JP2023039598A - 光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトユニットにおいて輝度均一性の低下を抑制する。
【解決手段】光学シート積層体１００は、バックライトユニット４０に組み込まれる。光学シート積層体１００は、第１面２１ａに略逆四角錐状の複数の凹部２２が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シート４３と、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシート４４及び４５とを備える。複数の拡散シート４３は、凹部２２の配列方向が互いに異なる少なくとも２つの拡散シート４３を含む。
【選択図】図５

Description

本開示は、光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法に関するものである。

近年、スマートフォンやタブレット端末などの各種情報機器の表示装置として、液晶表示装置（以下、液晶ディスプレイということもある）が広く利用されている。液晶ディスプレイのバックライトとしては、高輝度化、高コントラスト化が要求されていることから、光源が液晶パネルの背面に配置される直下型方式が主流となっている。

直下型バックライトを採用する場合、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源からの光を拡散させて画面全体に亘って輝度や色度の均一性を上げるために、拡散シートやプリズムシート等の光学シートが使用される（例えば特許文献１参照）。

ノートパソコンやタブレットなどの液晶ディスプレイの直下型バックライトユニットにおいては、薄型化の要求に応えるために、光源と拡散シートとの距離を短くすると、光源からの光の拡散が不十分となって、輝度や色度の不均一性が生じてしまう。そこで、複数枚の拡散シートを重ねて用いることにより、輝度等の均一性を向上させている。

特開２０１１－１２９２７７号公報

ノートパソコンやタブレットなど持ち運びして使用される携帯情報端末では、さらなる低消費電力化が求められている。これに伴い、バックライトユニットに組み込まれる光学シートについても、低電力で高輝度な画面を実現できることが求められている。

ところが、従来のバックライトユニットでは、全体の輝度を向上させようとすると、輝度均一性が低下するという傾向がある。

本開示は、バックライトユニットにおいて輝度均一性の低下を抑制することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本開示に係る光学シート積層体は、バックライトユニットに組み込まれる光学シート積層体であって、少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シートと、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシートとを備え、前記複数の拡散シートは、前記複数の凹部の配列方向が互いに異なる少なくとも２つの拡散シートを含む。

本開示に係る光学シート積層体によると、一面に略逆四角錐状の複数の凹部が設けられた拡散シート（以下、ピラミッドシートということもある）を複数枚重ねて用いるため、光源４２から直進してきた光が繰り返し拡散されるので、輝度均一性を向上させることができる。また、凹部の配列方向が互いに異なる少なくとも２つの拡散シートを用いることにより、輝度均一性をさらに向上させることができる。

本開示に係る光学シート積層体において、輝度均一性をより一層向上させるために、前記複数の拡散シートは、第１拡散シート及び第２拡散シートを含み、前記第２拡散シートにおける前記複数の凹部の配列方向は、前記第１拡散シートにおける前記複数の凹部の配列方向と１０°以上異なることが好ましい。この場合、前記複数の拡散シートは、第３拡散シートをさらに含み、前記第３拡散シートにおける前記複数の凹部の配列方向は、前記第１拡散シート及び前記第２拡散シートにおける前記複数の凹部の配列方向のそれぞれと１０°以上異なることがさらに好ましい。

本開示に係る光学シート積層体において、前記複数の拡散シートの少なくとも１つにおける前記複数の凹部の配列方向は、前記プリズム延伸方向と２０°以上７０°以下異なってもよい。このようにすると、同じ光源、同じ電力、同じ光学シート積層構成で比較して、拡散シートの凹部（逆四角錐）配列方向とプリズムシートのプリズム延伸方向との角度差が０°近傍又は９０°近傍である場合よりも、輝度が増大する。従って、バックライトユニットにおいて低電力でも高輝度な画面を実現することができる。この場合、凹部配列方向とプリズム延伸方向との交差角度が、２５°以上３５°以下、又は５５°以上６５°以下であると、輝度をより一層増大させることができる。

本開示に係るバックライトユニットは、液晶表示装置に組み込まれ、光源から発せられた光を表示画面側に導くバックライトユニットであって、前記表示画面と前記光源との間に、前述の本開示に係る光学シート積層体を備え、前記複数の拡散シートは、前記光源と前記一対のプリズムシートとの間に配置される。

本開示に係るバックライトユニットによると、前述の本開示に係る光学シート積層体を備えるため、輝度均一性の低下を抑制することができる。

本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記光源は、前記複数の拡散シートから見て前記表示画面の反対側に設けられた反射シートの上に配置されてもよい。このようにすると、拡散シートと反射シートとの間での多重反射によって光がさらに拡散されるので、輝度均一性がさらに向上する。

本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記光源と前記複数の拡散シートとの間の距離は、５ｍｍ以下、好ましくは２．５ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下であってもよい。このようにすると、バックライトユニットを薄型化することができる。

