面抵抗値の上限としては、1×1012Ω/□が好ましく、1×1011Ω/□がより好ましく、1×1010□がさらに好ましい。スティッキング防止層8の表面抵抗値が上記上限を超える場合、異物の付着を的確に防止できないおそれがある。なお、スティッキング防止層8の表面抵抗値の下限としては、特に限定されないが、例えば1×10Ω/□とすることができる。
なお、スティッキング防止層8は、上記帯電防止剤以外の添加物を含むことも可能である。この添加剤としては、例えばシリコーン系添加剤、フッ素系添加剤等が挙げられる。スティッキング防止層8を形成する上記主成分100質量部に対する上記添加剤の固形分換算の含有量としては、例えば0.05質量部以上5質量部以下とすることができる。
微細突起11の形状としては、円柱状、多角柱状、円錐状、円柱状、釣鐘状等が挙げられる。なかでも、微細突起11の形状としては、先細り形状であることが好ましい。「先細り形状」とは、微細突起の側面の任意の点の傾斜角度(接線方向の角度)が当該光学シートの平面方向に対して90度以下であることを意味する。本実施形態では、図5に示すように、微細突起11の形状として、底面から頂点に向けて徐々に縮径される円錐状が採用されている。なお、微細突起の底面とは、当該光学シート裏面の平坦部分と同一高さ(表裏方向同一位置)の微細突起の部分を意味する。当該光学シート2は、上述のように微細突起11が円錐状に形成されることによって、微細突起11の折れを効果的に防止することができる。
また、微細突起11は、不連続点を有さない形状に形成されている。このため、不連続点が輝点となること等が防止できる。具体的には、微細突起11は、側面11aが曲面から構成されると共に、頂部11b(頂点を含む部分)が側面11aから連続する曲面から構成されている。また、微細突起11は、底面付近において上記平坦部分から連続した形状を有する。より具体的に説明すると、微細突起11は、平坦部分から連続し徐々に傾斜角度(光学シート2の平面方向となす角度)が大きくなる裾部11cを有し、また裾部11cから連続し傾斜角度が一定の側面11aを有し、さらに側面11aから連続し徐々に傾斜角度が小さくなる頂部11bを有している。微細突起11が上述したような裾部11cを有することで、微細突起11の強度を十分担保できる。なお、本実施形態において、微細突起11の側面11aの傾斜角度が一定のものについて説明したが、微細突起11の側面11aの傾斜角度が一定のものに限られるものではなく、例えば微細突起11の側面11aの傾斜角度が裏面側につれて小さくなるものも採用可能である。
複数の微細突起11は、高さ(H)が略均一であることが好ましい。複数の微細突起11の高さ(H)の変動係数の上限としては、0.2が好ましく、0.1がより好ましく、0.05がさらに好ましい。一方、複数の微細突起11の高さ(H)の変動係数の下限としては、例えば0とすることができる。複数の微細突起11の高さ(H)の変動係数が上記上限を超える場合、複数の微細突起11の高さ(H)が不均一となり過ぎるため、背の高い微細突起11に荷重が偏り、それに基づいて微細突起11の折れやスティッキング防止層8の裏面に配設される導光板3に傷付きが生じるおそれがある。また、複数の微細突起11の高さの変動係数(H)が上記上限を超える場合、後述するようにスティッキング防止層8の裏面に配設される導光板3の表面に複数の突条部が形成されているような場合に、この突条部の頂部と微細突起11の側面とが接触するおそれが高くなり、微細突起11に横方向の力が加えられることで微細突起11が折れるおそれがある。なお、「複数の微細突起11の高さの変動係数」とは、20個の微細突起11についての高さを測定したときの、標準偏差σを個数平均で割った値をいう。
微細突起11の平均高さの下限としては、120nmが好ましく、130nmがより好ましく、140nmがさらに好ましい。一方、微細突起11の平均高さの上限としては、380nmが好ましく、200nmがより好ましく、180nmがさらに好ましい。微細突起11の平均高さが小さくなると長波長側の光が反射されやすくなる傾向にあり、微細突起11の平均高さが上記下限未満の場合、長波長側の光の反射を的確に防止できないおそれがある。逆に、微細突起11の平均高さが上記上限を超える場合、微細突起11が折れるおそれが高くなり、微細突起11の折れに起因する異物発生のおそれが高くなる。
複数の微細突起11は、径(D)が略均一であることが好ましい。複数の微細突起11の径(D)の変動係数の上限としては、0.2が好ましく、0.1がより好ましく、0.05がさらに好ましい。一方、複数の微細突起11の径(D)の変動係数の下限としては、例えば0とすることができる。複数の微細突起11の径(D)の変動係数が上記上限を超える場合、微細突起11の形状が不均一になり過ぎ、所望の光学特性を奏さないおそれがある。なお、「複数の微細突起11の径(D)の変動係数」とは、20個の微細突起11についての径(D)を測定したときの、標準偏差σを個数平均で割った値をいう。
