JP2018109748A - 液晶表示装置用光学シート及び液晶表示装置用バックライトユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】バックライトユニットの正面輝度を十分に高めることができる液晶表示装置用光学シートの提供を目的とする。【解決手段】液晶表示装置用光学シート3は、透過光線に対して特定の光学的機能を奏する液晶表示装置用光学シート3であって、上記光学的機能として、平面内の特定方向を基準とする集光機能と、この特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能とを有す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は、端面から入射した光線を表面側に導くライトガイドフィルム1と、このライトガイドフィルム1の上記端面に沿って配設される1又は複数のLED光源2と、上記ライトガイドフィルム1の表面側に配設される当該光学シート3と、当該光学シート3の表面側に配設されるプリズムシート5とを備え、当該光学シート3の上記特定方向が、上記LED光源2の光線方向と平行で、かつ上記プリズムシート5のプリズム列の方向と垂直である。【選択図】図1

Description

本発明は、液晶表示装置用光学シート及び液晶表示装置用バックライトユニットに関する。
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。図21に示すように、このエッジライト型のバックライトユニット101は、一般に複数のLED光源102と、複数のLED光源102に端面が沿うように配置される方形板状の導光シート103と、この導光シート103の表面側に重ねて配設される複数枚の光学シート104を備えている。この光学シート104は、透過光線に対する拡散、屈折等の光学的機能を有しており、例えば導光シート103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105や、光拡散シート105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106等が用いられている(特開2005−77448号公報参照)。
このバックライトユニット101の機能を説明すると、まず複数のLED光源102から導光シート103に入射した光線は、導光シート103の裏面の反射ドット又は反射シート(図示省略)及び各側面で反射され、導光シート103の表面から出射される。導光シート103の表面から出射した光線は光拡散シート105に入射し、拡散され表面より出射される。光拡散シート105の表面から出射された光線は、プリズムシート106に入射し、表面に形成された複数の凸条プリズム部によって法線方向側へ屈折して出射され、さらに表面側の図示していない液晶層全面を照明する。なお、図示していないが、上記光学シート104としては、プリズムシート106の表面側に配設され、光線をわずかに拡散させることでプリズムシート106の複数の凸条プリズム部の形状等に起因する輝度ムラを抑制する上用光拡散シートや、法線方向側への屈折機能及び広角度の光拡散機能を有するマイクロレンズシート等も用いられる。
このバックライトユニット101にあっては、導光シート103の一の端面に複数のLED光源102が沿うように配設されているので、導光シート103の表面から出射される光線は、複数のLED光源102の出射方向に傾斜した光線を多く含む指向性を有する。このバックライトユニット101は、この指向性を有する光線を光拡散シート105によって拡散し、さらにプリズムシート106によって法線方向側に立ち上げることで正面方向の輝度を高めている。
特開2005−77448号公報
しかしながら、本発明者らが検討したところ、上述のような複数のLED光源102を用いたエッジライト型のバックライトユニット101にあっては、正面輝度を十分に高めることができていないことが判明した。この原因は必ずしも明らかではないが、光拡散シート105からの出射光線の出射方向に偏りがあり、この出射方向の偏りとプリズムシート106の光学特性とが合致していないため、プリズムシート106によって法線方向に立ち上げられる光線の割合が少なくなっているためと考えられる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、プリズムシートを有するバックライトユニットの正面輝度を十分に高めることができる液晶表示装置用光学シート及びこの光学シートを備える液晶表示装置用バックライトユニットの提供を目的とするものである。
上記課題を解決するためになされた本発明に係る液晶表示装置用光学シートは、透過光線に対して特定の光学的機能を奏する液晶表示装置用光学シートであって、上記光学的機能として、平面内の特定方向を基準とする集光機能と、この特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能とを有することを特徴とする。
当該液晶表示装置用光学シートは、LED光源の光線方向に対して垂直方向にプリズム列の方向が配されたプリズムシートを備えるバックライトユニットにおいて、このプリズムシートの裏面側に上記特定方向が上記プリズム列の方向に対して垂直となるよう配設すると、バックライトユニットの正面輝度を十分に高めることができる。この原因は必ずしも明らかではないが、LED光源から出射され、当該液晶表示装置用光学シートに入射された光線が上記特定方向に集光され、かつ上記特定方向の垂直方向に拡散されることで、当該液晶表示装置用光学シートから出射され、プリズムシートに入射した光線がプリズム列によって比較的高い割合で所望する角度に立ち上げられているためと考えられる。
当該液晶表示装置用光学シートは、上記特定方向に配向する多条状の回折格子形状を備えるとよい。このように、上記特定方向に配向する多条状の回折格子形状を備えることによって、この回折格子形状の幅方向に光を拡散させることができ、これにより上記特定方向を基準とする集光機能及びこの特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能を容易かつ確実に奏することができる。
上記回折格子形状が、上記特定方向への擦過痕又はヘアライン状を呈するとよい。このように、上記回折格子形状が上記特定方向への擦過痕又はヘアライン状を呈することによって、この回折格子形状の幅方向に容易かつ確実に光を拡散させることができる。
当該液晶表示装置用光学シートは、基材層とこの基材層の一方の面側に積層される光拡散層とを備える光拡散シートであるとよい。このように、当該液晶表示装置用光学シートが、基材層とこの基材層の一方の面側に積層される光拡散層とを備える光拡散シートであることによって、上記特定方向を基準とする集光機能及びこの特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能を向上し易い。
上記光拡散層がビーズ及びそのバインダーを有するとよい。このように、上記光拡散層がビーズ及びそのバインダーを有することによって、上記特定方向を基準とする集光機能及びこの特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能をより確実に向上することができる。
当該液晶表示装置用光学シートのヘイズ値としては、60%以上95%以下が好ましい。このように、上記ヘイズ値が上記範囲内であることによって、上記特定方向を基準とする集光機能及びこの特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能をより向上し易い。
上記課題を解決するためになされた本発明に係る液晶表示装置用バックライトユニットは、端面から入射した光線を表面側に導くライトガイドフィルムと、このライトガイドフィルムの上記端面に沿って配設される1又は複数のLED光源と、上記ライトガイドフィルムの表面側に配設される当該光学シートと、当該光学シートの表面側に配設されるプリズムシートとを備え、当該光学シートの上記特定方向が、上記LED光源の光線方向と平行、かつ上記プリズムシートのプリズム列の方向と垂直である。
当該液晶表示装置用バックライトユニットは、当該光学シートの上記特定方向が上記LED光源の光線方向と平行、かつ上記プリズムシートのプリズム列の方向と垂直であるので、当該光学シートを透過する光線をプリズムシートのプリズム列の垂直方向に集光させつつ、このプリズム列の方向に拡散させることで正面輝度を十分高めることができる。
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する。また「裏面」とは表面側と反対側の面を意味する。「回折格子形状」とは、光学特性が厳密に調整されたものに限定されず、広く入射光に対して回折を生じる形状をいう。「一方向への擦過痕状又はヘアライン状」とは、多数の細長い傷が一方向に配向して形成されたような形状をいう。「ヘイズ値」とは、JIS−K−7136:2000に準拠した値を意味する。