本開示に係る液晶表示装置は、前述の本開示に係るバックライトユニットと、液晶表示パネルとを備える。

本開示に係る液晶表示装置によると、前述の本開示に係るバックライトユニットを備えるため、輝度均一性の低下を抑制することができる。

本開示に係る情報機器は、前述の本開示に係る液晶表示装置を備える。

本開示に係る情報機器によると、前述の本開示に係る液晶表示装置を備えるため、輝度均一性の低下を抑制することができる。

本開示に係るバックライトユニットの製造方法は、液晶表示装置に組み込まれ、光源から発せられた光を表示画面側に導くバックライトユニットの製造方法である。本開示に係るバックライトユニットの製造方法は、前記光源から見て前記表示画面側に、少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シートを配置する工程と、前記複数の拡散シートから見て前記表示画面側に、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシートを配置する工程とを備える。前記複数の拡散シートを配置する工程では、前記複数の拡散シートのそれぞれにおける前記複数の凹部の配列方向を変化させながら輝度均一性を評価し、当該評価結果に基づいて、前記複数の拡散シートのそれぞれにおける前記複数の凹部の配列方向を決定する。

本開示に係るバックライトユニットの製造方法によると、複数の拡散シートを配置する工程で、各拡散シートにおける凹部の配列方向を変化させながら輝度均一性を評価した結果に基づいて、各拡散シートにおける凹部の配列方向を決定する。このため、輝度均一性が向上するように、各拡散シートにおける凹部の配列方向を設定することができる。

本開示によると、バックライトユニットにおいて輝度均一性の低下を抑制することができる。

実施形態に係るバックライトユニットを備える液晶表示装置の断面図である。 実施形態に係る光学シート積層体が組み込まれたバックライトユニットの断面図である。 実施形態に係る光学シート積層体に含まれる拡散シートの断面図である。 実施形態に係る光学シート積層体に含まれる拡散シートの斜視図である。 実施形態に係る光学シート積層体における各拡散シートの凹部配列方向の関係の一例を示す図でる。 実施例に係る光学シート積層体における拡散シート及びプリズムシートの配置角を説明する関係を示す図でる。 実施例に係る光学シート積層体における各拡散シートの凹部配列方向と輝度均一性との関係を示す図である。

（実施形態）
以下、実施形態に係る光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法について、図面を参照しながら説明する。尚、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

＜液晶表示装置の構成＞
図１に示すように、液晶表示装置５０は、液晶表示パネル５と、液晶表示パネル５の下面に貼付された第１偏光板６と、液晶表示パネル５の上面に貼付された第２偏光板７と、液晶表示パネル５の背面側に第１偏光板６を介して設けられたバックライトユニット４０とを備えている。

液晶表示パネル５は、互いに対向するように設けられたＴＦＴ基板１及びＣＦ基板２と、ＴＦＴ基板１とＣＦ基板２との間に設けられた液晶層３と、ＴＦＴ基板１とＣＦ基板２との間に液晶層３を封入するために枠状に設けられたシール材（図示省略）とを備える。

液晶表示装置５０の表示画面５０ａを正面（図１の上方）から見た形状は、原則、長方形又は正方形であるが、これに限らず、長方形の角が丸くなった形状、楕円形、円形、台形、又は自動車のインストルメントパネル（インパネ）等の任意の形状であってもよい。

液晶表示装置５０では、各画素電極に対応する各サブ画素において、液晶層３に所定の大きさの電圧を印加して液晶層３の配向状態を変える。これにより、バックライトユニット４０から第１偏光板６を介して入射した光の透過率が調整される。透過率が調整された光は第２偏光板７を介して出射されて表示画面５０ａに画像が表示される。

本実施形態の液晶表示装置５０は、種々の情報機器（例えばカーナビゲーション等の車載装置、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ノートパソコンやタブレット等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コピー機、券売機、現金自動預け払い機など）に組み込まれる表示装置として利用可能である。

ＴＦＴ基板１は、例えば、ガラス基板上にマトリクス状に設けられた複数のＴＦＴと、各ＴＦＴを覆うように設けられた層間絶縁膜と、層間絶縁膜上にマトリクス状に設けられ且つ複数のＴＦＴにそれぞれ接続された複数の画素電極と、各画素電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。ＣＦ基板２は、例えば、ガラス基板上に格子状に設けられたブラックマトリクスと、ブラックマトリクスの各格子間にそれぞれ設けられた赤色層、緑色層及び青色層を含むカラーフィルターと、ブラックマトリクス及びカラーフィルターを覆うように設けられた共通電極と、共通電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。液晶層３は、電気光学特性を有する液晶分子を含むネマチック液晶材料等により構成される。第１偏光板６及び第２偏光板７は、例えば、一方向の偏光軸を有する偏光子層と、その偏光子層を挟持するように設けられた一対の保護層とを備える。

＜バックライトユニット及び光学シート積層体の構成＞
図２に示すように、バックライトユニット４０は、反射シート４１と、反射シート４１上に２次元状に配置された複数の光源４２と、複数の光源４２の上側に設けられた光学シート積層体１００とを備える。光学シート積層体１００は、光源４２の側に配置された複数の拡散シート４３と、複数の拡散シート４３の上側（表示画面５０ａの側）に設けられた一対のプリズムシート４４及び４５とを有する。