微細突起11の平均径の下限としては、100nmが好ましく、120nmがより好ましく、140nmがさらに好ましい。一方、微細突起11の平均径の上限としては、200nmが好ましく、180nmがより好ましく、160nmがさらに好ましい。微細突起11の平均径が上記下限未満の場合、微細突起11が折れやすくなるおそれがある。逆に、微細突起11の平均径が上記上限を超える場合、微細突起11の頂点間距離が大きくなり光の反射を的確に防止できないおそれがある。
微細突起11の平均高さの平均径に対する比の下限としては、1/2が好ましく、7/10がより好ましく、1がさらに好ましい。一方、微細突起11の平均高さの平均径に対する比の上限としては、3/2が好ましく、13/10がより好ましく、6/5がさらに好ましい。微細突起11の平均高さの平均径に対する比が上記下限未満の場合、長波長側の光の反射を的確に防止できないおそれがある。逆に、微細突起11の平均高さの平均径に対する比が上記上限を超える場合、微細突起11が折れるおそれが高くなると共に、微細突起11の先端が鋭利化され、裏面側に配設される導光板3の表面が傷付きやすくなるおそれがある。
微細突起11の頂点の曲率半径の下限としては、60nmが好ましく、200nmがより好ましく、500nmがさらに好ましい。一方、微細突起11の頂点の曲率半径の上限としては、1μmが好ましく、900nmがより好ましく、800nmがさらに好ましい。微細突起11の頂点の曲率半径が上記下限未満の場合、微細突起11の先端が鋭利化され、裏面側に配設される導光板3の表面が傷付きやすくなるおそれがある。逆に、微細突起11の頂点の曲率半径が上記上限を超える場合、微細突起11を円錐状、円柱状等の好ましい形状に形成するのが困難になるおそれがある。なお、微細突起の頂点の曲率半径としては、この微細突起の頂点を含む1つの軸方向断面における曲率半径が上記範囲内であればよいが、この微細突起の頂点を含むあらゆる軸方向断面における曲率半径全てが上記下限以上及び/又は上記上限以下であることが好ましい。
隣接する微細突起11の平面方向における頂点間距離の下限としては、100nmが好ましく、130nmがより好ましく、150nmがさらに好ましい。一方、隣接する微細突起11の平面方向における頂点間距離の上限としては、380nmとされており、300nmがより好ましく、200nmがさらに好ましい。隣接する微細突起11の平面方向における頂点間距離が上記下限未満の場合、微細突起11が細くなり、微細突起11が折れやすくなるおそれがある。逆に、隣接する微細突起11の平面方向における頂点間距離が上記上限を超える場合、光の反射を的確に防止することができないおそれがある。なお、隣接する微細突起11の平面方向における頂点間距離としては、少なくとも各微細突起11について最も近接する他の微細突起11との頂点間距離が上記範囲であればよいが、全ての微細突起11の平面方向距離が上記範囲であることが好ましい。
複数の微細突起11の頂点の配設パターンとしては、特に限定されないが、正多角形格子パターンが好ましく、正三角形格子パターンが特に好ましい。当該光学シート2は、複数の微細突起11が正多角形格子パターン、なかでも正三角形格子パターンで配設されることによって、導光板3の表面に複数の突条部が形成されているような場合でも、複数の微細突起11のうち突条部の頂部に頂部が当接する微細突起11の個数が多くなる。これにより、突条部表面の傷付きを好適に防止することができると共に、突条部の頂部と微細突起11の側面との接触による微細突起11の折れを好適に防止することができる。なお、「正多角形格子パターン」とは、表面を同一形状の正多角形に区分し、その正多角形の各頂点に微細突起11の頂点を配設するパターンをいう。
スティッキング防止層8の裏面の静摩擦係数の下限としては、0.35が好ましく、0.4がより好ましい。一方、スティッキング防止層8の裏面の静摩擦係数の上限としては、0.65が好ましく、0.6がより好ましい。また、スティッキング防止層8の裏面の動摩擦係数の下限としては、0.35が好ましく、0.4がより好ましい。一方、スティッキング防止層8の裏面の動摩擦係数の上限としては、0.55が好ましく、0.5がより好ましい。スティッキング防止層8の裏面の静摩擦係数及び動摩擦係数が上記下限未満の場合、スティッキング防止層8及びスティッキング防止層8の裏面側に配設される導光板3の滑動を好適に防止することができず、導光板3の表面に傷付きが生じるおそれがある。逆に、スティッキング防止層8の裏面の静摩擦係数及び動摩擦係数が上記上限を超える場合、スティッキング防止層8又はスティッキング防止層8の裏面側に配設される導光板3に対して平面方向の力が加わった場合に微細突起11が折れるおそれが高くなる。
