JP3942879B2 - 光学シートの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば液晶表示装置のバックライトで使用されるのに適した光学シート及びその製造方法、及び光学シートを有する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は液晶パネルとバックライトとを含む。バックライトとして、サイドライト式バックライトと直下ライト式バックライトとがある。サイドライト式バックライトは、導光板と、導光板のサイドに配置された光源とを含み、薄型の液晶表示装置を実現することができるという利点がある。直下ライト式バックライトは、液晶表示装置に向かって光を照射する光源を含み、高輝度の液晶表示装置を実現できるという利点がある。ただし、直下ライト式バックライトは、薄型で低消費電力の液晶表示装置を実現することは難しく、また、輝度むらがでやすい問題があるため、最近ではサイドライト式バックライトが多く使用されている。
【０００３】
光学シートがバックライトと液晶パネルとの間に配置される。バックライトから出射された光は液晶パネルに対して斜めに進む光の成分を多く含むため、光学シートはバックライトから液晶パネルに対して垂直に進む光の成分を多く含むように光の輝度分布を調整する。光学シートは、大別して出射角度範囲を制限する配光制限シートと、散乱シートとを含む。
【０００４】
図２０（Ａ）は散乱シート１を示し、図２０（Ｂ）は配光制限シートの例としてプリズムシート２を示す図である。散乱シート１は表面に微小な凹凸をスタンプしたり、内部にビーズ等の拡散材を混入させたりして、入射光を散乱させ、入射光の指向性を弱める機能をもつ。プリズムシート２は多数のプリズムを形成した透明なシートである。プリズムシート２はプリズムシート２の法線に対して大きな角度でプリズムシート２へ入射した光線をプリズムシート２の法線に対して小さな角度でプリズムシート２から出射させる。従って、プリズムシート２の先にある液晶パネルの観視者は液晶パネルを正面からよく見ることができる。
【０００５】
しかし、所定の角度範囲外の光、例えばプリズムシート２の法線に沿ってプリズムシート２へ入射した光線は、プリズムで反射されてバックライト側へ戻るため、使用される光量が低下する。このように、プリズムシート２は、斜め方向の角度で入射する光線を正面方向及び正面に近い方向の角度で出射するようにするのには有効であるが、出射角度範囲以外の光線の量は急激に低下するので、単独で使用されること少なく、従来は、プリズムシート２と散乱シート１とを組み合わせて、法線方向の角度で出射する光線が最も多く、そして、法線方向から角度が大きくなるにつれて出射する光線が漸減するようにブロードな輝度分布をもつようにしている。
【０００６】
また、株式会社明拓システムのエッジライト（特開平５−１８１１３４号公報）がある。この公報は光透過性のインキの中に乱反射物質を封入したカプセル状のビーズを混入し、所定のパターンの乱反射面を有するエッジライトパネルの構成を開示している。ここでは、所定のパターンが有する乱反射作用により、導光板の中を進んでいる光を液晶パネル側へ取り出している。この構成では、導光板から効率よく光を取り出す作用はあるものの、配光特性を制御する作用はない。従って、このエッジライトは、散乱シートや配光制限シートと積層して使用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の光学シートは複数のシートを積層してなるものであった。このため、シート自体のコストに加え、組立工数、シート間へのゴミの混入による歩留りの低下がある。また、プリズムシートは、微細なレンズを精度よく作る必要があることから、プリズムシートの製造コストが高い。また、プリズムシート自体には光吸収性はないが、導光板方向に戻された光線は、反射ミラーや、光源や、筐体フレーム等により吸収され、光の利用効率が低下する。
【０００８】
導光板の上又は下に微小なプリズム面を形成することにより配光を制御し、配光シートを削減する試みもある。しかし、上記配光制限シートの場合と同じく、プリズムを精度よく作りこむ必要があり、精度とコストの両立が難しく、限られた分野で使用されるのみであった。
【０００９】
従って、形状マージンが大きく、配光制御性が高く、かつ、急激な光量変化の発生しにくい光学シートが求められた。この要求を満足するため、本願の先願である特願平２００１−０１２３３３号は、所定の拡散作用を有する散乱材又は拡散材を含む微細な突起を所定の間隔で配置してなる光学シートを提案した。この光学シートは、シート面に対して斜め方向に入射する光を法線方向に進む光に変換し、配光性及び集光性を向上することができた。
【００１０】
この光学シートの作用においては、２つの隣接する突起の間にある谷から射出された光が突起で散乱及び反射され、最終的に突起で遮られなかった光が光学シートから出射する。そこで、２つの隣接する突起の間にある谷が十分に広い幅を有し、かつ突起がシート面に対してできるだけ垂直に立っているのが望ましい。突起の高さは比較的に高い。また、この光学シートでは、突起は多量の（例えば重量比数１０％の）拡散材を含むが、突起の基部が、突起の先端部と同量の散乱材又は拡散材を含むと、光が２つの隣接する突起の間にある谷から意図したように出射できなくなり、所望の効果が得られない。従って、本発明は拡散材をもった突起を含む光学シートをさらに改善しようとするものである。
【００１１】
また、この光学シートは、透明な樹脂にビーズ等の散乱材又は拡散材を混入してなるインキを型に塗布し、このインキをベースシートに転写して突起を得ている。しかし、突起は多量の拡散材を含むので、インキの粘度が非常に高く、且つ突起の高さは比較的に高いので、突起を有する光学シートの製造は難しかった。本発明は上記した光学シートをさらに効率的に製造しようとするものである。
【００１２】
本発明の目的は、配光制御性が高く、かつ、ブロードな集光特性を有する光学シート及びその製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による光学シートは、一方の側に向いた散乱性を有する複数の突起を備え、上記突起は、隣接する２つの突起の間に谷が形成され、該谷の底部に、光が上記突起に接触することなく上記谷に直接に出射する開口幅を有し且つ上記突起に衝突もしくは入射して散乱されて上記突起の側面から出射された光の一部は隣接する突起に接触することなく出射される一方で、上記突起に衝突もしくは入射して散乱されて上記突起の側面から出射された光の一部は他の突起に入射してさらに散乱されて上記突起の側面から出射されるように一平面上に間隔をあけて配置されているとともに、千鳥状のパターンに配列されており、上記千鳥状のパターンの縦ピッチは、横ピッチよりも細かく、縦方向の配光範囲が横方向の配光範囲よりも狭いことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明による上記光学シートにおいて、上記谷は２対の突起によってぴったりと囲まれていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明による上記光学シートにおいて、各突起は基部と先端部とを有し、該突起の先端部は、透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ１％で混合された拡散材とを含む樹脂材料からなり、該突起の基部は、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ２％で混合された拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、且つ、Ｎ１＞Ｎ２であり、Ｎ２は０を含むことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明による上記光学シートにおいて、各突起は基部