本実施形態では、光源４２として、例えば白色光源を用いてもよい。或いは、光源４２として、例えば青色光源を用いてもよい。この場合、複数の拡散シート４３とプリズムシート４４及び４５との間に色変換シートを設けてもよい。複数の拡散シート４３は、例えば、一面に略逆四角錐状の複数の凹部２２が設けられた拡散シート４３を３枚積層したものであってもよい。或いは、複数の拡散シート４３は、拡散シート４３を２枚又は４枚以上積層したものであってもよい。一対のプリズムシート４４及び４５は、プリズム延伸方向（プリズム稜線の延びる方向）が互いに直交する下側プリズムシート４４及び上側プリズムシート４５であってもよい。光学シート積層体１００を構成する拡散シート４３及びプリズムシート４４及び４５等は、フィルム状であってもよいし、或いは、プレート（板）状であってもよい。これらの光学シートは、バックライトユニット４０の枠体（図示省略）内に、接着剤を使わずに自重によって積層されてもよい。

[反射シート]
反射シート４１は、例えば、白色のポリエチレンテレフタレート樹脂製のフィルム、銀蒸着フィルム等により構成される。

[光源]
光源４２の種類は特に限定されないが、例えばＬＥＤ素子やレーザー素子等であってもよく、コスト、生産性等の観点からＬＥＤ素子を用いてもよい。光源４２は、平面視した場合に長方形状を有していてもよく、その場合、一辺の長さは１００μｍ以上（好ましくは５０μｍ以上）１ｍｍ以下であってもよい。光源４２としてＬＥＤ素子を用いる場合、複数のＬＥＤチップを一定の間隔をもって反射シート４１上に配置してもよい。光源４２となるＬＥＤ素子の出光角度特性を調節するために、ＬＥＤ素子にレンズを装着してもよい。光源４２の配置数も特に限定されないが、複数の光源４２を分散配置する場合は、反射シート４１上に規則的に配置することが好ましい。規則的に配置するとは、一定の法則性をもって配置することを意味し、例えば、光源４２を等間隔で配置する場合が該当する。等間隔で光源４２を配置する場合、隣り合う２つの光源４２の中心間距離は、０．５ｍｍ以上（好ましくは２ｍｍ以上）２０ｍｍ以下であってもよい。光源４２として、白色光源を用いる場合、当該白色光源は、ピーク波長が青色領域のＬＥＤ素子と、ピーク波長が緑色領域のＬＥＤ素子と、ピーク波長が赤色領域のＬＥＤ素子とから構成され、例えばＣＩＥ１９３１の色度座標において０．２４＜ｘ＜０．４２、０．１８＜ｙ＜０．４８の光を発してもよい。光源４２として、青色光源を用いる場合、当該青色光源は、例えばＣＩＥ１９３１の色度座標においてｘ＜０．２４、ｙ＜０．１８の光を発してもよい。

[拡散シート]
拡散シート４３は、図２及び図３に示すように、基材層２１を有する。拡散シート４３（基材層２１）は、光出射面となる第１面２１ａと、光入射面となる第２面２１ｂとを有する。すなわち、拡散シート４３は、第２面２１ｂを光源４２の方に向けて配置される。基材層２１は、光を透過させる樹脂材料で構成されていれば、特に限定されないが、例えば、アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン共重合）樹脂、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、セルロールアセテート、ポリイミド等であってもよい。基材層２１は、拡散剤その他の添加剤を含んでいてもよいし、或いは、実質的に添加剤を含有しなくてもよい。基材層２１に含有可能な添加剤は、特に限定されないが、例えば、シリカ、酸化チタン、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等の無機粒子であってもよいし、例えば、アクリル、アクリルニトリル、シリコーン、ポリスチレン、ポリアミド等の有機粒子であってよい。

拡散シート４３の厚さは、特に限定されないが、例えば、３ｍｍ以下（好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ以下、更に好ましくは１ｍｍ以下）で０．１ｍｍ以上であってもよい。拡散シート４３の厚さが３ｍｍ以下であると、液晶ディスプレイを薄型化できる。拡散シート４３の厚さが０．１ｍｍ以上であると、輝度均一性が向上する。拡散シート４３は、フィルム状であってもよいし、プレート（板）状であってもよい。

拡散シート４３の第１面２１ａには、図４に示すように、略逆四角錐状（逆ピラミッド状）の複数の凹部２２が二次元マトリクス状に配列される。言い換えると、複数の凹部２２は、互いに直交する２方向に沿って配列される。隣り合う凹部２２同士は、稜線１１１によって区画される。稜線１１１は、凹部２２が配列される２方向に沿って延びる。凹部２２の中心（逆ピラミッドの頂点）１１２は、凹部２２の最深部である。図４では、簡単のため、凹部２２が５×５のマトリクス状に配置された様子を例示しているが、凹部２２の実際の配列数ははるかに多い。複数の凹部２２の２次元配列において、各凹部２２は、第１面２１ａに隙間無く設けられてもよいし、所定の間隔をあけて設けられてもよい。また、光拡散効果が損なわれない程度に、一部の凹部２２がランダムに配列されてもよい。