(導光板)
導光板3は、光源5から出射される光線を内部に伝搬させつつ、表面から出射するシート状の光学部材である。導光板3は、断面略楔形状に形成されてもよく、また略平板状の導光シートとして形成されてもよい。導光板3は、透光性を有する必要があるため透明、特に無色透明の樹脂を主成分として形成される。導光板3の主成分としては、特に限定されないが、透明性、強度等に優れるポリカーボネートや、透明性、耐擦傷性等に優れるアクリル樹脂等の合成樹脂が挙げられる。なかでも、導光板3の主成分としては、ポリカーボネートが好ましい。ポリカーボネートは、透明性に優れると共に屈折率が高いため、空気層(導光板3の表面側に配設される当該光学シート2との隙間に形成される層及び導光板3の裏面側に配設される反射シート4との隙間に形成される層)との界面で全反射が起こりやすく、光線を効率的に伝搬することができる。また、ポリカーボネートは、耐熱性を有するため、光源5の発熱による劣化等が生じ難い。
導光板3は、図2に示すように、表面に略平行に配設される複数の突条部12を有する。突条部12の断面形状としては、台形状、三角プリズム状、半球状等が挙げられる。なかでも、突条部12の断面形状(突条部12の配設方向に垂直に切断した形状)としては、三角プリズム状が好ましい。突条部12の断面形状を三角プリズム状とすることによって、導光板3は上記三角プリズムの頂部においてのみ複数の微細突起11の先端部と点接触されることになる。それゆえ、かかる構成によれば、スティッキング防止層8と導光板3との接触点を減らすことで導光板3内における光の伝搬性を十分に確保しつつ、スティッキングを的確に防止することができる。また、突条部12の形成方向(稜線方向)としては、光源5側の端面に対して略平行であってもよく、略垂直であってもよい。導光板3は、表面に略平行に配設される複数の突条部12を有することにより、導光板3に入射する光線の出射効率を向上させ、輝度の均一化を促進することができる。なお、複数の凸条部が「略平行」とは、完全な平行のみならず、突条部12同士のなす角度が10°以下、好ましくは5°以下である場合も含む。
(反射シート)
反射シート4は、導光板3の裏面側から出射された光線を表面側に反射させる。反射シート4としては、ポリエステル等の基材樹脂にフィラーを分散含有させた白色シートや、ポリエステル等から形成されるフィルムの表面に、アルミニウム、銀等の金属を蒸着させることで正反射性が高められた鏡面シート等が挙げられる。
(光源)
光源5は、照射面が導光板3の端面に対向(又は当接)するよう配設されている。光源5としては、種々のものを用いることが可能であり、例えば発光ダイオード(LED)を用いることが可能である。具体的には、この光源5として、複数の発光ダイオードが導光板3の端面に沿って配設されたものを用いることができる。
<光の取り入れ機能>
図3を参照して、導光板3の表面から出射される光の取り入れ機能について説明する。光源5として用いられる複数の発光ダイオードは指向性が強いため、導光板3の表面からは一定方向(例えば法線方向に対して60°程度)の強度の強い光が出射される。この導光板3の表面から出射された光は、当該光学シート2の裏面に入射されるが、従来のようなスティッキング防止層にあっては、上述のような一定方向に強度の強い光の大半がスティッキング防止層の界面で反射されやすく(図3(b)参照)、このため導光板3の表面から出射される光のうち、法線方向成分の光量が多くなってしまう。
これに対し、当該光学シート2のスティッキング防止層8は、上記モスアイ構造を有することによって、スティッキング防止層8と空気との界面における屈折率の変化を疑似的に連続的なものとすることができ、スティッキング防止層8と空気との界面の屈折率差に起因する光の反射を防止することができる(図3(a)参照)。
<光学シートの製造方法>
当該光学シート2の製造方法は、例えば(1)透明な基材層6の表面側に光拡散層7を積層する工程と、(2)基材層6の裏面側にスティッキング防止層形成組成物を塗布する工程と、(3)上記スティッキング防止層形成組成物が塗布された基材層6の裏面側から複数の微細凹部を有する鋳型22をプレスする工程と、(4)上記鋳型22がプレスされた状態で上記スティッキング防止層形成組成物を硬化させる工程とを備える。また、上記(2)から(4)の工程はナノインプリント法によって行われる。
以下に、上記各工程について詳説する。まず、上記(1)の工程は、例えば光拡散層7の形成材料を基材層6の表面に塗布し、乾燥、硬化させることで行われる。
上記(2)の工程は、例えば図4(a)に示すように、基材層6の裏面側にスティッキング防止層形成組成物を塗布し、基材層6の裏面にスティキイング防止層形成組成物の層21を形成することで行われる。スティッキング防止層形成組成物の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、例えばポッティング法、スピンコート法、ロールコート法、ダイコート法、スプレーコート法、キャスト法、ディップコート法、スクリーン印刷、転写法等が挙げられる。