と先端部とを有し、該突起の先端部は、透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ１％で混合された拡散材とを含む樹脂材料からなり、該突起の基部は、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ２％で混合された拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、且つ、Ｎ１＞Ｎ２であり、Ｎ２は０を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明による上記光学シートにおいて、上記ベースシートは、透明ガラス、透明樹脂層、及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ４％で混合された拡散材とを含む樹脂層の一つからなり、且つ、Ｎ１＞Ｎ４であり、Ｎ４は０を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明による光学シートの製造方法は、一方の側に向いた散乱性を有する複数の突起を備え、上記突起は、隣接する２つの突起の間に谷が形成され、該谷の底部に、光が上記突起に接触することなく上記谷に直接に出射する開口幅を有し且つ上記突起に衝突もしくは入射して散乱されて上記突起の側面から出射された光の一部は隣接する突起に接触することなく出射される一方で、上記突起に衝突もしくは入射して散乱されて上記突起の側面から出射された光の一部は他の突起に入射してさらに散乱されて上記突起の側面から出射されるように一平面上に間隔をあけて配置された光学シートの製造方法であって、ほぼ直角の底をもち且つ２つの隣接する穴の間の表面壁部分は湾曲して形成された複数の穴を有する型に拡散材が混合された第１のインキを塗布する工程と、該穴に第１のインキが充填された状態で該型の穴からはみ出した第１のインキを取り去るとともに上記第１のインキの表面が上記型の表面壁部分よりも低い位置になるように該型の穴に充填された第１のインキの一部をかきとる工程と、該型に第２のインキを塗布する工程と、該第１のインキ及び該第２のインキをベースシートに転写する工程とを備え、該第１のインキは、透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ１％で混合された拡散材とを含む樹脂材料からなり、該第２のインキは、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ２％で混合された 拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、且つ、Ｎ１＞Ｎ２であり、Ｎ２は０を含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明による上記光学シートの製造方法において、上記第１のインキの硬化収縮率は、第２のインキの硬化収縮率よりも大きいことを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明による上記光学シートの製造方法において、上記型の穴からはみ出した第１のインキを取り去るとともに上記型の穴に充填された第１のインキの一部をかきとる工程は、上記型の穴からはみ出した第１のインキを取り去る工程と、上記第１のインキを硬化させる工程と、硬化させた第１のインキの一部をかきとる工程とを含むことを特徴とする。
【００２１】
上記各構成によれば、配光制御性が高く、かつ、ブロードな集光特性を有する光学シートを得ることができる。
【００２２】
また、本発明による液晶表示装置は、少なくとも液晶パネルと、バックライトと、該液晶パネルと該バックライトとの間に配置された、一平面上に間隔をあけて配置され且つ散乱性を有する複数の突起を有する、本発明にかかる上記光学シートとを備えていることを特徴とする。また、本発明による上記液晶表示装置は、上記液晶パネルと光学シートとの間に配置された偏光制御シートを備えていることを特徴とする。この液晶表示装置は光の利用効率が高い。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施例に係わる光学シート及びバックライトを含む液晶表示装置の一例を示す図である。液晶表示装置１０は、サイドライト式バックライト１２と、液晶パネル１４とを含む。液晶パネル１４は偏向子を含む。
【００２５】
バックライト１２は、導光板１６と、導光板１６のサイドに配置された光源１８と、導光板１６の下側（液晶パネル１４から遠い側）に配置される反射板２０と、導光板１６の上側（液晶パネル１４に近い側）に配置される光学シート２２とを含む。光源１８は、冷陰極蛍光管、熱陰極蛍光管、ＥＬ素子、ＬＥＤ素子等の発光管と、リフレクタとからなる。さらに、導光板１６の下面には散乱ドットが形成されている。光源１８から出射した光は導光板１６に入射し、導光板１６内を全反射して伝播する。一部の光が散乱ドットで散乱して反射板２０で反射され、導光板１６から出射する。導光板１６から出射した光は光学シート２２を通って液晶パネル１４に入射する。
【００２６】
図２は本発明の実施例に係わる光学シート及びバックライトを含む液晶表示装置の他の一例を示す図である。液晶表示装置１０は、直下ライト式バックライト１２ａと、液晶パネル１４とを含む。液晶パネル１４は偏向子を含む。バックライト１２ａは、液晶パネル１４の下側に配置される複数の発光管２４と、リフレクタ２６と、発光管２４と液晶パネル１４との間に配置される光学シート２２とを含む。
【００２７】
図３から図６は図１及び図２の光学シート２２の例を示す図である。図３から図６において、光学シート２２は、透明な樹脂からなるベースシート３０と、ベースシート３０に間隔をあけて配置され且つ散乱性を有する複数の突起３２とを備える。隣接する２つの突起３２の間には谷３４が形成される。各突起３２は基部３２ａと先端部３２ｂとを有する。基部３２ａは谷３４の底部３４ａに隣接する部分のことを言い、先端部３２ｂは突起３２の先端面を含むかなり大きな部分のことを言うものとする。突起３２の基部３２ａの高さは、後で説明する基部３２ａの丸みの程度によって決められるが、例として、突起３２の高さの３０パーセント以内にする。
【００２８】
各突起３２は基本的には透明な樹脂と、この透明な樹脂に混合された多量（例えば重量比１０〜５０％）の拡散材３６とを含む樹脂材料からなる。透明樹脂はアクリル系の樹脂や、ＰＣ樹脂など基本的に光吸収の非常に少ない樹脂を用いる。拡散材３６としてはＴｉｏ２やシリカなど、光吸収の非常に少ない材料を用いる。
【００２９】
本発明の一つの特徴は、突起３２の縦断面形状にある。すなわち、図３、図４、図５において、突起３２の先端面とこの先端面に隣接する側面との間の境界部３８はほぼ直角に形成され、実質的に丸みがない、あるいは小さな曲率の曲線で形成されている。一方、突起３２と谷３４の底部３４ａとの間の境界部４０（基部３２ａに相当する）は、丸みがあり、ある程度の大きな曲率の曲線で形成されている。つまり、境界部４０は、境界部３８より大きな曲率の曲線で形成されている。
【００３０】
図６においては、突起３２の縦断面形状において、突起３２は背の高い矩形状に形成されている。突起３２はこのように背の高い矩形状に形成されるのが望ましいが、多量の拡散材３６を含む突起３２をそのような形状に形成するのは難しい。図３、図４、図５に示されるように、突起３２の先端側は矩形状に形成され、突起３２の基部３２ａの部分は丸みをもつ形状に突起３２を形成するのが好適である。
【００３１】
例えば、突起３２をもつ光学シート２２をフォトリソグラフィで製造された型を使用して製造する場合、型に設けた穴に突起３２の材料であるインキを充填し、型の穴の内部のインキをベースシート３０に転写する。型の穴が正確に矩形の断面形状に形成されるならば、図６に示した形状の突起３２を形成することができる。しかし、一般には、型の穴は正確に矩形の断面形状に形成されず、型の穴の底が丸みを帯びた形状になりやすい。その場合、その型を使用して製造された突起３２の先端部の形状が丸くなる。本願の発明では、突起３２の基部３２ａの部分を丸みをもつ形状に形成するものである。