凹部２２の頂角θは例えば９０°であり、凹部２２の配列ピッチｐは例えば１００μｍであり、凹部２２の深さは例えば５０μｍであってもよい。凹部２２の頂角θとは、拡散シート４３の配置面に対して垂直な面（縦断面）で、凹部２２の中心（逆ピラミッドの頂点１１２）を通り且つ当該中心を挟んで向き合う一対の斜面を垂直に横切るように切断したときに現れる断面において、斜面の断面線同士がなす角のことである。また、凹部２２の配列ピッチｐとは、隣り合う凹部２２の中心（逆ピラミッドの頂点１１２）同士の間の距離（拡散シート４３の配置面に平行な方向に沿った距離）のことである。

拡散シート４３の第２面２１ｂは、例えば平坦面（鏡面）又はエンボス加工面であってもよい。拡散シート４３は、第１面２１ａに凹凸形状（凹部２２）を持つ基材層２１の１層構造で構成してもよい。拡散シート４３は、両面が平坦な基材層と、一面に凹凸形状を持つ層との２層構造で構成してもよい。拡散シート４３は、一面に凹凸形状を持つ層を含む３層以上の構造で構成してもよい。

[拡散シートの製造方法]
拡散シート４３の製造方法は、特に限定されないが、例えば、押し出し成型法、射出成型法などを用いてもよい。

押し出し成型法を用いて、凹凸形状を表面に持つ単層の拡散シートを製造する手順は次の通りである。まず、拡散剤が添加されたペレット状のプラスチック粒子（併せて、拡散剤が添加されていないペレット状のプラスチック粒子を混合してもよい）を単軸押し出し機に投入し、加熱しながら溶融、混錬する。その後、Ｔ－ダイスにより押し出された溶融樹脂を２本の金属ロールで挟んで冷却した後、ガイドロールを用いて搬送し、シートカッター機により枚葉平板に切り落とすことによって、拡散シートを作製する。ここで、所望の凹凸形状を反転した形状を表面に持つ金属ロールを使用して溶融樹脂を挟むことにより、ロール表面の反転形状が樹脂に転写されるので、所望の凹凸形状を拡散シート表面に賦形することができる。また、樹脂に転写された形状は、必ずしもロール表面の形状が１００％転写されたものとはならないので、転写度合いから逆算して、ロール表面の形状を設計してもよい。

押し出し成型法を用いて、凹凸形状を表面に持つ２層構造の拡散シートを製造する場合は、例えば、２つの単軸押し出し機のそれぞれに、各層の形成に必要なペレット状のプラスチック粒子を投入した後、各層毎に前述と同様の手順を実施し、作製された各シートを積層すればよい。

或いは、以下のように、凹凸形状を表面に持つ２層構造の拡散シートを作製してもよい。まず、２つの単軸押し出し機のそれぞれに、各層の形成に必要なペレット状のプラスチック粒子を投入し、加熱しながら溶融、混錬する。その後、各層となる溶融樹脂を１つのＴ－ダイスに投入し、当該Ｔ－ダイス内で積層し、当該Ｔ－ダイスにより押し出された積層溶融樹脂を２本の金属ロールで挟んで冷却する。その後、ガイドロールを用いて積層溶融樹脂を搬送し、シートカッター機により枚葉平板に切り落とすことによって、凹凸形状を表面に持つ２層構造の拡散シートを作製してもよい。

また、ＵＶ（紫外線）を用いた賦形転写によって、以下のように拡散シートを製造してもよい。まず、転写したい凹凸形状の反転形状を有するロールに未硬化の紫外線硬化樹脂を充填し、当該樹脂に基材を押し当てる。次に、紫外線硬化樹脂が充填されたロールと基材とが一体になっている状態で、紫外線を照射して樹脂を硬化させる。次に、樹脂によって凹凸形状が賦形転写されたシートをロールからはく離させる。最後に、再度シートに紫外線照射を行って樹脂を完全硬化させ、凹凸形状を表面に持つ拡散シートを作製する。

尚、本開示では、通常の形状転写技術により幾何学的に厳密な逆四角錐の凹部を形成することが難しいことを考慮して、「略逆四角錐」との表記を用いるが、「略逆四角錐」は、真正の又は実質的に逆四角錐とみなせる形状を含むものとする。また、「略」とは、近似可能であることを意味し、「略逆四角錐」とは、逆四角錐に近似可能な形状をいう。例えば、頂部が平坦な「逆四角錐台形」についても、本発明の作用効果が失われない程度に頂部面積が小さいものは、「略逆四角錐」に包含されるものとする。また、工業生産上の加工精度に起因する不可避的な形状のばらつきの範囲内で「逆四角錐」から変形した形状も、「略逆四角錐」に包含される。