以上説明したように、本発明の液晶表示装置用光学シートは、バックライトユニットの正面輝度を十分に高めることができる。また、本発明に係る液晶表示装置用バックライトユニットは、正面輝度を十分に高めることができる。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用バックライトユニットを示す模式的端面図である。 図1のバックライトユニットの光拡散シートを示す模式的拡大端面図である。 図2の光拡散シートの模式的裏面図である。 図3の光拡散シートのA−A線部分端面図である。 従来のバックライトユニットにおける光線の出射特性を説明するための模式図である。 図1のバックライトユニットにおける光線の出射特性を説明するための模式図である。 図2の光拡散シートの製造装置を示す模式図である。 図2の光拡散シートとは異なる実施形態に係る光拡散シートを示す模式的部分端面図である。 図8の光拡散シートの模式的裏面図である。 図9の光拡散シートのB−B線部分端面図である。 図2及び図8の光拡散シートとは異なる実施形態に係る光拡散シートを示す模式的裏面図である。 図8及び図11の光拡散シートの凸部の一例を示す模式的斜視図である。 図12の凸部とは異なる形態に係る凸部を示す模式的斜視図である。 図12及び図13の凸部とは異なる形態に係る凸部を示す模式的斜視図である。 図12〜図14の凸部とは異なる形態に係る凸部を示す模式的斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る回折格子形状を示す模式的端面図である。 図16の回折格子形状とは異なる形態に係る回折格子形状を示す模式的端面図である。 図16及び図17の回折格子形状とは異なる形態に係る回折格子形状を示す模式的端面図である。 実施例の光拡散シートの出射光角及び輝度の関係を示すグラフである。 比較例の光拡散シートの出射光角及び輝度の関係を示すグラフである。 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]
[バックライトユニット]
図1の液晶表示装置用バックライトユニット(以下、単に「バックライトユニット」ともいう)は、エッジライト型バックライトユニットであって、複数のLED光源が用いられ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、端面から入射した光線を表面側に導くライトガイドフィルム1と、ライトガイドフィルム1の上記端面に沿って配設される複数のLED光源2と、ライトガイドフィルム1の表面側に重畳される複数の光学シート3とを備える。上記複数の光学シート3としては、ライトガイドフィルム1の表面側に配設される本発明に係る光拡散シート(下用光拡散シート4)と、下用光拡散シート4の表面側に配設される第1プリズムシート5と、第1プリズムシート5の表面側に配設される第2プリズムシート6と、第2プリズムシート6の表面側に配設される光拡散シート(上用光拡散シート7)とを備える。また、当該バックライトユニットは、ライトガイドフィルム1の裏面側に配設される反射シート8をさらに備える。下用光拡散シート4は、裏面側から入射される光線を拡散させつつ法線方向側へ集光させる(集光拡散させる)。第1プリズムシート5及び第2プリズムシート6は、裏面側から入射される光線を法線方向側に屈折させる。具体的には、第1プリズムシート5及び第2プリズムシート6は、プリズム列の方向(凸条プリズム部の稜線方向)が直交しており、下用光拡散シート4から入射された光線を第1プリズムシート5がプリズム列の方向に対して垂直方向かつ法線方向側に屈折させ、さらに第1プリズムシート5から出射される光線を第2プリズムシート6が液晶表示素子の裏面に対して略垂直に進行するように屈折させる。上用光拡散シート7は、裏面側から入射される光線を若干程度拡散させて第1プリズムシート5及び第2プリズムシート6のプリズム列の形状等に起因する輝度ムラを抑制する。反射シート8は、ライトガイドフィルム1の裏面側から出射される光線を表面側に反射させ、再度ライトガイドフィルム1に入射させる。
<下用光拡散シート>
当該下用光拡散シート4は、図2に示すように、基材層11と、基材層11の一方の面側に積層される光拡散層12と、基材層11の裏面側に積層される裏層13とを備える。当該下用光拡散シート4は、平面視方形状に形成されている。当該下用光拡散シート4は、基材層11、光拡散層12及び裏層13から構成されている(つまり、当該下用光拡散シート4は、基材層11、光拡散層12及び裏層13以外の他の層を有しない)。
当該下用光拡散シート4は、平面内の特定方向が複数のLED光源2の光線方向(光線出射方向)と平行である。また、当該下用光拡散シート4は、上記特定方向が当該下用光拡散シート4の表面側に直接配設される(つまり、他の光学シートを介さず配設される)第1プリズムシート5のプリズム列の方向と垂直である。当該下用光拡散シート4は、透過光線(裏面側から入射し表面側から出射される光線)に対して特定の光学的機能を有する液晶表示装置用光学シートであって、上記光学的機能として、上記平面内の特定方向(複数のLED光源2の光線方向)を基準とする集光機能と、この特定方向と垂直方向(第1プリズムシート5のプリズム列の方向)を基準とする拡散機能とを有する。つまり、当該下用光拡散シート4は、平面内の特定方向に対する拡散機能よりもこの特定方向と垂直方向に対する拡散機能が高い拡散異方性を有する。
(基材層)
基材層11は、光線を透過させる必要があるので透明である。基材層11は、合成樹脂を主成分とする。基材層11の主成分としては、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。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。なお、「主成分」とは、最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が50質量%以上の成分をいう。
(光拡散層)
光拡散層12は、基材層11の表面側に積層される。光拡散層12は、当該下用光拡散シート4の最表面を構成する。光拡散層12は、複数のビーズ14及びそのバインダー15を有する。ビーズ14はバインダー15に囲まれている。光拡散層12は、複数のビーズ14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線を略均一に拡散させる。また、光拡散層12は、複数のビーズ14によって表面に微細凹凸が略均一に形成され、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12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。
ビーズ14は、光線を拡散させる性質を有する樹脂粒子である。ビーズ14の主成分としては、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。中でも、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。
ビーズ14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、中でも光拡散性に優れる球状が好ましい。
バインダー15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。ビーズ14は、バインダー15によって、基材層11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15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。
(裏層)
裏層13は、当該下用光拡散シート4の最裏面を構成する。裏層13は、光線を透過させる必要があるので透明である。裏層13は、合成樹脂を主成分として形成されている。裏層13の主成分としては、特に限定されるものではなく、例えば熱硬化型樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂等が挙げられる。
上記熱硬化型樹脂としては、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、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。中でも、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。