【００３２】
さらに、上記したように、各突起３２は基本的には多量の拡散材３６を含む樹脂材料で形成される。しかし、本発明の一つの特徴においては、突起３２の先端部３２ｂは多量の拡散材３６を含むが、突起の基部３２ａは拡散材３６を含まず、透明樹脂材料のみで構成される。あるいは、突起の基部３２ａは少量の拡散材３６を含んでもよい。すなわち、図４、図５、図６においては、突起３２の先端部３２ｂは、透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ１％で混合された拡散材とを含む樹脂材料からなり、突起３２の基部３２ａは、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ２％で混合された拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、この場合、Ｎ１＞Ｎ２であり、Ｎ２は０を含む。例として、Ｎ１＝１０〜５０％、Ｎ２＝０．１％以下（Ｔｉｏ２の場合）であるが、これに限るものではない。
【００３３】
図４及び図５に示される光学シート２２はこれらの２つの特徴を含んでいる。さらに、図５においては、突起３２とベースシート３０との間に樹脂層４２が設けられている。この樹脂層４２は、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ３％で混合された拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、この場合、Ｎ１＞Ｎ３であり、Ｎ３は０を含む。透明樹脂はアクリル系の樹脂や、ＰＣ樹脂など基本的に光吸収の非常に少ない樹脂を用いる。また、ベースシート３０は、透明ガラス、ＰＥＴやアクリルシートなどの透明樹脂層、及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ４％で混合された拡散材とを含む樹脂層の一つからなり、この場合、Ｎ１＞Ｎ４であり、Ｎ４は０を含む。Ｎ３及びＮ４はＮ２に準じて定められる。
【００３４】
図７は光学シート２２の突起３２の配列の例を示す図であり、（Ａ）は光学シート２２の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線VII −VII に沿った断面図である。図７においては、突起３２は千鳥状のパターンで配列され、突起３２の先端面は正方形である。谷３４は２対の突起３２によってぴったりと囲まれている。この場合、千鳥状のパターンの縦横の比率は任意であるが、例えば、垂直方向と水平方向で配光特性を変えたい場合には、縦横の比率を変えるとよい。縦ピッチが横ピッチよりも細かい場合、縦方向の配光範囲を狭くすることができる。
【００３５】
図８（Ａ）は光学シート２２の突起３２の配列の例を示す図である。突起３２は長いストライプ状に形成され、互いに平行に並んでいる。谷３４は２つの突起３２の間に形成される。この場合、突起が延びている方向には配光作用が働かない。従って、一方向のみに配光作用をもたせたいときに有効な構造である。
【００３６】
図８（Ｂ）は光学シート２２の突起３２の配列の例を示す図である。突起３２は縦横に交差するストライプ状に延びる。この場合、突起３２の散乱性を大きくし、光が実質的に突起３２の側面において散乱反射するようにするのが好ましい。
【００３７】
図９は光学シート２２の作用を説明する図である。図１０はバックライトの導光板を出射する光及び光学シートを出射する光の配光特性を示す図である。図９において、光源１８（図１）から出射した光は導光板１６に入射し、導光板１６内を伝播する。一部の光が散乱ドットで散乱して反射板２０で反射され、導光板１６から出射する。導光板１６から出射した光は光学シート２２を通って液晶パネル１４に入射する。
【００３８】
光学シート２２においては、光がベースシート３０に入射する。ベースシート３０が透明な場合には、光はベースシート３０をそのまま透過する。ベースシート３０に拡散材が混合されている場合には、光は拡散材で散乱作用を受けながらベースシート３０を透過する。図１０においては、配光特性は、導光板１６の法線に対する角度と輝度との関係で示されている。図１０の曲線Ａに示されるように、バックライトの出射光は大きな角度で出射する光の成分が多い散乱光である。ベースシート３０及び光学シート２２の突起３２の基部３２ａが少しの拡散材を含む場合には、バックライトの出射光は幾らか散乱作用を受け、図１０の曲線Ｂに示されるように、配光特性は平坦化される。図１０の曲線Ｃは、光学シート２２から出射する光の配光特性を示している。
【００３９】
光はベースシート３０から突起３２及び谷３４に向かって進む。ベースシート３０から谷３４へ出射する光の一部は、隣接する突起３２に接触することなく所定の角度範囲α内を液晶パネル１４に向かって進む。ベースシート３０から谷３４へ出射する光の他の一部は、角度範囲αよりも大きな角度で進み、突起３２の側面に入射する。突起３２の側面に入射した光は突起３２の内部及び側面の拡散材３６に衝突して散乱される。
【００４０】
拡散材３６で散乱された光は多くの方向の光の成分として突起３２の側面から出射する。突起３２の側面から出射する光の一部は隣接する突起３２に接触することなく光学シート２２の法線方向に対して比較的に小さな角度で液晶パネル１４に向かう。一方、突起３２の側面から出射した光の他の一部は、法線方向に対して比較的に大きな角度で進み、他の突起３２に入射してさらに散乱される。このようにして、散乱と出射を繰り返しながら、出射光は次第に指向性を与えられ、法線方向に対して比較的に小さな角度をなす光の成分が液晶パネル１４に向かうようになる。よって、図１０の曲線Ｃに示されるように、法線方向に対して比較的に小さな角度で出射する光量が多くなり、そして、法線方向に対する角度が大きくなるにつれて光量が漸減するようにブロードな輝度分布を得ることができる。
【００４１】
突起３２の先端部３２ｂにおいては、多量の拡散材３６が含まれ、後方散乱が生じるほどの散乱作用がある。そして、突起３２が高いので、突起３２を伝播して、突起３２の先端面から出射する光の量は比較的に少ない。従って、本発明において、液晶パネル１４の法線方向に対して比較的に小さな角度をなして出射する光の量は、主としてベースシート３０から谷３４へ直接に出射する光の量に依存する。このためには、谷３４の底部３４ａの幅Ｐがある程度大きいことが望ましい。このように光が直接に出射する幅Ｐを開口幅と言う。しかし、この光学シート２２の特性は、拡散材３６の種類及び混合量、並びに突起３２の高さ及びピッチによって決まるので、開口幅Ｐを簡単に大きくすることはできない。
【００４２】
図３から図５に示したように、突起３２の基部３２ａの部分が丸みをもつ形状の突起３２の場合には、開口幅は図３にＱで示すように小さくなる。
【００４３】
これに対して、図４及び図５に示したように、突起３２の基部３２ａが拡散材３６がないか又は少量の拡散材３６しか混合されていない場合には、突起３２の基部３２ａにおける散乱作用は突起３２の先端部３２ｂにおける散乱作用ほど大きくない。従って、突起３２の基部３２ａにおいては、散乱が生じてもなお、多くの光はベースシート３０から液晶パネル１４に向かう方向に進む。つまり、突起３２の基部３２ａの側面から出射した光は、ベースシート３０から谷３４へ直接に出射する光と同様に、液晶パネル１４の法線方向に対して比較的に小さな角度をなして出射する光の成分を多く含む。従って、この場合には、図４に示されるように、あたかも開口幅が突起３２の基部３２ａの上部で定められるＲになったのと同様の効果が生じる。従って、谷３４が丸みをおびた形状であっても、突起３２は概ね垂直に存在しているように作用する。
【００４４】