[プリズムシート]
プリズムシート４４及び４５は、光線を透過させる必要があるので、透明（例えば無色透明）の合成樹脂を主成分として形成される。プリズムシート４４及び４５は、一体に形成されてもよい。図２に示すように、下側プリズムシート４４は、基材層４４ａと、基材層４４ａの表面に積層される複数の突条プリズム部４４ｂからなる突起列とを有する。同様に、上側プリズムシート４５は、基材層４５ａと、基材層４５ａの表面に積層される複数の突条プリズム部４５ｂからなる突起列とを有する。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂはそれぞれ、基材層４４ａ及び４５ａの表面にストライプ状に積層される。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂはそれぞれ、裏面が基材層４４ａ及び４５ａの表面に接する三角柱状体である。突条プリズム部４４ｂの延伸方向と突条プリズム部４５ｂの延伸方向とは、互いに直交する。これにより、拡散シート４３から入射される光線を下側プリズムシート４４によって法線方向側に屈折させ、さらに下側プリズムシート４４から出射される光線を上側プリズムシート４５によって表示画面５０ａに対して略垂直に進むように屈折させることができる。

プリズムシート４４及び４５の厚さ（基材層４４ａ及び４５ａの裏面から突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの頂点までの高さ）の下限は、例えば、５０μｍ程度、より好ましくは１００μｍ程度であってもよい。プリズムシート４４及び４５の厚さの上限は、２００μｍ程度、より好ましくは１８０μｍ程度であってもよい。プリズムシート４４及び４５における突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂのピッチの下限は、例えば、２０μｍ程度、より好ましくは２５μｍ程度であってもよい。プリズムシート４４及び４５における突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂのピッチの上限は、例えば、１００μｍ程度、より好ましくは６０μｍ程度であってもよい。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの頂角は、例えば、８５°以上９５°以下であってもよい。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの屈折率の下限は、例えば、１．５、より好ましくは１．５５であってもよい。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの屈折率の上限は、例えば、１．７であってもよい。

プリズムシート４４及び４５は、例えばＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルムからなる基材層４４ａ及び４５ａに、ＵＶ硬化型アクリル系樹脂を用いて形状転写された突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂを設けたものであってもよいし、或いは、突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂが基材層４４ａ及び４５ａと一体成形されたものであってもよい。

[その他の光学シート]
図示は省略しているが、プリズムシート４４及び４５の上側（表示画面５０ａの側）に偏光シートを設けてもよい。偏光シートは、バックライトユニット４０から出射された光が液晶表示装置５０の第１偏光板６に吸収されることを防止することによって、表示画面５０ａの輝度を向上させる。

＜実施形態の特徴＞
本実施形態の光学シート積層体１００は、バックライトユニット４０に組み込まれる。光学シート積層体１００は、第１面２１ａに略逆四角錐状の複数の凹部２２が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シート４３と、突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの延伸方向（以下、プリズム延伸方向ということもある）が互いに直交する一対のプリズムシート４４及び４５とを備える。

ピラミッドシートである拡散シート４３を複数枚重ねて用いる場合、拡散シート４３を形成する際のシートロールからの切り取りロスを低減するためには、各拡散シート４３における凹部２２の配列方向を同じ方向に設定することが好ましい。

本願発明者は、これまでの研究で、拡散シート４３における凹部２２の配列方向と、プリズムシート４４及び４５におけるプリズム延伸方向との角度差を、２０°以上７０°以下、好ましくは、２５°以上３５°以下、又は５５°以上６５°以下に設定することによって、当該角度差が０°近傍又は９０°近傍である場合よりも、輝度が増大する現象を見出している。尚、突条プリズム部４４ｂの延伸方向と突条プリズム部４５ｂの延伸方向とは互いに直交するため、突条プリズム部４４ｂ又は４５ｂの一方の延伸方向が前述の角度差を満たす場合、突条プリズム部４４ｂ又は４５ｂの他方の延伸方向も前述の角度差を満たす。

ところが、凹部２２の配列方向を同一に設定した拡散シート４３を複数枚重ねて、凹部２２の配列方向とプリズム延伸方向との角度差を前述の範囲に設定した場合、輝度が増大する一方で、輝度均一性が低下する場合があることを本願発明者は見出した。

そこで、本願発明者は、複数の拡散シート４３のそれぞれにおける凹部２２の配列方向を変化させながら輝度均一性を評価したところ、凹部２２の配列方向が互いに異なる複数の拡散シート４３を用いることによって、輝度均一性の低下を抑制できる場合があることを見出した。

すなわち、本実施形態の光学シート積層体１００は、以上の知見に基づくものであって、複数の拡散シート４３は、凹部２２の配列方向が互いに異なる少なくとも２つの拡散シート４３を含む。

以上に説明した本実施形態の光学シート積層体１００によると、第１面２１ａに略逆四角錐状の複数の凹部２２が二次元マトリクス状に配列された拡散シート４３を複数枚重ねて用いるため、光源４２から直進してきた光が繰り返し拡散されるので、輝度均一性を向上させることができる。また、凹部２２の配列方向が互いに異なる少なくとも２つの拡散シート４３を用いることにより、輝度均一性をさらに向上させることができる。