当該下用光拡散シート4は、裏層13の裏面(当該下用光拡散シートの裏面)に、上記特定方向に配向する多条状の回折格子形状16を備える。この回折格子形状16は、上記特定方向に沿って多数の凹凸条が形成された形状を有する。当該下用光拡散シート4は、回折格子形状16を備えることで、回折格子形状16に到達した光線をこの回折格子形状16の幅方向(多数の凹凸条の平均配向方向の垂直方向)に拡散させることができる。これにより、当該下用光拡散シート4は、上述のような上記特定方向を基準とする集光機能及びこの特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能を奏する。回折格子形状16は、上記特定方向への擦過痕又はヘアライン状を呈することが好ましい。当該下用光拡散シート4は、上記回折格子形状16が上記特定方向への擦過痕又はヘアライン状を呈することによって、この回折格子形状16の幅方向に容易かつ確実に光線を拡散させることができる。なお、「多数の凹凸条の平均配向方向」とは、多数の凹凸条を構成する複数の凹部の平均配向方向をいう。
回折格子形状16は、裏層13の裏面の全領域に亘って略均一に(略等密度で)形成されている。また、図3,4に示すように、回折格子形状16を形成する多数の凹凸条は、長手方向が複数のLED光源2の光線方向に沿っている(つまり、上記多数の凹凸条は、複数のLED光源2の光線方向に配向している)。各凹凸条の光線方向に対する傾斜角の上限としては、±30°が好ましく、±15°がより好ましく、±5°がさらに好ましい。さらに、各凹凸条は、上記傾斜角の範囲内でランダムに配向していてもよい(つまり、各凹凸条の配向方向は完全には一致していなくてもよい)。このように、各凹凸条の配向方向がランダムとされることによって、多数の凹凸条に起因して液晶表示装置に虹ムラが生じることを抑制することができる。なお、多数の凹凸条の凹部同士は、光線の拡散方向を制御するうえでは各々独立して形成されていることが好ましいが、一部の凹部同士は交叉していてもよい。
多数の凹凸条の凹部は、長手方向が裏層13の両端に亘って連続していてもよいが、例えば多数の凹凸条の凹部の平均長さは、凹部の平均幅に対して10000倍以下が好ましく、5000倍以下がより好ましい。また、多数の凹凸条の凹部の平均長さの下限としては、凹部の平均幅に対して2倍以上が好ましく、3倍以上がより好ましい。多数の凹凸条の凹部の平均長さが上記上限を超えると、液晶表示装置の虹ムラの発生を抑制すべく多数の凹凸条をランダムな配向方向でかつ高密度に形成し難くなるおそれがある。逆に、多数の凹凸条の凹部の平均長さが上記下限に満たないと、回折格子形状16に到達した光線の光量に対する回折格子形状16の幅方向に拡散される光量を十分に増加させることができないおそれがある。なお、「多数の凹凸条の凹部の平均長さ」とは、任意に抽出した20個の凹部の長さの平均値をいう。
また、多数の凹凸条の凹部の長さはランダムであることが好ましい。当該下用光拡散シート4は、多数の凹凸条の凹部の長さがランダムであることによって、多数の凹凸条に起因して液晶表示装置に虹ムラが生じることを抑制することができる。
多数の凹凸条の凹部の幅Lはランダムであることが好ましい。また、図3に示すように、各凹凸条の凹部の幅Lは、この凹凸条の凹部の長手方向に沿ってランダムに変化することが好ましい。当該下用光拡散シート4は、多数の凹凸条の凹部の幅Lがランダムであることによって、多数の凹凸条に起因して液晶表示装置に虹ムラが生じることを抑制することができる。
多数の凹凸条の凹部の平均幅の下限としては、10nmが好ましく、50nmがより好ましく、100nmがさらに好ましい。一方、多数の凹凸条の凹部の平均幅の上限としては、30μmが好ましく、20μmがより好ましく、10μmがさらに好ましい。多数の凹凸条の凹部の平均幅が上記下限に満たないと、回折格子形状16の成形性が低下するおそれがある。逆に、多数の凹凸条の凹部の平均幅が上記上限を超えると、回折格子形状16の幅方向に拡散される光量を十分に確保できないおそれがある。なお、各凹凸条の凹部の幅は、上記範囲内において長手方向に沿ってランダムに形成されていることが好ましい。各凹凸条の凹部の幅が上記範囲内においてランダムに形成されていることによって周期的なピッチを持つ他部材(プリズムシートや液晶セル)等との干渉によるモアレを防ぐことができると共に、色分解が規則的に発生するのを防止して虹ムラ等を防止することができる。なお、「多数の凹凸条の凹部の平均幅」とは、任意に抽出した20個の凹部の長手方向両端部分を除いた任意の点の多数の凹凸条の凸部の先端の平均界面における幅の平均値をいう。
多数の凹凸条のピッチはランダムであることが好ましい。当該下用光拡散シート4は、多数の凹凸条のピッチがランダムであることによって、多数の凹凸条に起因して液晶表示装置に虹ムラが生じることを抑制することができる。なお、「多数の凹凸条の平均ピッチ」とは、多数の凹凸条の平均配向方向と垂直な直線上において隣接する20個の凹凸条のピッチの平均値をいう。
多数の凹凸条の平均ピッチの下限としては、10nmが好ましく、50nmがより好ましく、100nmがさらに好ましい。一方、多数の凹凸条の平均ピッチの上限としては、10μmが好ましく、9μmがより好ましく、7μmがさらに好ましい。多数の凹凸条の平均ピッチが上記下限に満たないと、回折格子形状16の成形性が低下するおそれがある。逆に、多数の凹凸条の平均ピッチが上記上限を超えると、回折格子形状16の幅方向に拡散される光量を十分に増加させることができないおそれがある。
多数の凹凸条のピッチの標準偏差の上限としては、10μmが好ましく、9μmがより好ましく、7μmがさらに好ましい。多数の凹凸条のピッチの標準偏差が上記上限を超えると、多数の凹凸条のピッチが不均一となり過ぎ、回折格子形状16の幅方向に拡散される光量を多数の凹凸条の形成領域全体に亘って均一に増加させることができないおそれがある。一方、多数の凹凸条のピッチの標準偏差の下限としては、多数の凹凸条を比較的ランダムな方向に配設し易い点から、例えば4μmとすることができる。なお、「多数の凹凸条のピッチの標準偏差」とは、任意に抽出した20個の凹凸条のピッチの標準偏差をいう。
多数の凹凸条の平均配向方向と垂直方向における多数の凹凸条の凹部の単位長さ当たりの平均存在個数の下限としては、10本/mmが好ましく、50本/mmがより好ましく、100本/mmがさらに好ましい。一方、上記平均存在個数の上限としては、10000本/mmが好ましく、5000本/mmがより好ましく、1000本/mmがさらに好ましい。上記平均存在個数が上記下限に満たないと、回折格子形状16に到達した光線の光量に対する回折格子形状16の幅方向に拡散される光量を十分に増加させることができないおそれがある。逆に、上記平均存在個数が上記上限を超えると、回折格子形状16の成形性が低下するおそれがある。
多数の凹凸条の凹部の平均深さDの下限としては、10nmが好ましく、500nmがより好ましく、1μmがさらに好ましく、2μmが特に好ましい。一方、上記平均深さDの上限としては、10μmが好ましく、5μmがより好ましく、3μmがさらに好ましい。上記平均深さDが上記下限に満たないと、回折格子形状16の幅方向に拡散される光量を十分に増加させることができないおそれがある。逆に、上記平均深さDが上記上限を超えると、裏層13の強度が低下するおそれがある。なお、「多数の凹凸条の凹部の平均深さ」とは、多数の凹凸条の凸部の先端の平均界面から任意に抽出した20個の凹部の底部までの深さの平均値をいう。
また、多数の凹凸条の凹部の深さの標準偏差の上限としては、4μmが好ましく、3μmがより好ましく、2.5μmがさらに好ましい。上記深さの標準偏差が上記上限を超えると、多数の凹凸条の凹部の深さが不均一となり過ぎ、回折格子形状16の幅方向に拡散される光量を回折格子形状16の形成領域全体に亘って均一に増加させることができないおそれがある。一方、上記深さの標準偏差の下限としては、特に限定されるものではなく、例えば0.3μmとすることができる。なお、「多数の凹凸条の深さの標準偏差」とは、任意に抽出した20個の凹凸条の凹部の深さの標準偏差をいう。
回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする算術平均粗さ(Ra)の上限としては、1.5μmが好ましく、1.2μmがより好ましく、1μmがさらに好ましい。上記算術平均粗さ(Ra)が上記上限を超えると、上記特定方向を基準とする集光機能が不十分となるおそれがある。一方、回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする算術平均粗さ(Ra)の下限としては、例えば0.005μmとすることができる。なお、「算術平均粗さ(Ra)」とは、JIS−B0601:1994に準じ、カットオフλc0.8mm、評価長さ4mmの値をいう。