図１１は光学シート２２の製造装置５０の一例を示す図である。（Ａ）は製造装置を示し、（Ｂ）はスタンパロールの表面の型を示し、（Ｃ）は製造された光学シートを示す。製造装置５０は、スタンパロール５２を含む。スタンパロール５２の表面には複数の穴を形成した型５２ａが設けられている。（Ｂ）はスタンパロール５２の表面の型５２ａを示し、この型５２ａの穴５４はほぼ直角の底をもち且つ型５２ａの２つの隣接する穴５４の間の表面壁部分５６は丸く形成されている。型５２ａは、フォトリソグラフィと、Ｎｉ電鋳とによって製造された金型をロール化したものである。
【００４５】
第１のインキ（突起３２を形成するための拡散材を混合した樹脂と有機溶剤の混合物）を塗布するためのインキ塗布装置５８と、インキ塗り込みロール６０と、スキージ６２と、ＵＶ照射装置６４とが、スタンパロール５２のまわりに配置される。ＵＶ照射装置６４は、容器に収容されたＵＶランプ６４ａと、容器の一部を構成するリフレクタ６４ｂと、ＵＶ照射口６４ｃとを有する。さらに、ベースシート３０を供給するためのベースシートロール６６を支持する支持手段と、製造された光学シート２２の巻き取りロール６８を支持する支持手段と、シート搬送ガイドロール７０とが設けられる。
【００４６】
インキ塗布装置５８は第１のインキを穴５４を含むスタンパロール５２の表面に塗布し、インキ塗り込みロール６０は第１のインキをスタンパロール５２の表面の穴５４にきれいに塗り込む。スキージ６２はスタンパロール５２の表面にあふれた不要なインキをかきとる。スタンパロール５２の表面の穴５４の第１のインキはベースシート３０に転写され、ＵＶ照射装置６４は第１のインキを硬化させる（この場合、ＵＶ硬化樹脂が使用される）。こうして、（Ｃ）に示す光学シート２２が製造される。この光学シート２２は、図３に示したものと同様であり、先端部分が急峻で、谷部分が丸みがある凸凹形状になる。
【００４７】
図１２は光学シート２２の製造装置５０の他の一例を示す図である。（Ａ）は製造装置を示し、（Ｂ）はスタンパロールの表面の型を示し、（Ｃ）は製造された光学シートを示し、（Ｄ）は製造された光学シートの他の例を示す。図１１の例と同様に、製造装置５０は、スタンパロール５２と、第１のインキを塗布するための第１のインキ塗布装置５８と、インキ塗り込みロール６０と、第１のスキージ６２と、ＵＶ照射装置６４とを含む。さらに、この例では、第１のスキージ６２の後に、第２のインキを塗布するための第２のインキ塗布装置７２と、第２のスキージ７４とが設けられる。
【００４８】
第１のインキ塗布装置５８は第１のインキを穴５４を含むスタンパロール５２の表面に塗布し、インキ塗り込みロール６０は第１のインキをスタンパロール５２の表面の穴５４にきれいに塗り込む。第１のスキージ６２はスタンパロール５２の表面にあふれた不要なインキをかきとる。そこで、第２のインキ塗布装置７２が第２のインキをスタンパロール５２の表面に塗布し、第２のスキージ７４がスタンパロール５２の表面にあふれた不要なインキをかきとる。スタンパロール５２の表面及びその穴５４の第１及び第２のインキはベースシート３０に転写され、ＵＶ照射装置６４は第１及び第２のインキを硬化させる。こうして、（Ｃ）又は（Ｄ）に示す光学シート２２が製造される。この光学シート２２は、先端部分が急峻で、谷部分が丸みがある凸凹形状になる。第２のインキは、透明樹脂か、又は透明樹脂に少量の拡散材を混合したものを用いる。
【００４９】
図１１の例では、型５２ａの表面（表面壁部分５６）すれすれに第１のインキをかきとった状態で、穴５４内の第１のインキをベースシート３０に転写すると、第１のインキがベースシート３０に十分に密着できなかったり、接触しない状態が生じる可能性があった。図１２例では、第２のインキ塗布装置７２と、第２のスキージ７４とを設けて、第２のインキを塗布することにより、第２のインキが型５２ａの表面（表面壁部分５６）とベースシート３０との隙間を埋め、接着剤として作用し、確実で十分な密着性をもたせることができる。
【００５０】
図１２（Ｃ）は、第１のスキージ６２で型５２ａの表面すれすれに第１のインキをスキージングした後に、第２のインキを塗布した場合を示し、第２のインキからなる樹脂層４３が突起３２とベースシート３０との間に形成されている。
【００５１】
図１２（Ｄ）は、第１のスキージ６２で型５２ａの表面をより強くスキージングし、穴５４内の第１のインキを若干取り去った後に、第２のインキを塗布した場合を示す。この場合、穴５４内において、第１のインキの表面は型５２ａの表面（表面壁部分５６）よりも低い位置になっている。従って、第２のインキは突起３２とベースシート３０との間に形成された樹脂層４となるとともに、第２のインキの一部は穴５４内の第１のインキの上の空間内に入りこむ。この場合、図４又は図５に示されるように、突起３２の基部３２ａが拡散材３６の無い又は少量の拡散材３６が混合された透明樹脂で形成されることになる。なお、穴５４からはみ出した第１のインキを取り去る際に、穴の５４深さの０〜３０％まで第１のインキをかきとるのが好ましい。
【００５２】
図１２の変形例として、型５２ａの穴５４及び表面壁部分５６の形状は、丸みの大きい谷３４を製造するのに適したものに限らず、図６に示した丸みのない谷３４を製造するのに適したものとすることもできる。
【００５３】
図１３は光学シート２２の製造装置５０の他の一例を示す図である。（Ａ）は製造装置を示し、（Ｂ）はスタンパロールの表面の型を示し、（Ｃ）は製造された光学シートを示す。図１２の例と同様に、製造装置５０は、スタンパロール５２と、第１のインキを塗布するための第１のインキ塗布装置５８と、インキ塗り込みロール６０と、第１のスキージ６２と、第２のインキを塗布するための第２のインキ塗布装置７２と、第２のスキージ７４と、第１のＵＶ照射装置６４とを含む。さらに、この例では、第１のスキージ６２と第２のインキ塗布装置７２との間に、第２のＵＶ照射装置７６と、インキ除去装置７８とが設けられる。
【００５４】
第１のインキ塗布装置５８は第１のインキを穴５４を含むスタンパロール５２の表面に塗布し、インキ塗り込みロール６０は第１のインキをスタンパロール５２の表面の穴５４にきれいに塗り込む。第１のスキージ６２はスタンパロール５２の表面にあふれた不要なインキをかきとる。そこで、第２のＵＶ照射装置７６が第１のインキを硬化させ、インキ除去装置７８がスタンパロール５２の表面及びその穴５４の第１のインキの一部を除去する。それから、第２のインキ塗布装置７２が第２のインキをスタンパロール５２の表面に塗布し、第２のスキージ７４がスタンパロール５２の表面にあふれた不要なインキをかきとる。スタンパロール５２の表面及びその穴５４の第１及び第２のインキはベースシート３０に転写され、第１のＵＶ照射装置６４は第１及び第２のインキを硬化させる。こうして、（Ｃ）に示す光学シート２２が製造される。この光学シート２２は、先端部分が急峻で、谷部分が丸みがある凸凹形状になる。第２のインキは、透明樹脂か、又は透明樹脂に少量の拡散材を混合したものを用いる。
【００５５】
図１２（Ｄ）の例では、第１のスキージ６２で型５２ａの表面を強くスキージングし、穴５４内の第１のインキを若干取り去っている。しかし、液体状態のインキをスキージングによって穴５４からかきだすのは難しいことがある。そこで、図１３では、そこで、第２のＵＶ照射装置７６によって第１のインキを硬化させた後で、インキ除去装置７８によって穴５４の第１のインキの一部を除去すると、第１のインキの一部を容易に除去することができた。インキ除去装置７８は型を傷つけない堅さのへら又は面で型をこするように構成される。このとき、インキに用いる樹脂に対して溶解度の弱い溶剤を型につけて型をこすってインキを除去してもよい。これにより、インキ除去が容易になる。
【００５６】