本実施形態の光学シート積層体１００において、輝度均一性をより一層向上させるために、複数の拡散シート４３は、第１拡散シート及び第２拡散シートを含み、第２拡散シートにおける凹部２２の配列方向は、第１拡散シートにおける凹部２２の配列方向と少なくとも１０°以上異なることが好ましい。この場合、複数の拡散シート４３は、第３拡散シートをさらに含み、第３拡散シートにおける凹部２２の配列方向は、第１拡散シート及び第２拡散シートにおける凹部２２の配列方向のそれぞれと少なくとも１０°以上異なることがさらに好ましい。具体的には、複数の拡散シート４３における凹部２２の配列方向は、互いに１０°～４５°程度異なってもよい。尚、凹部２２が二次元マトリクス状に配列されることから、２枚の拡散シート４３の間で生じる凹部２２の配列方向の角度差は、最大４５°である。

図５は、本実施形態の光学シート積層体１００における複数（３枚）の拡散シート４３の凹部２２の配列方向の関係の一例を示す。尚、図５では、各拡散シート４３のうち２行２列分の凹部２２の配列を、中心を合わせて示している。図５に示すように、１層目の拡散シート４３（光源４２に最も近い拡散シート４３）における凹部２２が、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸に沿って配置されており、Ｘ軸沿いの配列方向を配列方向Ｄ１とする。この場合、２層目の拡散シート４３における凹部２２の配列方向Ｄ２は、配列方向Ｄ１と異なり、３層目の拡散シート４３における凹部２２の配列方向Ｄ３は、配列方向Ｄ１及びＤ２と異なる。

尚、図５では、３枚の拡散シート４３における凹部２２の配列方向が全て異なる場合を示しているが、これに代えて、３枚の拡散シート４３のうち２枚の拡散シート４３における凹部２２の配列方向が同じであってもよい。

本実施形態の光学シート積層体１００において、複数の拡散シート４３の少なくとも１つにおける凹部２２の配列方向は、プリズムシート４４及び４５のプリズム延伸方向と２０°以上７０°以下異なってもよい。このようにすると、同じ光源、同じ電力、同じ光学シート積層構成で比較して、凹部（逆四角錐）２２の配列方向とプリズム延伸方向との角度差が０°近傍又は９０°近傍である場合よりも、輝度が増大する。従って、バックライトユニット４０において低電力でも高輝度な画面を実現することができる。この場合、凹部２２の配列方向とプリズム延伸方向との交差角度が、２５°以上３５°以下、又は５５°以上６５°以下であると、輝度をより一層増大させることができる。

本実施形態のバックライトユニット４０は、液晶表示装置５０に組み込まれ、光源４２から発せられた光を表示画面５０ａ側に導く。バックライトユニット４０は、表示画面５０ａと光源４２との間に、本実施形態の光学シート積層体１００を備え、複数の拡散シート４３は、光源４２とプリズムシート４４及び４５との間に配置される。

本実施形態のバックライトユニット４０によると、本実施形態の光学シート積層体１００を備えるため、輝度均一性の低下を抑制することができる。

本実施形態のバックライトユニット４０において、光源４２は、複数の拡散シート４３から見て表示画面５０ａの反対側に設けられた反射シート４１の上に配置されてもよい。このようにすると、拡散シート４３と反射シート４１との間での多重反射によって光がさらに拡散されるので、輝度均一性が向上する。

本実施形態のバックライトユニット４０において、光源４２と複数の拡散シート４３との間の距離（正確には、光源４２と、光源４２に最も近い拡散シート４３との間の距離）が５ｍｍ以下であると、バックライトユニット４０を小型化することができる。また、今後の中小型液晶ディスプレイの薄型化をにらみ、光源４２と複数拡散シート４３との距離をより好ましくは２．５ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下、究極的には０ｍｍとしてもよい。

本実施形態の液晶表示装置５０は、本実施形態のバックライトユニット４０と、液晶表示パネル５とを備える。このため、バックライトユニット４０に組み込まれた光学シート積層体１００よって、輝度均一性の低下を抑制することができる。液晶表示装置５０が組み込まれた情報機器（例えばノートパソコンやタブレットなどの携帯情報端末）でも同様の効果を得ることができる。

本実施形態のバックライトユニット４０の製造方法は、液晶表示装置５０に組み込まれ、光源４２から発せられた光を表示画面５０ａ側に導くバックライトユニット４０の製造方法である。本実施形態のバックライトユニット４０の製造方法は、光源４２から見て表示画面５０ａ側に、第１面２１ａに略逆四角錐状の複数の凹部２２が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シート４３を配置する工程と、複数の拡散シート４３から見て表示画面５０ａ側に、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシート４４及び４５を配置する工程とを備える。複数の拡散シート４３を配置する工程では、各拡散シート４３における凹部２２の配列方向を変化させながら輝度均一性を評価し、当該評価結果に基づいて、各拡散シート４３における凹部２２の配列方向を決定する。