回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする算術平均粗さ(Ra)の下限としては、0.01μmが好ましく、0.1μmがより好ましく、0.5μmがさらに好ましい。一方、回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする算術平均粗さ(Ra)の上限としては、5μmが好ましく、3μmがより好ましく、1.5μmがさらに好ましい。上記算術平均粗さ(Ra)が上記下限に満たないと、上記特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能が不十分となるおそれがある。逆に、上記算術平均粗さ(Ra)が上記上限を超えると、光線の出射角度を制御し難くなるおそれがある。
また、回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする算術平均粗さ(Ra)及び多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする算術平均粗さ(Ra)は、共に上記範囲内に含まれることが好ましい。当該下用光拡散シート4は、多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする算術平均粗さ(Ra)及び多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする算術平均粗さ(Ra)が上記範囲内であることによって、上記特定方向を基準とする集光機能及び上記特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能を共に高め易い。
回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする算術平均粗さ(Ra)と多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする算術平均粗さ(Ra)との差の下限としては、0.5μmが好ましく、0.7μmがより好ましく、1μmがさらに好ましい。上記算術平均粗さ(Ra)の差が上記下限以上であることにより、上記特定方向を基準とする集光機能及び上記特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能を共に高め易い。一方、上記算術平均粗さ(Ra)の差の上限としては、例えば1.9μmとすることができる。
回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする最大高さ(Ry)の上限としては、3μmが好ましく、2.5μmがより好ましく、2μmがさらに好ましい。上記最大高さ(Ry)が上記上限を超えると、上記特定方向を基準とする集光機能が不十分となるおそれがある。一方、回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする最大高さ(Ry)の下限としては、例えば0.1μmとすることができる。なお、「最大高さ(Ry)」とは、JIS−B0601:1994に準じ、カットオフλc0.8mm、評価長さ4mmの値をいう。
回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする最大高さ(Ry)の下限としては、4μmが好ましく、5μmがより好ましく、6μmがさらに好ましい。一方、回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする最大高さ(Ry)の上限としては、12μmが好ましく、10μmがより好ましく、9μmがさらに好ましい。上記最大高さ(Ry)が上記下限に満たないと、上記特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能が不十分となるおそれがある。逆に、上記最大高さ(Ry)が上記上限を超えると、光線の出射角度を制御し難くなるおそれがある。
回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする最大高さ(Ry)と多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする最大高さ(Ry)との差の下限としては、4μmが好ましく、5μmがより好ましく、6μmがさらに好ましい。上記最大高さ(Ry)の差が上記下限以上であることによって、上記特定方向を基準とする集光機能及び上記特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能を共に高め易い。一方、上記最大高さ(Ry)の差の上限としては、例えば11μmとすることができる。
回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする十点平均粗さ(Rz)の上限としては、2.5μmが好ましく、2μmがより好ましく、1.5μmがさらに好ましい。上記十点平均粗さ(Rz)が上記上限を超えると、上記特定方向を基準とする集光機能が不十分となるおそれがある。一方、回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする十点平均粗さ(Rz)の下限としては、例えば0.1μmとすることができる。なお、「十点平均粗さ(Rz)」とは、JIS−B0601:1994に準じ、カットオフλc0.8mm、評価長さ4mmの値をいう。
回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする十点平均粗さ(Rz)の下限としては、4μmが好ましく、5μmがより好ましく、6μmがさらに好ましい。一方、回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする十点平均粗さ(Rz)の上限としては、10μmが好ましく、8μmがより好ましく、7μmがさらに好ましい。上記十点平均粗さ(Rz)が上記下限に満たないと、上記特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能が不十分となるおそれがある。逆に、上記十点平均粗さ(Rz)が上記上限を超えると、光線の出射角度を制御し難くなるおそれがある。
回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする十点平均粗さ(Rz)と多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする十点平均粗さ(Rz)との差の下限としては、3μmが好ましく、4μmがより好ましく、4.5μmがさらに好ましい。上記十点平均粗さ(Rz)の差が上記下限以上であることによって、上記特定方向を基準とする集光機能及び上記特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能を共に高め易い。一方、上記十点平均粗さ(Rz)の差の上限としては、例えば9μmとすることができる。
回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする二乗平均平方根傾斜(RΔq)の上限としては、0.5が好ましく、0.45がより好ましく、0.4がさらに好ましい。上記二乗平均平方根傾斜(RΔq)が上記上限を超えると、上記特定方向を基準とする集光機能が不十分となるおそれがある。一方、回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする二乗平均平方根傾斜(RΔq)の下限としては、例えば0.05とすることができる。なお、「二乗平均平方根傾斜(RΔq)」とは、JIS−B0601:2001に準じた値をいう。
回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする二乗平均平方根傾斜(RΔq)の下限としては、0.5が好ましく、0.7がより好ましく、1がさらに好ましい。一方、回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする二乗平均平方根傾斜(RΔq)の上限としては、2.5が好ましく、2がより好ましく、1.8がさらに好ましい。上記二乗平均平方根傾斜(RΔq)が上記下限に満たないと、上記特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能が不十分となるおそれがある。逆に、上記二乗平均平方根傾斜(RΔq)が上記上限を超えると、光線の出射角度を制御し難くなるおそれがある。
回折格子形状16が形成される外面(裏層13の裏面)における多数の凹凸条の配向方向と垂直方向を基準とする二乗平均平方根傾斜(RΔq)と多数の凹凸条の配向方向と平行方向を基準とする二乗平均平方根傾斜(RΔq)との差の下限としては、0.5が好ましく、0.7がより好ましく、1がさらに好ましい。上記二乗平均平方根傾斜(RΔq)の差が上記下限以上であることによって、上記特定方向を基準とする集光機能及び上記特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能を共に高め易い。一方、上記二乗平均平方根傾斜(RΔq)の差の上限としては、例えば2.2とすることができる。