図１４及び図１５は突起３２を形成する樹脂の例を説明する図である。図１４は透明樹脂層４３の無い場合、図１５は透明樹脂層４３のある場合をそれぞれ示す。突起３２がＵＶ硬化性樹脂で構成される例においては、拡散材入り樹脂のＵＶ照射によって硬化するときの収縮率が、大きい樹脂を用いた場合、型５２ａと突起３２との間に隙間が生じて、離型が良好に行える。また、図１５において、拡散材入り樹脂のＵＶ硬化時の収縮率が、もう１つの樹脂層４３の透明樹脂のＵＶ硬化時の収縮率よりも大きく、透明樹脂の方は収縮率が非常に小さいものを使うと、型５２ａと突起３２との間に隙間が生じて、離型しやすくなり、また、拡散材入り樹脂からなる突起３２が載っている透明樹脂層４３はほとんど収縮しないため、ベースシート３０が収縮してそこに載っている突起３２が引っ張られて型５２ａに押しつけられることがなく、このために離型しやすくなる。以上はＵＶ硬化性樹脂で説明したが、これに限るものではなく、熱硬化性樹脂であってもよく、その場合も、熱硬化時の収縮率を上記と同じように考えればよい。なお、熱硬化性樹脂を使用する場合には、図１１から図１３において、ＵＶ照射装置６４，７６の代わりに加熱装置を使用する。
【００５７】
図１６は本発明の他の実施例の液晶表示装置を示す図である。液晶表示装置１０は、サイドライト式バックライト１２と、液晶パネル１４とを含む。液晶パネル１４は偏光子を含み、バックライト１２は、導光板１６と、光源１８と、反射板２０と、光学シート２２とを含む。この光学シート２２はベースシート（図示せず）に間隔をあけて配置され且つ散乱性を有する複数の突起３２を備えたものである。ただし、複数の突起３２が一定の周期で製造できれば、ベースシートは必要ではない。
【００５８】
さらに、偏光制御フィルム８０と、１／４波長板８２とが光学シート２２と液晶パネル１４との間に配置され、ミラー層８４が光学シート２２の上に配置されている。偏光制御フィルム８０は、右回り偏光を透過させ、且つ左回り偏光を反射させるものか、あるいは、左回り偏光を透過させ、且つ右回り偏光を反射させるものである。ミラー層８４はそれぞれ光学シート２２の突起３２の先端面の上に配置されたミラー８４ａを有する。
【００５９】
図１６の液晶表示装置においては、導光板１６から出射した光は光学シート２２を通って偏光制御フィルム８０に入射する。偏光制御フィルム８０に入射した光のうち、右回り偏光（又は左回り偏光）のみが偏光制御フィルム８０を透過し、１／４波長板８２で直線偏光になって液晶パネル１４に入射する。また、左回り偏光（又は右回り偏光）は偏光制御フィルム８０で反射され、その一部はミラー層８４のミラー８４ａで反射され、右回り偏光（又は左回り偏光）となって偏光制御フィルム８０に入射し、偏光制御フィルム８０を透過し、１／４波長板８２で直線偏光になって液晶パネル１４に入射する。このようにして、液晶パネル１４の偏光子によって吸収される光の量が減少し、光の利用率を向上することができる。光学シート２２を透過した光の一部はミラー８４ａによって遮断されるが、光学シート２２においては、突起３２の先端面から出射する光の量は少ないので、問題ない。
【００６０】
図１７は本発明の他の実施例の液晶表示装置を示す図である。図１６の例と同様に、液晶表示装置１０は、サイドライト式バックライト１２と、液晶パネル１４と、光学シート２２とを含む。さらに、偏光制御フィルム８０と、１／４波長板８２とが光学シート２２と液晶パネル１４との間に配置されている。偏光制御フィルム８０は、右回り偏光を透過させ、且つ左回り偏光を反射させるものか、あるいは、左回り偏光を透過させ、且つ右回り偏光を反射させるものである。
【００６１】
図１７の液晶表示装置においては、導光板１６から出射した光は光学シート２２を通って偏光制御フィルム８０に入射する。偏光制御フィルム８０に入射した光のうち、右回り偏光（又は左回り偏光）のみが偏光制御フィルム８０を透過し、１／４波長板８２で直線偏光になって液晶パネル１４に入射する。また、左回り偏光（又は右回り偏光）は偏光制御フィルム８０で反射され、光学シート２２に入射する。光学シート２２の突起３２は高い散乱作用をもち、戻った光の一部は右回り偏光（又は左回り偏光）となって偏光制御フィルム８０に入射し、偏光制御フィルム８０を透過し、１／４波長板８２で直線偏光になって液晶パネル１４に入射する。このようにして、液晶パネル１４の偏光子によって吸収される光の量が減少し、光の利用率を向上することができる。
【００６２】
図１８は本発明の他の実施例の液晶表示装置を示す図である。図１６の例と同様に、液晶表示装置１０は、サイドライト式バックライト１２と、液晶パネル１４と、光学シート２２とを含む。さらに、偏光制御フィルム８６が光学シート２２と液晶パネル１４との間に配置されている。偏光制御フィルム８６は、Ｓ偏光を透過させ、且つＰ偏光を反射させるものか、あるいは、Ｐ偏光を透過させ、且つＳ偏光を反射させるものである。
【００６３】
図１８の液晶表示装置においては、導光板１６から出射した光は光学シート２２を通って偏光制御フィルム８６に入射する。偏光制御フィルム８６に入射した光のうち、Ｓ偏光（又はＰ偏光）のみが偏光制御フィルム８６を透過し、液晶パネル１４に入射する。また、Ｐ偏光（又はＳ偏光）は偏光制御フィルム８６で反射され、光学シート２２に入射する。光学シート２２の突起３２は高い散乱作用をもち、戻った光の一部はＳ偏光（又はＰ偏光）となって偏光制御フィルム８６に入射し、偏光制御フィルム８６を透過し、液晶パネル１４に入射する。このようにして、液晶パネル１４の偏光子によって吸収される光の量が減少し、光の利用率を向上することができる。
【００６４】
図１９は光学シート２２及びミラー層８４を製造する例を示す図である。（Ａ）においては、ミラーシート８４ｂを形成し、（Ｂ）においては、ミラーシート８４ｂに拡散材入り樹脂からなるインキ２２ｂを塗布し、（Ｃ）において、乾燥後、拡散材入り樹脂とミラーシート８４ｂとが重なった状態で穴あけ加工を行う。これによって、ミラー層８４のミラー８４ａがそれぞれ光学シート２２の突起３２の先端面の上に配置された構造が得られる。この構造は図１６の液晶表示装置で使用されることができる。
【００６５】
以上のように、上記実施例による光学シートは、間隔をあけて配置され且つ一方の側に向いた散乱性を有する複数の突起とを備え、隣接する２つの突起の間には谷が形成され、該突起と該谷の底部との間の境界部は、該突起の先端面と該先端面に隣接する側面との間の境界部よりも大きな曲率の曲線で形成されている構成を有している。
【００６６】
また、上記実施例による光学シートは、間隔をあけて配置され且つ一方の側に向いた散乱性を有する複数の突起とを備え、各突起は基部と先端部とを有し、該突起の先端部は、透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ１％で混合された拡散材とを含む材料樹脂からなり、該突起の基部は、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ２％で混合された拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、この場合、Ｎ１＞Ｎ２であり、Ｎ２は０を含む構成を有している。
【００６７】
また、上記実施例による光学シートは、間隔をあけて配置され且つ一方の側に向いた散乱性を有する複数の突起とを備え、隣接する２つの突起の間には谷が形成され、各突起は基部と先端部とを有し、該突起と該谷の底部との間の境界部は、該突起の先端面と該先端面に隣接する側面との間の境界部よりも大きな曲率の曲線で形成され、該突起の先端部は、透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ１％で混合された拡散材とを含む樹脂材料からなり、該突起の基部は、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ２％で混合された拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、この場合、Ｎ１＞Ｎ２であり、Ｎ２は０を含む構成を有している。
【００６８】