上記(3)の工程は、上記(2)の工程で塗布されたスティッキング防止層形成組成物21に対して複数の微細凹部を有する鋳型22をプレスする工程である。この鋳型22は、例えば図4(b)に示すように、上記複数の微細凹部の隣接する底点間の平面方向距離が380nm以下である。
上記(4)の工程は、例えば図4(c)に示すように、スティッキング防止層形成組成物21が基材層6及び鋳型22の間に介在する状態で、スティッキング防止層形成組成物21を硬化させることで行われる。上記(4)の工程により、平面方向における頂点間距離が380nm以下である複数の微細突起11を有するスティッキング防止層8が基材層6の裏面に形成される。なお、スティッキング防止層形成組成物21を硬化させる方法としては、スティッキング防止層8の主成分が熱硬化性樹脂である場合には加熱、紫外線硬化型樹脂である場合には紫外線照射、電子線硬化型樹脂である場合には電子線照射が用いられる。
また、上記(4)の工程の後、鋳型22はスティッキング防止層8から分離される。
<利点>
当該光学シート2は、スティッキング防止層8が裏面側に突出される複数の微細突起11を有するので、裏面側に配設される導光板3と複数の微細突起11によって当接する。それゆえ、当該光学シート2は、裏面側に配設される導光板3とのスティッキングを防止することができる。また、当該光学シート2は、複数の微細突起11によってスティッキングを防止するものであるため、従来のバインダー中にビーズが分散されたスティッキング防止層とは異なり、ビーズの脱落に起因する導光板3及び当該光学シート2の傷付きを防止することができる。さらに、当該光学シート2は、隣接する微細突起11の平面方向における頂点間距離が一般的な可視光波長域の下限である380nm以下とされているので、当該光学シート2の裏面に対して照射される光が屈折率差によって反射されるのを防止することができ、光の入射率を著しく向上することができる。
当該光学シート2は、導光板3の表面に複数の突条部12が形成されている場合でも、複数の微細突起11が上述のように配設されているため、微細突起11の頂点と突条部12の頂部とが当接され易い。それゆえ、当該光学シート2は、一部の微細突起11が突条部12間の凹部に入り込むことが防止される。従って、当該光学シート2は、微細突起11が凹部に入り込むことで突条部12のエッジが破損、損傷するのを防止することができる。さらに、突条部12の頂部が微細突起11の側面に当接することによる微細突起11の破損等も防止することができる。
当該エッジライト型のバックライトユニット1は、当該光学シート2を備えるので、上述のように当該光学シート2と当該光学シート2の裏面側に配設される導光板3とのスティッキングを防止することができると共に、導光板3の表面の傷付きを防止することができる。また、当該エッジライト型のバックライトユニット1は、スティッキング防止層8の隣接する微細突起11の平面方向における頂点間距離が上記範囲とされているので、当該光学シート2への光の入射率を向上することができ、光の利用効率を高めることができる。さらに、当該エッジライト型のバックライトユニット1は、当該光学シート2による導光板3の表面への傷付きが防止されるため、バックライトユニット組立時の取扱性を向上することができる。
当該光学シートの製造方法は、裏面側に配設される導光板3とのスティッキングが防止され、かつこの導光板3の傷付きが防止されると共に、光の入射率が向上される当該光学シート2を容易かつ確実に製造することができる。
[その他の実施形態]
なお、本発明に係る光学シート、エッジライト型のバックライトユニット及び光学シートの製造方法は、上記態様の他、種々の変更、改変を施した態様で実施することができる。例えば、基材層と光拡散層との間、基材層とスティッキング防止層との間等にはその他の層が配設されていてもよい。
複数の微細突起は、必ずしも基材層の裏面側全面に亘って形成される必要はない。例えば当該光学シートが基材層の裏面側に複数の領域を有し、これらの各領域に複数の微細突起が形成されてもよい。また、この場合、各領域における微細突起の平面方向における頂点間距離が380nm以下であればよい。
また、上記実施形態にあっては微細突起が上記形状を有することで種々の利点を奏するものであったが、本発明において微細突起の具体的形状は上記実施形態のものに限定されるものではない。
当該光学シートにおける光拡散層については特に限定されるものではない。当該光学シートの光拡散層としては、必ずしも光拡散剤とそのバインダーとを含むものでなくてもよく、例えば、表面に所定の凹凸形状を設けることで光拡散性を奏するものでもよい。