当該下用光拡散シート4のヘイズ値の下限としては、60%が好ましく、70%がより好ましく、80%がさらに好ましい。一方、当該下用光拡散シート4のヘイズ値の上限としては、95%が好ましく、93%がより好ましい。当該下用光拡散シート4は、このような高いヘイズ値を有することによって、上記平面内の特定方向を基準とする集光機能及びこの特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能をより向上し易い。
<プリズムシート>
第1プリズムシート5及び第2プリズムシート6は、基材層と、この基材層の表面に積層される複数の凸条プリズム部からなるプリズム列とを有する。上記基材層及びプリズム列は光線を透過させる必要があるので透明である。上記基材層及びプリズム列は合成樹脂を主成分として形成されている。第1プリズムシート5のプリズム列の方向と第2プリズムシート6のプリズム列の方向とは略直交している。また、上述のように第1プリズムシート5のプリズム列の方向は上述の特定方向と垂直である。第1プリズムシート5及び第2プリズムシート6は、光線を法線方向に立ち上げるための好ましい入射角を有する。
<上用光拡散シート>
上用光拡散シート7は、基材層と、基材層の表面側に積層され、複数のビーズ及びそのバインダーを有する光拡散層と、基材層の裏面側に積層される保護層とを備える。上用光拡散シート7は、基材層、基材層の表面に直接積層される光拡散層及び基材層の裏面に直接積層される保護層の3層から構成されている(基材層、光拡散層及び保護層以外の他の層を有していない)。上用光拡散シート7は、平面視方形状に形成されている。
上用光拡散シート7の基材層は、当該下用光拡散シート4の基材層11と同様の構成とすることができる。また、上用光拡散シート7の保護層は、回折格子形状16を備えないこと以外、当該下用光拡散シート4の裏層13と同様の構成とすることができる。一方、上用光拡散シート7の光拡散層は、当該下用光拡散シート4の光拡散層12と同様の高い光拡散性を必要とされないため、光拡散剤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。
<ライトガイドフィルム>
ライトガイドフィルム1は、端面から入射される光線を表面から略均一に出射する。ライトガイドフィルム1は、平面視略方形状に形成されており、厚みが略均一の板状(非楔形状)に形成されている。ライトガイドフィルム1は、裏面に表面側に陥没する複数の凹部17を有している。また、ライトガイドフィルム1は、裏面にスティッキング防止部を有している。具体的には、ライトガイドフィルム1は、上記スティッキング防止部として、複数の凹部17の周囲に存在し、裏面側に突出する複数の隆起部18を有している。隆起部18は、凹部17に隣接して設けられ、隆起部18の内側面は凹部17の形成面と連続している。
複数の凹部17は、入射光を表面側に散乱させる光散乱部として機能する。各凹部17は、平面視略円形状に形成されている。また、各凹部17は、表面側に向けて徐々に縮径するように形成されている。凹部17の形状としては、特に限定されるものではなく、半球状、半楕円体状、円錐状、円錐台形状等とすることが可能である。中でも、凹部17の形状としては、半球状又は半楕円体状が好ましい。凹部17が半球状又は半楕円体状であることによって、凹部17の成形性を向上することができると共に、凹部17に入射した光線を好適に散乱させることができる。
隆起部18は、ライトガイドフィルム1の裏面におけるライトガイドフィルム1の厚さ方向と垂直な面から連続して形成されている。詳細には、隆起部18は、ライトガイドフィルム1の裏面の平坦面から連続して形成されている。隆起部18は、凹部17を囲むように平面視略円環状に形成されている。ライトガイドフィルム1は、隆起部18が凹部17を囲むように平面視略円環状に形成されることによって、凹部17及び凹部17近辺がライトガイドフィルム1の裏面側に配設される反射シート8と密着するのを容易かつ確実に防止することができる。
ライトガイドフィルム1は、可撓性を有する。ライトガイドフィルム1は、可撓性を有することによって、裏面側に配設される反射シート8の傷付きを抑制することができる。ライトガイドフィルム1は、光線を透過させる必要があるため透明である。ライトガイドフィルム1は、合成樹脂を主成分として構成されている。
<LED光源>
複数のLED光源2は、ライトガイドフィルム1の端面に沿って配設されている。複数のLED光源2は、各々光線出射面がライトガイドフィルム1の端面に対向(又は当接)するよう配設されている。
<反射シート>
反射シート8は、ライトガイドフィルム1の裏面から出射された光線を表面側に反射させる。反射シート8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。
<正面輝度向上機能>
次に、図5,6を参照して、当該下用光拡散シート4及び当該バックライトユニットの正面輝度向上機能について説明する。まず、図5を参照して、従来の下用光拡散シート114を用いたバックライトユニットにおける光線の出射特性について説明する。複数のLED光源2から出射された光線は、ライトガイドフィルム1の複数のLED光源2と対向する端面(入射端面)から略垂直に入射され、この入射端面と対向する端面に向けて伝搬されながら、ライトガイドフィルム1の表面から出射される。このライトガイドフィルム1の表面から出射される光線は、複数のLED光源2の光線出射方向に傾斜した光線を多く含む指向性を有する。そして、ライトガイドフィルム1の表面から出射された光線は、下用光拡散シート114の裏面から入射され等方拡散されたうえ、この下用光拡散シート114の表面から出射される。しかしながら、この下用光拡散シート114から出射された光線は、上述の等方拡散により複数のLED光源2の光線方向と平行方向に拡散されるため、第1プリズムシート5のプリズム列に対する入射角にバラツキが生じ易く、このためこの第1プリズムシート5によって効率的に法線方向側に屈折させ難い。従って、従来の下用光拡散シート114を用いたバックライトユニットは、正面方向の輝度を十分に高めることができない。
これに対し、図6に示すように、当該下用光拡散シート4を用いた当該バックライトユニットにあっては、当該下用光拡散シート4が複数のLED光源2の光線方向と垂直方向を基準とする拡散機能及び光線方向と平行方向を基準とする集光機能を有するので、従来のバックライトユニットにおいてプリズム列に対して最適な角度で入射されなかった光線をプリズム列に対する最適な入射角を保ちつつプリズム列の方向に拡散させることができる。そのため、当該下用光拡散シート4を用いた当該バックライトユニットは、第1プリズムシート5に入射した光線をこの第1プリズムシート5によって効率的に法線方向側に屈折させることができる。従って、当該下用光拡散シート4を用いた当該バックライトユニットは、正面方向の輝度を十分に高めることができる。
<利点>
当該光学シート(下用光拡散シート4)は、LED光源2の光線方向に対して垂直方向にプリズム列の方向が配された第1プリズムシート5を備えるバックライトユニットにおいて、この第1プリズムシート5の裏面側に上記特定方向が上記プリズム列の方向に対して垂直となるよう配設すると、バックライトユニットの正面輝度を十分に高めることができる。
また、当該光学シートは、基材層11とこの基材層11の表面側に積層される光拡散層12とを備える下用光拡散シート4であるので、上記特定方向を基準とする集光機能及びこの特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能を向上し易い。特に、当該光学シートは、光拡散層12が複数のビーズ14及びそのバインダー15を有するので、上記特定方向を基準とする集光機能及びこの特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能をより的確に向上し易い。
当該バックライトユニットは、当該下用光拡散シート4の上記特定方向が複数のLED光源2の光線方向と平行、かつ第1プリズムシート5のプリズム列の方向と垂直であるので、当該下用光拡散シート4を透過する光線を第1プリズムシート5のプリズム列の垂直方向に集光させつつ、このプリズム列の方向に拡散させることで正面輝度を十分に高めることができる。
<下用光拡散シートの製造方法>
次に、当該下用光拡散シート4の製造方法について説明する。当該下用光拡散シートの製造方法は、樹脂フィルム搬送工程と、紫外線硬化型樹脂組成物供給工程と、紫外線照射工程と、光拡散層積層工程とを備える。
(製造装置)
当該下用光拡散シートの製造方法は、例えば図7の製造装置21を用いて行われる。製造装置21は、隣接して平行に配設される一対の押圧ロール22,23を有している。一対の押圧ロール22,23は、温度制御手段が設けられ、表面(周面)温度を最適な温度に制御可能に構成されている。一対の押圧ロール22,23として、金属ロールと表面に弾性体を被覆したフレキシブルロールとからなる金属弾性ロールを用いることは好ましい。また、一方の押圧ロール23は、上述の回折格子形状16を備える当該下用光拡散シート4の裏面形状の反転形状を表面に有する。