上記実施例による光学シートの製造方法は、複数の穴を有するスタンパロールに拡散材が混合された第１のインキを塗布し、該型の穴はほぼ直角の底をもち且つ該型の２つの隣接する穴の間の表面壁部分は湾曲して形成されており、該穴に第１のインキが充填された状態で該スタンパロールの表面上の及び該穴からはみ出した第１のインキを取り去り、該穴内の該第１のインキをベースシートに転写する工程からなる方法である。
【００６９】
また、上記実施例による光学シートの製造方法は、複数の穴を有する型に拡散材が混合された第１のインキを塗布し、該型の穴に第１のインキが充填された状態で該型の穴からはみ出した第１のインキを取り去り、該型に第２のインキを塗布し、該第１のインキ及び該第２のインキをベースシートに転写する工程からなる方法である。
【００７０】
上記各構成によれば、配光制御性が高く、かつ、ブロードな集光特性を有する光学シートを得ることができる。
【００７１】
また、上記実施例による液晶表示装置は、液晶パネルと、バックライトと、該液晶パネルと該バックライトとの間に配置され、一平面上に間隔をあけて配置され且つ散乱性を有する複数の突起を有する光学シートと、該液晶パネルと該光学シートとの間に配置された偏光制御シートとを備えた構成である。この液晶表示装置は光の利用効率が高い。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、配光制御性が高く、かつ、ブロードな集光特性を有する光学シートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係わる光学シート及びバックライトを含む液晶表示装置の一例を示す図である。
【図２】 本発明の実施例に係わる光学シート及びバックライトを含む液晶表示装置の他の一例を示す図である。
【図３】 光学シートの例を示す図である。
【図４】 光学シートの例を示す図である。
【図５】 光学シートの例を示す図である。
【図６】 光学シートの例を示す図である。
【図７】 光学シートの突起の配列の例を示す図であり、（Ａ）は光学シートの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線VII −VII に沿った断面図である。
【図８】 光学シートの突起の配列の例を示す図である。
【図９】 光学シートの作用を説明する図である。
【図１０】 バックライトの導光板を出射する光及び光学シートを出射する光の配光特性を示す図である。
【図１１】 光学シートの製造装置の例を示す図であり、（Ａ）は製造装置を示し、（Ｂ）はスタンパロールの表面の型を示し、（Ｃ）は製造された光学シートを示す。
【図１２】 光学シートの製造装置の他の一例を示す図であり、（Ａ）は製造装置を示し、（Ｂ）はスタンパロールの表面の型を示し、（Ｃ）は製造された光学シートを示し、（Ｄ）は製造された光学シートの他の例を示す。
【図１３】 光学シートの製造装置の他の一例を示す図であり、（Ａ）は製造装置を示し、（Ｂ）はスタンパロールの表面の型を示し、（Ｃ）は製造された光学シートを示す。
【図１４】 突起を形成する樹脂の例を説明する図である。
【図１５】 突起を形成する樹脂の他の例を説明する図である。
【図１６】 本発明の他の実施例の液晶表示装置を示す図である。
【図１７】 本発明の他の実施例の液晶表示装置を示す図である。
【図１８】 本発明の他の実施例の液晶表示装置を示す図である。
【図１９】 光学シート及びミラー層を製造する例を示す図である。
【図２０】 図２０は従来の光学シートを示し、（Ａ）は散乱シートを示し、（Ｂ）はプリズムシートを示す。
【符号の説明】
１０…液晶表示装置
１２…バックライト
１４…液晶パネル
１６…導光板
２２…光学シート
３０…ベースシート
３２…突起
３２ａ…基部
３２ｂ…先端部
３４…谷
３６…拡散材
３８…境界部
４０…境界部
５０…製造装置
５２…スタンパロール
５２ａ…型
５４…穴
５６…表面壁部分
５８…インキ塗布装置
６０…インキ塗り込みロール
６２…スキージ
６４…ＵＶ照射装置
６６…ベースシートロール
７２…インキ塗布装置
７４…スキージ
７６…ＵＶ照射装置
７８…インキ除去装置
８０…偏光制御フィルム
８２…１／４波長板
８４…ミラー層
８６…偏光制御フィルム
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば液晶表示装置のバックライトで使用されるのに適した光学シート及びその製造方法、及び光学シートを有する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は液晶パネルとバックライトとを含む。バックライトとして、サイドライト式バックライトと直下ライト式バックライトとがある。サイドライト式バックライトは、導光板と、導光板のサイドに配置された光源とを含み、薄型の液晶表示装置を実現することができるという利点がある。直下ライト式バックライトは、液晶表示装置に向かって光を照射する光源を含み、高輝度の液晶表示装置を実現できるという利点がある。ただし、直下ライト式バックライトは、薄型で低消費電力の液晶表示装置を実現することは難しく、また、輝度むらがでやすい問題があるため、最近ではサイドライト式バックライトが多く使用されている。
【０００３】
光学シートがバックライトと液晶パネルとの間に配置される。バックライトから出射された光は液晶パネルに対して斜めに進む光の成分を多く含むため、光学シートはバックライトから液晶パネルに対して垂直に進む光の成分を多く含むように光の輝度分布を調整する。光学シートは、大別して出射角度範囲を制限する配光制限シートと、散乱シートとを含む。
【０００４】
図２０（Ａ）は散乱シート１を示し、図２０（Ｂ）は配光制限シートの例としてプリズムシート２を示す図である。散乱シート１は表面に微小な凹凸をスタンプしたり、内部にビーズ等の拡散材を混入させたりして、入射光を散乱させ、入射光の指向性を弱める機能をもつ。プリズムシート２は多数のプリズムを形成した透明なシートである。プリズムシート２はプリズムシート２の法線に対して大きな角度でプリズムシート２へ入射した光線をプリズムシート２の法線に対して小さな角度でプリズムシート２から出射させる。従って、プリズムシート２の先にある液晶パネルの観視者は液晶パネルを正面からよく見ることができる。
【０００５】
しかし、所定の角度範囲外の光、例えばプリズムシート２の法線に沿ってプリズムシート２へ入射した光線は、プリズムで反射されてバックライト側へ戻るため、使用される光量が低下する。このように、プリズムシート２は、斜め方向の角度で入射する光線を正面方向及び正面に近い方向の角度で出射するようにするのには有効であるが、出射角度範囲以外の光線の量は急激に低下するので、単独で使用されること少なく、従来は、プリズムシート２と散乱シート１とを組み合わせて、法線方向の角度で出射する光線が最も多く、そして、法線方向から角度が大きくなるにつれて出射する光線が漸減するようにブロードな輝度分布をもつようにしている。
【０００６】
また、株式会社明拓システムのエッジライト（特開平５−１８１１３４号公報）がある。この公報は光透過性のインキの中に乱反射物質を封入したカプセル状のビーズを混入し、所定のパターンの乱反射面を有するエッジライトパネルの構成を開示している。ここでは、所定のパターンが有する乱反射作用により、導光板の中を進んでいる光を液晶パネル側へ取り出している。この構成では、導光板から効率よく光を取り出す作用はあるものの、配光特性を制御する作用はない。従って、このエッジライトは、散乱シートや配光制限シートと積層して使用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の光学シートは複数のシートを積層してなるものであった。このため、シート自体のコストに加え、組立工数、シート間へのゴミの混入による歩留りの低下がある。また、プリズムシートは、微細なレンズを精度よく作る必要があることから、プリズムシートの製造コストが高い。また、プリズムシート自体には光吸収性はないが、導光板方向に戻された光線は、反射ミラーや、光源や、筐体フレーム等により吸収され、光の利用効率が低下する。