本実施形態のバックライトユニット４０の製造方法によると、複数の拡散シート４３を配置する工程で、各拡散シート４３における凹部２２の配列方向を変化させながら輝度均一性を評価した結果に基づいて、各拡散シート４３における凹部２２の配列方向を決定する。このため、輝度均一性が向上するように、各拡散シート４３における凹部２２の配列方向を設定することができる。

（実施例）
以下、実施例について説明する。

実施例の光学シート積層体１００として、厚さ１１０μｍで同じ構造の拡散シート４３を同じ向きに３枚重ねたものの上に、プリズム延伸方向が互いに直交する下側プリズムシート４４及び上側プリズムシート４５を配置したものを用いた。

拡散シート４３は、基材層２１となるポリカーボネートを押し出し成型により加工して、頂角９０°、深さ５０μｍの逆ピラミッド形状の凹部２２をピッチ１００μｍで２次元配列して単層構造で形成した。拡散シート４３は、凹部２２の形成面（第１面２１ａ）が光出射面となるように配置し、凹部２２の形成面（第１面２１ａ）の反対面（第２面２１ｂ）はマット面に加工した。

プリズムシート４４及び４５は、ＰＥＴフィルムからなる基材層４４ａ及び４５ａに、アクリレートからなるＵＶ硬化型アクリル系樹脂を用いて突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂを設けて形成した。下側プリズムシート４４は、総厚さが１４５μｍで、高さ１２μｍ、頂角９４°の突条プリズム部４４ｂをピッチ２５μｍで配列した。上側プリズムシート４５は、総厚さが１２８μｍで、高さ２４μｍ、頂角９３°の突条プリズム部４５ｂをピッチ５１μｍで配列した。

実施例の光学シート積層体１００の下側（拡散シート４３の側）に光源４２を配置し、各拡散シート４３における凹部２２の配列方向を変化させながら、光学シート積層体１００を通過した光の輝度均一性を調べた。

光源４２としては、ピーク波長４５６ｎｍ（半値全幅１９ｎｍ）の青色ＬＥＤ、ピーク波長５３５ｎｍ（半値全幅５３ｎｍ）の緑色ＬＥＤ、及び、ピーク波長６３１ｎｍ（半値全幅１０ｎｍ）の赤色ＬＥＤがそれぞれ８．４ｍｍピッチで２次元的に交互に複数配置された白色ＬＥＤアレイ光源を用いた。

輝度均一性評価の初期状態として、図６に示すように、拡散シート４３は、凹部２２の配列方向の１つを基準方向（Ｘ軸方向）に一致させて（配置角０°で）配置し、下側プリズムシート４４は、突条プリズム部４４ｂの延伸方向をＸ軸に対して反時計回りに１００°回転させて（配置角１００°で）配置し、上側プリズムシート４５は、突条プリズム部４５ｂの延伸方向をＸ軸に対して反時計回りに１０°回転させて（配置角１０°で）配置した。

続いて、前記初期状態から、３枚の拡散シート（逆ピラミッドシート）４３の配置角（Ｘ軸に対して凹部２２の配列方向が反時計回りになす角度）をいろいろ変化させて、輝度均一性を評価した。

また、比較例として、異なる３種類の拡散シート４３を用意し、各種類の拡散シート４３を凹部２２の配列方向を合わせて２枚重ねて、同様の輝度均一性評価を行った。このうち１種類の拡散シート４３については、他の実施例として、２枚の拡散シート４３における凹部２２の配列方向を４５°相違させた。

具体的には、輝度均一性評価は、以下の手順で実施した。ます、光源４２（ＬＥＤアレイ）の上に、実施例や比較例の光学シート積層体１００を配置し、さらにその上にシート類の浮きを抑えるために透明ガラス板を載せて、トプコンテクノハウス社製の２次元色彩輝度計ＵＡ－２００を用いて、鉛直方向上向き（ＬＥＤアレイからガラス板に向かう方向）の輝度を３３ｍｍ四方の範囲について測定した。続いて、得られた二次元輝度分布画像に対して、個々のＬＥＤの発光強度バラツキに対する補正を行い、異物等に起因する輝点・暗点ノイズを抑えるためのフィルタリング処理を行った後、全画素の輝度について平均値及び標準偏差を算出した。最後に、「輝度均一性＝平均値／標準偏差」と定義し、輝度均一性を評価した。

以上に説明した輝度均一性の評価結果を図７に示す。図７は、実施例に係る光学シート積層体１００における各拡散シート４３の凹部２２の配列方向と輝度均一性との関係を示している。尚、図７において、横軸の角度表示は、拡散シート４３の２枚構成については、「光源側の拡散シートの配置角」／「プリズムシート側の拡散シートの配置角」を示し、拡散シート４３の３枚構成については、「光源側の拡散シートの配置角」／「中間の拡散シートの配置角」／「プリズムシート側の拡散シートの配置角」を示している。