(樹脂フィルム搬送工程)
上記樹脂フィルム搬送工程では、一対の押圧ロール22,23の表面に帯状の樹脂フィルムXを送る。具体的には、上記樹脂フィルム搬送工程では、下用光拡散シート4の基材層11を形成する樹脂フィルムXを一対の押圧ロール22,23間に送る。
(紫外線硬化型樹脂組成物供給工程)
上記紫外線硬化型樹脂組成物供給工程では、上記樹脂フィルムX及び一方の押圧ロール23間に紫外線硬化型樹脂組成物を供給する。この紫外線硬化型樹脂組成物供給工程では、上記樹脂フィルムX及びこの樹脂フィルムXの一方側面に供給される紫外線硬化型樹脂組成物を一対の押圧ロール22,23で押圧する。この紫外線硬化型樹脂組成物供給工程で、上記樹脂フィルムXの一方側面に積層された紫外線硬化型樹脂組成物の外面(一方側面)に回折格子形状16が転写される。
(紫外線照射工程)
上記紫外線照射工程では、上記紫外線硬化型樹脂組成物供給工程によって回折格子形状16が転写された紫外線硬化型樹脂組成物に紫外線を照射し、この紫外線硬化型樹脂組成物を硬化させる。この紫外線照射工程によって、上記樹脂フィルムXの一方側面に回折格子形状16が形成される。
(光拡散層積層工程)
上記光拡散層積層工程では、上記紫外線照射工程後に、複数のビーズ14及びバインダー組成物を含む塗工液を上記樹脂フィルムXの他方側面に塗布し、さらに塗布した塗工液を乾燥及び硬化させる。この光拡散層積層工程によって、上記樹脂フィルムXの他方側面に光拡散層12が積層される。
<利点>
当該下用光拡散シートの製造方法は、バックライトユニットの正面輝度を十分に高めることができる当該下用光拡散シート4を容易かつ確実に製造することができる。
[第二実施形態]
<下用光拡散シート>
図8の下用光拡散シート31は、図2の下用光拡散シート4に代えて図1のバックライトユニットに用いられる。当該下用光拡散シート31は、基材層11と、基材層11の表面側に配設される光拡散層12と、基材層11の裏面側に積層される裏層32とを備える。また、当該下用光拡散シート31は、裏層32の裏面(当該下用光拡散シート31の裏面)にスティッキング防止部である複数の凸部34を散点的に備える。複数の凸部34は裏層32と一体成形されている(つまり、複数の凸部34及び裏層32は一体的に形成されている)。当該下用光拡散シート31は、平面視方形状に形成されている。当該下用光拡散シート31は、基材層11、光拡散層12、裏層32及び複数の凸部34から構成されている(つまり、当該下用光拡散シート31は、基材層11、光拡散層12、裏層32及び複数の凸部34以外の他の層を有しない)。なお、当該下用光拡散シート31の基材層11及び光拡散層12は、図2の下用光拡散シート4と同様のため、同一符号を付して説明を省略する。
当該下用光拡散シート31は、平面内の特定方向が複数のLED光源の光線方向と平行である。また、当該下用光拡散シート31は、上記特定方向が当該下用光拡散シート31の表面側に直接配設される(つまり、他の光学シートを介さず配設される)第1プリズムシートのプリズム列の方向と垂直である。当該下用光拡散シート31は、透過光線(裏面側から入射し表面側から出射される光線)に対して特定の光学的機能を有する液晶表示装置用光学シートであって、上記光学的機能として、上記平面内の特定方向を基準とする集光機能と、この特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能とを有する。
裏層32は、光線を透過させる必要があるので透明である。裏層32は、合成樹脂を主成分として形成されている。裏層32の主成分としては、上述の下用光拡散シート4の裏層13の主成分と同様とすることができる。
当該下用光拡散シート31は、裏層32の裏面のうち、複数の凸部34が存在していない領域に、上記特定方向に配向する多条状の回折格子形状33を備える。この回折格子形状33は、上記特定方向に沿って多数の凹凸条が形成された形状を有する。当該下用光拡散シート31は、回折格子形状33を備えることで、回折格子形状33に到達した光線をこの回折格子形状33の幅方向(多数の凹凸条の平均配向方向の垂直方向)に拡散させることができる。これにより、当該下用光拡散シート31は、上記特定方向を基準とする集光機能及びこの特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能を奏する。なお、回折格子形状33の具体的形状は、図2の下用光拡散シート4と同様のため、説明を省略する。
各凸部34は、図9,10に示すように、扁平な半割回転楕円体状である。複数の凸部34は、裏層32の裏面にランダムで(規則性を有さず)突設されている。当該下用光拡散シート31は、複数の凸部34がランダムで突設されることによって、複数の凸部34に基づいてモアレが生じることを防止することができる。なお、「扁平な半割回転楕円体状」とは、楕円を短軸を中心に回転した仮想回転楕円体を長軸を含む短軸との垂直面で半割した形状をいう。また、「半割回転楕円体状」とは、厳密な意味の半割回転楕円体状に限らず、基底が真円状であり、かつ外面が湾曲面によってドーム状に形成された形状を含む。
凸部34の先端部の平均曲率半径の下限としては、5μmが好ましく、10μmがより好ましい。一方、凸部34の先端部の平均曲率半径の上限としては、50μmが好ましく、25μmがより好ましい。上記平均曲率半径が上記下限に満たないと、当該下用光拡散シート31の裏面側に配設されるライトガイドフィルムの表面に傷付きが生じるおそれがある。逆に、上記平均曲率半径が上記上限を超えると、凸部34とライトガイドフィルムの表面との当接面積が大きくなり、この当接部分に入射した光線に起因して輝度ムラが生じるおそれがある。なお、「凸部の先端部の平均曲率半径」とは、任意に抽出した10個の凸部の裏層の裏面平均界面と最も離れた部分における曲率半径の平均値をいう。
凸部34の平均径Dの下限としては、25μmが好ましく、27μmがより好ましく、30μmがさらに好ましい。一方、凸部34の平均径Dの上限としては、45μmが好ましく、42μmがより好ましく、40μmがさらに好ましい。凸部34の平均径Dが上記下限に満たないと、凸部34の高さHを十分に確保するためには凸部34の先端部の曲率半径が小さくなり過ぎて当該下用光拡散シート31の裏面側に配設されるライトガイドフィルムの表面に傷付きが生じるおそれがある。逆に、凸部34の平均径Dが上記上限を超えると、凸部34の先端部の曲率半径を好ましい範囲に保つためには凸部34の高さHが大きくなり過ぎてバックライトユニットの薄型化の要請に反するおそれがある。なお、各凸部の「径」とは、基底における径をいう。また、「凸部の平均径」とは、10個の凸部を任意に抽出し、各凸部の基底における最大径と最小径との中間値を平均した値をいう。
凸部34の平均高さHの下限としては、2μmが好ましく、3μmがより好ましい。一方、凸部34の平均高さHの上限としては、5μmが好ましく、4μmがより好ましい。凸部34の平均高さHが上記下限に満たないと、凸部34以外の部分でも当該下用光拡散シート31及びライトガイドフィルムが当接し易くなり、この当接部分に入射した光線に起因して輝度ムラが生じるおそれがある。逆に、凸部34の平均高さHが上記上限を超えると、バックライトユニットの薄型化の要請に反するおそれがある。なお、各凸部の「高さ」とは、各凸部の基底から突出端までの長さをいい、「凸部の平均高さ」とは、10個の凸部を任意に抽出し、各凸部の基底から突出端までの長さを平均した値を意味する。
複数の凸部34同士は、その高さHが均一であることが好ましい。複数の凸部34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。複数の凸部34の高さHの変動係数が上記上限を超えると、複数の凸部34の高さHが不均一となり、高さの大きい凸部34に荷重が偏り、これに基づいてライトガイドフィルムの表面に傷付きが生じるおそれがある。一方、複数の凸部34の高さHの変動係数の下限としては、特に限定されるものではなく、例えば0とすることができる。なお、複数の凸部の高さの「変動係数」とは、任意に抽出した20個の凸部の高さの標準偏差を平均高さで割った値をいう。
複数の凸部34の平均径Dに対する平均高さHの比(H/D)の下限としては、0.08が好ましく、0.09がより好ましい。一方、上記比(H/D)の上限としては、0.2が好ましく、0.15がより好ましく、0.12がさらに好ましい。上記比(H/D)が上記下限に満たないと、複数の凸部34とライトガイドフィルムの表面との当接面積が大きくなり、この当接部分に入射した光線に起因して輝度ムラが生じるおそれがある。逆に、上記比(H/D)が上記上限を超えると、複数の凸部34の先端部が鋭利になり過ぎてライトガイドフィルムの表面に傷付きが生じるおそれがある。