【０００８】
導光板の上又は下に微小なプリズム面を形成することにより配光を制御し、配光シートを削減する試みもある。しかし、上記配光制限シートの場合と同じく、プリズムを精度よく作りこむ必要があり、精度とコストの両立が難しく、限られた分野で使用されるのみであった。
【０００９】
従って、形状マージンが大きく、配光制御性が高く、かつ、急激な光量変化の発生しにくい光学シートが求められた。この要求を満足するため、本願の先願である特願平２００１−０１２３３３号は、所定の拡散作用を有する散乱材又は拡散材を含む微細な突起を所定の間隔で配置してなる光学シートを提案した。この光学シートは、シート面に対して斜め方向に入射する光を法線方向に進む光に変換し、配光性及び集光性を向上することができた。
【００１０】
この光学シートの作用においては、２つの隣接する突起の間にある谷から射出された光が突起で散乱及び反射され、最終的に突起で遮られなかった光が光学シートから出射する。そこで、２つの隣接する突起の間にある谷が十分に広い幅を有し、かつ突起がシート面に対してできるだけ垂直に立っているのが望ましい。突起の高さは比較的に高い。また、この光学シートでは、突起は多量の（例えば重量比数１０％の）拡散材を含むが、突起の基部が、突起の先端部と同量の散乱材又は拡散材を含むと、光が２つの隣接する突起の間にある谷から意図したように出射できなくなり、所望の効果が得られない。従って、本発明は拡散材をもった突起を含む光学シートをさらに改善しようとするものである。
【００１１】
また、この光学シートは、透明な樹脂にビーズ等の散乱材又は拡散材を混入してなるインキを型に塗布し、このインキをベースシートに転写して突起を得ている。しかし、突起は多量の拡散材を含むので、インキの粘度が非常に高く、且つ突起の高さは比較的に高いので、突起を有する光学シートの製造は難しかった。本発明は上記した光学シートをさらに効率的に製造しようとするものである。
【００１２】
本発明の目的は、配光制御性が高く、かつ、ブロードな集光特性を有する光学シート及びその製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による光学シートは、一方の側に向いた散乱性を有する複数の突起を備え、上記突起は、隣接する２つの突起の間に谷が形成され、該谷の底部に、光が上記突起に接触することなく上記谷に直接に出射する開口幅を有し且つ上記突起に衝突もしくは入射して散乱されて上記突起の側面から出射された光の一部は隣接する突起に接触することなく出射される一方で、上記突起に衝突もしくは入射して散乱されて上記突起の側面から出射された光の一部は他の突起に入射してさらに散乱されて上記突起の側面から出射されるように一平面上に間隔をあけて配置されているとともに、千鳥状のパターンに配列されており、上記千鳥状のパターンの縦ピッチは、横ピッチよりも細かく、縦方向の配光範囲が横方向の配光範囲よりも狭いことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明による上記光学シートにおいて、上記谷は２対の突起によってぴったりと囲まれていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明による上記光学シートにおいて、各突起は基部と先端部とを有し、該突起の先端部は、透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ１％で混合された拡散材とを含む樹脂材料からなり、該突起の基部は、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ２％で混合された拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、且つ、Ｎ１＞Ｎ２であり、Ｎ２は０を含むことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明による上記光学シートにおいて、各突起は基部と先端部とを有し、該突起の先端部は、透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ１％で混合された拡散材とを含む樹脂材料からなり、該突起の基部は、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ２％で混合された拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、且つ、Ｎ１＞Ｎ２であり、Ｎ２は０を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明による上記光学シートにおいて、上記ベースシートは、透明ガラス、透明樹脂層、及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ４％で混合された拡散材とを含む樹脂層の一つからなり、且つ、Ｎ１＞Ｎ４であり、Ｎ４は０を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明による光学シートの製造方法は、一方の側に向いた散乱性を有する複数の突起を備え、上記突起は、隣接する２つの突起の間に谷が形成され、該谷の底部に、光が上記突起に接触することなく上記谷に直接に出射する開口幅を有し且つ上記突起に衝突もしくは入射して散乱されて上記突起の側面から出射された光の一部は隣接する突起に接触することなく出射される一方で、上記突起に衝突もしくは入射して散乱されて上記突起の側面から出射された光の一部は他の突起に入射してさらに散乱されて上記突起の側面から出射されるように一平面上に間隔をあけて配置された光学シートの製造方法であって、ほぼ直角の底をもち且つ２つの隣接する穴の間の表面壁部分は湾曲して形成された複数の穴を有する型に拡散材が混合された第１のインキを塗布する工程と、該穴に第１のインキが充填された状態で該型の穴からはみ出した第１のインキを取り去るとともに上記第１のインキの表面が上記型の表面壁部分よりも低い位置になるように該型の穴に充填された第１のインキの一部をかきとる工程と、該型に第２のインキを塗布する工程と、該第１のインキ及び該第２のインキをベースシートに転写する工程とを備え、該第１のインキは、透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ１％で混合された拡散材とを含む樹脂材料からなり、該第２のインキは、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ２％で混合された 拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、且つ、Ｎ１＞Ｎ２であり、Ｎ２は０を含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明による上記光学シートの製造方法において、上記第１のインキの硬化収縮率は、第２のインキの硬化収縮率よりも大きいことを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明による上記光学シートの製造方法において、上記型の穴からはみ出した第１のインキを取り去るとともに上記型の穴に充填された第１のインキの一部をかきとる工程は、上記型の穴からはみ出した第１のインキを取り去る工程と、上記第１のインキを硬化させる工程と、硬化させた第１のインキの一部をかきとる工程とを含むことを特徴とする。
【００２１】
上記各構成によれば、配光制御性が高く、かつ、ブロードな集光特性を有する光学シートを得ることができる。
【００２２】