図７に示すように、拡散シート４３の３枚構成については、例えば、０°／６０°／３０°、３０°／６０°／０°、６０°／３０°／０°の場合に、０°／０°／０°の場合と同程度の輝度均一性を達成できた。その他の場合も、０°／０°／０°の場合と比べて、１０％を超えるような輝度均一性の低下は無かった。一方、実施例では、配置角が大きい拡散シート４３を含むことにより、前述のプリズム延伸方向との角度差に起因する輝度増大効果を得ることができる点で、０°／０°／０°の場合よりも優れている。拡散シート４３の２枚構成（図７の二段構成Ｃ）についても、例えば、４５°／０°、０°／４５°の場合に、０°／０°の場合と同程度の輝度均一性が得られており、輝度増大効果を考慮すれば、０°／０°の場合よりも優れている。

（その他の実施形態）
前記実施形態（実施例を含む。以下同じ。）では、複数の拡散シート４３とプリズムシート４４及び４５とから光学シート積層体１００を構成した。しかし、光学シート積層体１００は、その他の光学シートをさらに含んでいてもよい。

また、前記実施形態では、光学シート積層体１００に含まれる拡散シート４３の第１面２１ａに設ける凹部２２の逆多角錐形状を逆四角錐としたが、これに代えて、二次元配置可能な他の形状、例えば逆三角錐や逆六角錐としてもよい。或いは、二次元配置可能な凹部２２に代えて、突条プリズム部等の突起列を設けてもよい。また、拡散シート４３の第２面２１ｂは、平坦面（鏡面）又はエンボス加工面としたが、拡散シート４３の第２面２１ｂに、二次元配置可能な逆多角錐形状の凹部や、突条プリズム部等の突起列を設けてもよい。

以上、本開示についての実施形態を説明したが、本開示は前述の実施形態のみに限定されず、開示の範囲内で種々の変更が可能である。すなわち、前述の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

１ ＴＦＴ基板
２ ＣＦ基板
３ 液晶層
５ 液晶表示パネル
６ 第１偏光板
７ 第２偏光板
２１ 基材層
２１ａ 第１面
２１ｂ 第２面
２２ 凹部
４０ バックライトユニット
４１ 反射シート
４２ 光源
４３ 拡散シート
４４ 下側プリズムシート
４４ａ 基材層
４４ｂ 突条プリズム部
４５ 上側プリズムシート
４５ａ 基材層
４５ｂ 突条プリズム部
５０ 液晶表示装置
５０ａ 表示画面
１００ 光学シート積層体
１１１ 稜線
１１２ 凹部中心（逆ピラミッド頂点）

Claims (10)

1. バックライトユニットに組み込まれる光学シート積層体であって、
   少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シートと、
   プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシートと
   を備え、
   前記複数の拡散シートは、前記複数の凹部の配列方向が互いに異なる少なくとも２つの拡散シートを含む
   光学シート積層体。
2. 前記複数の拡散シートは、第１拡散シート及び第２拡散シートを含み、
   前記第２拡散シートにおける前記複数の凹部の配列方向は、前記第１拡散シートにおける前記複数の凹部の配列方向と１０°以上異なる
   請求項１に記載の光学シート積層体。
3. 前記複数の拡散シートは、第３拡散シートをさらに含み、
   前記第３拡散シートにおける前記複数の凹部の配列方向は、前記第１拡散シート及び前記第２拡散シートにおける前記複数の凹部の配列方向のそれぞれと１０°以上異なる
   請求項２に記載の光学シート積層体。
4. 前記複数の拡散シートの少なくとも１つにおける前記複数の凹部の配列方向は、前記プリズム延伸方向と２０°以上７０°以下異なる
   請求項１～３のいずれか１項に記載の光学シート積層体。
5. 液晶表示装置に組み込まれ、光源から発せられた光を表示画面側に導くバックライトユニットであって、
   前記表示画面と前記光源との間に、請求項１～４のいずれか１項の光学シート積層体を備え、
   前記複数の拡散シートは、前記光源と前記一対のプリズムシートとの間に配置される
   バックライトユニット。
6. 前記光源は、前記複数の拡散シートから見て前記表示画面の反対側に設けられた反射シートの上に配置される
   請求項５に記載のバックライトユニット。
7. 前記光源と前記複数の拡散シートとの間の距離は、５ｍｍ以下である
   請求項５又は６に記載のバックライトユニット。
8. 請求項５～７のいずれか１項に記載のバックライトユニットと、
   液晶表示パネルとを備える
   液晶表示装置。
9. 請求項８に記載の液晶表示装置を備える情報機器。
10. 液晶表示装置に組み込まれ、光源から発せられた光を表示画面側に導くバックライトユニットの製造方法であって、
    前記光源から見て前記表示画面側に、少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が二次元マトリクス状に配列された複数の拡散シートを配置する工程と、
    前記複数の拡散シートから見て前記表示画面側に、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシートを配置する工程とを備え、
    前記複数の拡散シートを配置する工程では、前記複数の拡散シートのそれぞれにおける前記複数の凹部の配列方向を変化させながら輝度均一性を評価し、当該評価結果に基づいて、前記複数の拡散シートのそれぞれにおける前記複数の凹部の配列方向を決定する
    バックライトユニットの製造方法。

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