当該光学シートは、必ずしも光拡散シートとして形成される必要はなく、例えば基材層の表面側に複数の突条プリズムが形成されたプリズムシートであってもよく、端面から入射される光線を表面側に出射する導光板であってもよい。また、当該光学シートが光拡散シートである場合であっても、当該光学シートのスティッキング防止層の裏面に配設される光学部材は必ずしも導光板である必要はなく、他の光拡散シートやプリズムシート等であってもよい。
なお、本明細書において、導光板とは、可撓性を有さない板状の部材(一般的な板状の導光板)であっても、可撓性を有するフィルム(例えばライトガイドフィルム)であってもよい。
当該光学シートの裏面に配設される導光板の表面には必ずしも複数の突条部が形成される必要はなく、また複数の突条部が形成される場合であっても、これらの突条部は必ずしも略平行に配設されていなくてもよい。また、当該光学シートの裏面に配設される導光板として、表面に突条部が形成されず、複数の凹条部が略平行に配設されるものであってもよい。
当該エッジライト型のバックライトユニットの光源は、必ずしも導光板の一の端面に沿ってのみ配設されている必要はなく、導光板の対向する一対の端面に沿って設けられていてもよく、また導光板の2以上の任意の端面に沿って設けられていてもよい。
当該エッジライト型のバックライトユニットは、ラップトップコンピュータ、スマートフォン等の携帯電話端末、タブレット端末等の携帯型情報端末等、種々の液晶表示装置に用いることができる。
以上のように、本発明に係る光学シート及びエッジライト型のバックライトユニットは、光学シートとこの光学シートの裏面側に配設される他の部材とのスティッキングを防止しつつ、この他の部材及び/又は当該光学シート自体の傷付きを防止できるので、輝度ムラが抑制された液晶表示装置に好適に用いられる。また、本発明に係る光学シートの製造方法は、輝度ムラが抑制された液晶表示装置に好適に用いられる当該光学シートを容易かつ確実に製造することができる。
1 エッジライト型のバックライトユニット
2 光学シート
3 導光板
4 反射シート
5 光源
6 基材層
7 光拡散層
8 スティッキング防止層
9 光拡散剤
10 バインダー
11 微細突起
11a 側面
11b 頂部
11c 裾部
12 突条部
21 スティキイング防止層形成組成物の層
22 鋳型
31 エッジライト型のバックライトユニット
32 光源
33 導光板
34 光学シート
35 光拡散シート
36 プリズムシート
37 基材層
38 光拡散層
39 スティッキング防止層
40 ビーズ
41 バインダー

Claims (9)

  1. 透明な基材層と、この基材層の裏面側に積層されるスティッキング防止層とを備え、
    上記スティッキング防止層が、ナノインプリントによって形成され、裏面側に突出される複数の微細突起を有し、
    隣接する上記微細突起の平面方向における頂点間距離が380nm以下である光学シート。
  2. 上記微細突起の平均高さが120nm以上380nm以下である請求項1に記載の光学シート。
  3. 上記微細突起の平均高さの平均径に対する比が1/2以上3/2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. 上記微細突起の頂点の曲率半径が60nm以上1μm以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の光学シート。
  5. 上記スティッキング防止層の裏面の静摩擦係数が0.35以上0.65以下、動摩擦係数が0.35以上0.55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. 上記スティッキング防止層が帯電防止剤を含有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光学シート。
  7. 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と、
    この光学シートの裏面側に配設される導光板と
    を備えるエッジライト型のバックライトユニット。
  8. 上記導光板が表面に複数の突条部を有する請求項7に記載のバックライトユニット。
  9. 透明な基材層の裏面側にスティッキング防止層形成組成物を塗布する工程と、
    上記スティッキング防止層形成組成物が塗布された上記基材層の裏面側から複数の微細凹部を有する鋳型をプレスする工程と、
    上記鋳型がプレスされた状態で上記スティッキング防止層形成組成物を硬化させる工程と
    を備え、
    上記複数の微細凹部の隣接する底点間の平面方向距離が380nm以下である光学シートの製造方法。
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