凸部34の平均ピッチの下限としては、100μmが好ましく、200μmがより好ましく、300μmがさらに好ましい。一方、凸部34の平均ピッチの上限としては、1.0mmが好ましく、0.7mmがより好ましく、0.5mmがさらに好ましい。凸部34の平均ピッチが上記下限に満たないと、凸部34の数が多くなり過ぎて、ライトガイドフィルムの表面に傷付きが生じるおそれがある。逆に、凸部34の平均ピッチが上記上限を超えると、凸部34の数が不足して十分にスティッキングを防止できないおそれがある。なお、凸部の「平均ピッチ」とは、10個の凸部を任意に抽出し、抽出したそれぞれの凸部及びこれらの凸部に最も隣接する他の凸部のピッチの平均値をいう。
複数の凸部34の占有面積比の下限としては、2%が好ましく、3%がより好ましく、4%がさらに好ましい。一方、複数の凸部34の占有面積比の上限としては、10%が好ましく、8%がより好ましく、6%がさらに好ましい。複数の凸部34の占有面積比が上記下限に満たないと、十分にスティッキングを防止できないおそれがある。逆に、複数の凸部34の占有面積比が上記上限を超えると、ライトガイドフィルムの表面に傷付きが生じるおそれがある。なお、「複数の凸部の占有面積比」とは、複数の凸部が形成される面の平面面積に対する凸部の占有面積の比をいう。
ビーズ14の平均粒子径に対する凸部34の平均径Dの比の下限としては、3が好ましく、4がより好ましく、5がさらに好ましい。一方、上記比の上限としては、9が好ましく、8がより好ましく、7がさらに好ましい。上記比が上記下限に満たないと、凸部34に入射される光量が不足して凸部34によって光を十分に取り入れ難くなるおそれがある。逆に、上記比が上記上限を超えると、凸部34の湾曲形状がなだらかになり過ぎて凸部34によって光線を取り入れ難くなるおそれがある。
複数の凸部34は、合成樹脂を主成分として形成されている。また、複数の凸部13は、内部にビーズを含んでいない。当該下用光拡散シート31は、複数の凸部34がビーズを含有しないので、ビーズの脱落に起因してこの下用光拡散シート31の裏面側に配設されるライトガイドフィルムの表面が傷付くことを防止することができる。
<下用光拡散シートの製造方法>
次に、当該下用光拡散シート31の製造方法について説明する。当該下用光拡散シート31の製造方法は、樹脂フィルム搬送工程と、紫外線硬化型樹脂組成物供給工程と、紫外線照射工程と、光拡散層積層工程とを備える。当該下用光拡散シート31は、上述の一方の押圧ロール23に代えて、上述の複数の凸部34及び回折格子形状33を備える当該下用光拡散シート31の裏面形状の反転形状を表面に有する押圧ロールを用いる以外、上述の当該下用光拡散シート4の製造方法と同様の方法によって製造することができる。
<利点>
当該下用光拡散シート31は、既述のように、LED光源の光線方向に対して垂直方向にプリズム列の方向が配された第1プリズムシートを備えるバックライトユニットにおいて、この第1プリズムシートの裏面側に上記特定方向が上記プリズム列の方向に対して垂直となるよう配設すると、バックライトユニットの正面輝度を十分に高めることができる。また、当該下用光拡散シート31は、裏面に複数の凸部34を散点的に備えるので、当該下用光拡散シート31及び当該下用光拡散シート31の裏面側に配設されるライトガイドフィルムがこの複数の凸部34によって部分的に当接する。そのため、当該下用光拡散シート31は、裏面側に配設されるライトガイドフィルムとのスティッキングを防止することができる。さらに、当該下用光拡散シート31は、上記凸部34が扁平な半割回転楕円体であるので、複数の凸部34の先端部(下端部)の湾曲面が比較的なだらかとなり、これにより裏面側に配設されるライトガイドフィルムの表面の傷付きを防止することができる。
当該下用光拡散シートの製造方法は、バックライトユニットの正面輝度を十分に高めることができると共に、裏面側に配設されるライトガイドフィルムの傷付きを防止しつつ、このライトガイドフィルムとのスティッキングを防止することができる当該下用光拡散シート31を容易かつ確実に製造することができる。
[第三実施形態]
<下用光拡散シート>
図11の下用光拡散シート36は、図2及び図8の下用光拡散シート4,31に代えて図1のバックライトユニットに用いられる。当該光拡散シート36は、複数の凸部34の裏面側にも回折格子形状33に連続する回折格子形状37を有する以外は、図8の下用光拡散シート31と同様に構成されている。
<光拡散シートの製造方法>
次に、当該下用光拡散シート36の製造方法について説明する。当該下用光拡散シート36の製造方法は、樹脂フィルム搬送工程と、紫外線硬化型樹脂組成物供給工程と、紫外線照射工程と、光拡散層積層工程とを備える。当該下用光拡散シート36は、上述の一方の押圧ロール23に代えて、上述の複数の凸部34、回折格子形状33及びこの回折格子形状33に連続して複数の凸部34の裏面側に形成される回折格子形状37を備える当該下用光拡散シート36の裏面形状の反転形状を表面に有する押圧ロールを用いる以外、上述の当該下用光拡散シート4の製造方法と同様の方法によって製造することができる。
<利点>
当該光拡散シート36は、複数の凸部34の裏面側にも回折格子形状33に連続する回折格子形状37を有するので、バックライトユニットの正面輝度をより的確に高めることができる。
[その他の実施形態]
なお、本発明に係る光学シート及びバックライトユニットは、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。例えば当該光学シートは、上述の構成を有する下用光拡散シートに限定されるものではなく、基材層の表面側にマイクロレンズアレイが配設されたマイクロレンズシート等であってもよい。
当該光学シートは、上記実施形態で記載した各層以外の他の層を有していてもよい。例えば当該光学シートは、基材層と光学層(光拡散層、プリズム列、マイクロレンズアレイ)との間や、基材層と裏層との間に他の樹脂層が積層されていてもよい。
上記光拡散層は、必ずしも基材層の表面側に積層されている必要はなく、基材層の裏面側に積層されていてもよい。また、上記光拡散層は、必ずしもビーズ及びそのバインダーを有していなくてもよく、例えばエンボス加工等によって外面に凹凸形状が形成されたものであってもよい。
また、当該光学シートは、上記裏層を備えていなくてもよい。上記裏層を備えない構成としては、例えば基材層の裏面に回折格子形状が形成される構成が挙げられる。また、上記裏層を備えない構成としては、基材層の裏面に回折格子形状及び複数の凸部が形成される構成も挙げられる。このような裏層を備えない当該光学シートの製造方法としては、例えば回折格子形状の反転形状、又は回折格子形状及び複数の凸部の反転形状を表面に有する押圧ロールを用い、基材層形成用樹脂組成物をTダイからこの押圧ロール及び他の押圧ロール間に供給して形状を転写する押出成形法が挙げられる。
当該光学シートがスティッキング防止部を有する場合、このスティッキング防止部の形状は上述の実施形態の形状に限定されるものではない。当該光学シートは、上記スティッキング防止部として例えば図12〜15に示す複数の凸部44,54,64,74を有していてもよい。
図12の凸部44は、角錘台状に形成されており、詳細には基端側の底面面積が先端側の底面面積よりも大きい四角錘台状に形成されている。複数の凸部44の平均高さの下限としては、2μmが好ましく、3μmがより好ましい。一方、上記平均高さの上限としては、10μmが好ましく、7μmがより好ましい。上記平均高さが上記下限に満たないと、スティッキング防止効果が十分に得られないおそれがある。逆に、上記平均高さが上記上限を超えると、凸部44が不要に大きくなるおそれがある。
複数の凸部44の基端側の底面の一辺の平均長さに対する平均高さの比の下限としては、0.05が好ましく、0.1がより好ましい。一方、上記比の上限としては、1が好ましく、0.7がより好ましく、0.5がさらに好ましい。上記比が上記下限に満たないと、スティッキング防止効果が十分に得られないおそれがある。逆に、上記比が上記上限を超えると、裏面側に配設される他の部材に傷付きが生じるおそれがある。
図13の凸部54は、筒状に形成されており、詳細には円筒状に形成されている。複数の凸部54の平均高さとしては、上述の複数の凸部44の平均高さと同様とすることができる。また、複数の凸部54の平均径に対する平均高さの比としては、上述の複数の凸部44の基端側の底面の一辺の平均長さに対する平均高さの比と同様とすることができる。
図14の凸部64は、基端側の底面面積が先端側の底面面積よりも大きい円錐台状に形成されている。複数の凸部64の平均高さとしては、上述の複数の凸部44の平均高さと同様とすることができる。また、複数の凸部64の基端側の平均径に対する平均高さの比としては、上述の複数の凸部44の基端側の底面の一辺の平均長さに対する平均高さの比と同様とすることができる。
図15の凸部74は、基端側から先端側にかけて徐々に縮径するラッパ状に形成されている。複数の凸部74の平均高さとしては、上述の複数の凸部44の平均高さと同様とすることができる。また、複数の凸部74の基端側の平均径に対する平均高さの比としては、上述の複数の凸部44の基端側の底面の一辺の平均長さに対する平均高さの比と同様とすることができる。
当該光学シートは、プリズムシートを2枚貼り合わせたシート体の裏面に配設されることも好ましい。プリズムシートを2枚貼り合わせたシート体は、プリズムシート間に空気層が形成され難いため隠蔽性が低い。これに対し、当該光学シートが上記シート体の裏面に配設されたバックライトユニットは、当該光学シートが回折格子形状の幅方向に光を拡散させることができるので、隠蔽効果を十分に向上することができる。また、当該光学シートがこのプリズムシートを2枚貼り合わせたシート体の裏面に配設される場合、上記2枚のプリズムシートのうち裏面側のプリズムシートのプリズム列の方向と上述の平面内の特定方向とが直交することが好ましい。
当該光学シートは裏面以外の部分に回折格子形状が形成されていてもよい。例えば当該光学シートは、基材層の表面又は光学層(光拡散層、プリズム列、マイクロレンズアレイ)の裏面に回折格子形状が形成されていてもよい。
上記回折格子形状の具体的形状としては、上述の実施形態の形状に限定されるものではなく、例えば図16に示すように断面角U字状の凹部を有する形状、図17に示すように断面三角形状の凹部を有する形状、図18に示すようにスリット状の凹部を有する形状等であってもよい。また、上記多数の凹凸条は、光源の光線出射方向と垂直方向に配向していてもよい。
当該バックライトユニットは、複数のLED光源を有することが好ましいが、1つのLED光源のみを有していてもよい。また、当該バックライトユニットにおける光学シートの具体的種類は特に限定されるものではない。当該バックライトユニットは、ライトガイドフィルムの表面側に複数の光学シートを有することが好ましいが、1つの光学シートのみを有していてもよい。
当該バックライトユニットは、必ずしもエッジライト型バックライトユニットである必要はなく、直下型バックライトユニットであってもよい。
また、当該バックライトユニットがエッジライト型バックライトユニットである場合であっても、ライトガイドフィルムの一の端面に沿ってのみLED光源が配設された片側エッジライト型バックライトユニットである必要はなく、ライトガイドフィルムの対向する一対の端面に沿ってLED光源が配設された両側エッジライト型バックライトユニットや、ライトガイドフィルムの各端面に沿ってLED光源が配設された全周囲エッジライト型バックライトユニットであってもよい。
当該バックライトユニットは、パーソナルコンピュータや液晶テレビ等、比較的大型の表示装置や、スマートフォン等の携帯電話端末や、タブレット端末等の携帯型情報端末に用いることができる。
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例]
ポリエチレンテレフタレートを主成分とする樹脂フィルムを回折格子形状の反転形状を表面に有する一方の押圧ロール及び他の押圧ロールの表面に送り、さらに一方の押圧ロール及び樹脂フィルム間に紫外線硬化型樹脂組成物を供給した。上記樹脂フィルムに紫外線硬化型樹脂が積層された状態でこの積層体を一対の押圧ロールで押圧し、紫外線硬化型樹脂組成物の外面に回折格子形状を転写した。次に、上記回折格子形状が転写された紫外線硬化型樹脂組成物に紫外線を照射し、この紫外線硬化型樹脂組成物を硬化させた。さらに、上記樹脂フィルムの紫外線硬化型樹脂組成物が積層されていない側の面に、複数のビーズ及びバインダー組成物を含む塗工液を塗布し、この塗布した塗工液を乾燥及び硬化させ光拡散層を形成し、実施例の光拡散シートを得た。この光拡散シートの回折格子形状を構成する多数の凹凸条の凹部の平均幅は9.3μm、凹部の平均深さは2.8μm、平均ピッチは9.3μm、多数の凹凸条のピッチの標準偏差は6.54μm、多数の凹凸条の深さの標準偏差は1.13μm、多数の凹凸条の配向方向と垂直方向の算術平均粗さ(Ra)は1.34μmであった。
[比較例]
回折格子形状を形成しない以外は実施例と同様にして比較例の光拡散シートを得た。
<出射光特性>
実施例及び比較例の光拡散シートを、ライトガイドフィルムの一の端面に沿って複数のLED光線が配設されたエッジライト型バックライトユニットのライトガイドフィルムの表面に配設した。なお、実施例の光拡散シートについては、多数の凹凸条の平均配向方向が複数のLED光源の光線方向と平行になるように配設した。かかる状態で、複数のLED光源から光線を出射し、各光拡散シートの出射光の出射光角及び輝度の関係を、ELDIM社製の「EZContrast」を用い、LED光源の光線方向のLED光源側を90°、光線出射方向側を−90°、バックライトユニットの出光面側を0°とし、80°〜−80°の範囲で視野角特性測定によって測定した。実施例の光拡散シートの出射光角及び輝度の関係を図19に示し、比較例の光拡散シートの出射光角及び輝度の関係を図20に示す。また、この視野角特性測定により得られた最高出光角度を表1に示す。
<バックライト輝度>
Apple社製のスマートフォン「iPhone(登録商標)6」に搭載されているバックライトユニットのライドガイドフィルム及びプリズムシート間に実施例及び比較例の光拡散シートを配設し、直流安定化電源(テクシオ・テクノロジー社製の「PAR36−3A」)を用い、電流40mA、電圧18.05Vで点灯した。このバックライトユニットの出光面を基準とする垂直方向1mの位置にトプコンテクノハウス社製の色彩輝度計「BM−7」を配置し、測定角0.2°の条件でバックライトユニット出光面の中央部分の輝度を測定した。この測定結果を表1に示す。
Figure 2018109748
<評価結果>
図19、図20及び表1に示すように、実施例の光拡散シートは、比較例の光拡散シートに比べ、法線方向側への集光機能に優れており、バックライトユニット輝度を向上することができることが分かる。図19、図20及び表1に示すように、実施例の光拡散シートは、比較例の光拡散シートよりも複数のLED光源の光線方向を基準とした集光機能及び複数のLED光源の光線方向と垂直方向を基準とする拡散機能に優れていることが分かる。
以上のように、本発明の光学シートは、バックライトユニットの正面輝度を十分高めることができるので、高品質な透過型液晶表示装置等、種々の液晶表示装置に適している。
1 ライトガイドフィルム
2 LED光源
3 光学シート
4,31,36 下用光拡散シート
5 第1プリズムシート
6 第2プリズムシート
7 上用光拡散シート
8 反射シート
11 基材層
12 光拡散層
13,32 裏層
14 ビーズ
15 バインダー
16,33,37 回折格子形状
17 凹部
18 隆起部
21 製造装置
22,23 押圧ロール
34,44,54,64,74 凸部
101 バックライトユニット
102 LED光源
103 導光シート
104 光学シート
105 光拡散シート
106 プリズムシート
114 下用光拡散シート
X 樹脂フィルム

Claims (7)

  1. 透過光線に対して特定の光学的機能を奏する液晶表示装置用光学シートであって、
    上記光学的機能として、平面内の特定方向を基準とする集光機能と、この特定方向と垂直方向を基準とする拡散機能とを有することを特徴とする液晶表示装置用光学シート。
  2. 上記特定方向に配向する多条状の回折格子形状を備える請求項1に記載の液晶表示装置用光学シート。
  3. 上記回折格子形状が、上記特定方向への擦過痕又はヘアライン状を呈する請求項2に記載の液晶表示装置用光学シート。
  4. 上記光学シートが、
    基材層と、
    この基材層の一方の面側に積層される光拡散層と
    を備える光拡散シートである請求項1、請求項2又は請求項3に記載の液晶表示装置用光学シート。
  5. 上記光拡散層がビーズ及びそのバインダーを有する請求項4に記載の液晶表示装置用光学シート。
  6. ヘイズ値が60%以上95%以下である請求項4又は請求項5に記載の液晶表示装置用光学シート。
  7. 端面から入射した光線を表面側に導くライトガイドフィルムと、
    このライトガイドフィルムの上記端面に沿って配設される1又は複数のLED光源と、
    上記ライトガイドフィルムの表面側に配設される請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光学シートと、
    上記光学シートの表面側に配設されるプリズムシートと
    を備え、
    上記光学シートの上記特定方向が、上記LED光源の光線方向と平行、かつ上記プリズムシートのプリズム列の方向と垂直である液晶表示装置用バックライトユニット。
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