また、本発明による液晶表示装置は、少なくとも液晶パネルと、バックライトと、該液晶パネルと該バックライトとの間に配置された、一平面上に間隔をあけて配置され且つ散乱性を有する複数の突起を有する、本発明にかかる上記光学シートとを備えていることを特徴とする。また、本発明による上記液晶表示装置は、上記液晶パネルと光学シートとの間に配置された偏光制御シートを備えていることを特徴とする。この液晶表示装置は光の利用効率が高い。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施例に係わる光学シート及びバックライトを含む液晶表示装置の一例を示す図である。液晶表示装置１０は、サイドライト式バックライト１２と、液晶パネル１４とを含む。液晶パネル１４は偏向子を含む。
【００２５】
バックライト１２は、導光板１６と、導光板１６のサイドに配置された光源１８と、導光板１６の下側（液晶パネル１４から遠い側）に配置される反射板２０と、導光板１６の上側（液晶パネル１４に近い側）に配置される光学シート２２とを含む。光源１８は、冷陰極蛍光管、熱陰極蛍光管、ＥＬ素子、ＬＥＤ素子等の発光管と、リフレクタとからなる。さらに、導光板１６の下面には散乱ドットが形成されている。光源１８から出射した光は導光板１６に入射し、導光板１６内を全反射して伝播する。一部の光が散乱ドットで散乱して反射板２０で反射され、導光板１６から出射する。導光板１６から出射した光は光学シート２２を通って液晶パネル１４に入射する。
【００２６】
図２は本発明の実施例に係わる光学シート及びバックライトを含む液晶表示装置の他の一例を示す図である。液晶表示装置１０は、直下ライト式バックライト１２ａと、液晶パネル１４とを含む。液晶パネル１４は偏向子を含む。バックライト１２ａは、液晶パネル１４の下側に配置される複数の発光管２４と、リフレクタ２６と、発光管２４と液晶パネル１４との間に配置される光学シート２２とを含む。
【００２７】
図３から図６は図１及び図２の光学シート２２の例を示す図である。図３から図６において、光学シート２２は、透明な樹脂からなるベースシート３０と、ベースシート３０に間隔をあけて配置され且つ散乱性を有する複数の突起３２とを備える。隣接する２つの突起３２の間には谷３４が形成される。各突起３２は基部３２ａと先端部３２ｂとを有する。基部３２ａは谷３４の底部３４ａに隣接する部分のことを言い、先端部３２ｂは突起３２の先端面を含むかなり大きな部分のことを言うものとする。突起３２の基部３２ａの高さは、後で説明する基部３２ａの丸みの程度によって決められるが、例として、突起３２の高さの３０パーセント以内にする。
【００２８】
各突起３２は基本的には透明な樹脂と、この透明な樹脂に混合された多量（例えば重量比１０〜５０％）の拡散材３６とを含む樹脂材料からなる。透明樹脂はアクリル系の樹脂や、ＰＣ樹脂など基本的に光吸収の非常に少ない樹脂を用いる。拡散材３６としてはＴｉｏ２やシリカなど、光吸収の非常に少ない材料を用いる。
【００２９】
本発明の一つの特徴は、突起３２の縦断面形状にある。すなわち、図３、図４、図５において、突起３２の先端面とこの先端面に隣接する側面との間の境界部３８はほぼ直角に形成され、実質的に丸みがない、あるいは小さな曲率の曲線で形成されている。一方、突起３２と谷３４の底部３４ａとの間の境界部４０（基部３２ａに相当する）は、丸みがあり、ある程度の大きな曲率の曲線で形成されている。つまり、境界部４０は、境界部３８より大きな曲率の曲線で形成されている。
【００３０】
図６においては、突起３２の縦断面形状において、突起３２は背の高い矩形状に形成されている。突起３２はこのように背の高い矩形状に形成されるのが望ましいが、多量の拡散材３６を含む突起３２をそのような形状に形成するのは難しい。図３、図４、図５に示されるように、突起３２の先端側は矩形状に形成され、突起３２の基部３２ａの部分は丸みをもつ形状に突起３２を形成するのが好適である。
【００３１】
例えば、突起３２をもつ光学シート２２をフォトリソグラフィで製造された型を使用して製造する場合、型に設けた穴に突起３２の材料であるインキを充填し、型の穴の内部のインキをベースシート３０に転写する。型の穴が正確に矩形の断面形状に形成されるならば、図６に示した形状の突起３２を形成することができる。しかし、一般には、型の穴は正確に矩形の断面形状に形成されず、型の穴の底が丸みを帯びた形状になりやすい。その場合、その型を使用して製造された突起３２の先端部の形状が丸くなる。本願の発明では、突起３２の基部３２ａの部分を丸みをもつ形状に形成するものである。
【００３２】
さらに、上記したように、各突起３２は基本的には多量の拡散材３６を含む樹脂材料で形成される。しかし、本発明の一つの特徴においては、突起３２の先端部３２ｂは多量の拡散材３６を含むが、突起の基部３２ａは拡散材３６を含まず、透明樹脂材料のみで構成される。あるいは、突起の基部３２ａは少量の拡散材３６を含んでもよい。すなわち、図４、図５、図６においては、突起３２の先端部３２ｂは、透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ１％で混合された拡散材とを含む樹脂材料からなり、突起３２の基部３２ａは、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ２％で混合された拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、この場合、Ｎ１＞Ｎ２であり、Ｎ２は０を含む。例として、Ｎ１＝１０〜５０％、Ｎ２＝０．１％以下（Ｔｉｏ２の場合）であるが、これに限るものではない。
【００３３】
図４及び図５に示される光学シート２２はこれらの２つの特徴を含んでいる。さらに、図５においては、突起３２とベースシート３０との間に樹脂層４２が設けられている。この樹脂層４２は、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ３％で混合された拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、この場合、Ｎ１＞Ｎ３であり、Ｎ３は０を含む。透明樹脂はアクリル系の樹脂や、ＰＣ樹脂など基本的に光吸収の非常に少ない樹脂を用いる。また、ベースシート３０は、透明ガラス、ＰＥＴやアクリルシートなどの透明樹脂層、及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ４％で混合された拡散材とを含む樹脂層の一つからなり、この場合、Ｎ１＞Ｎ４であり、Ｎ４は０を含む。Ｎ３及びＮ４はＮ２に準じて定められる。
【００３４】
図７は光学シート２２の突起３２の配列の例を示す図であり、（Ａ）は光学シート２２の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線VII −VII に沿った断面図である。図７においては、突起３２は千鳥状のパターンで配列され、突起３２の先端面は正方形である。谷３４は２対の突起３２によってぴったりと囲まれている。この場合、千鳥状のパターンの縦横の比率は任意であるが、例えば、垂直方向と水平方向で配光特性を変えたい場合には、縦横の比率を変えるとよい。縦ピッチが横ピッチよりも細かい場合、縦方向の配光範囲を狭くすることができる。
【００３５】
図８（Ａ）は光学シート２２の突起３２の配列の例を示す図である。突起３２は長いストライプ状に形成され、互いに平行に並んでいる。谷３４は２つの突起３２の間に形成される。この場合、突起が延びている方向には配光作用が働かない。従って、一方向のみに配光作用をもたせたいときに有効な構造である。
【００３６】
図８（Ｂ）は光学シート２２の突起３２の配列の例を示す図である。突起３２は縦横に交差するストライプ状に延びる。この場合、突起３２の散乱性を大きくし、光が実質的に突起３２の側面において散乱反射するようにするのが好ましい。
【００３７】
図９は光学シート２２の作用を説明する図である。図１０はバックライトの導光板を出射する光及び光学シートを出射する光の配光特性を示す図である。図９において、光源１８（図１）から出射した光は導光板１６に入射し、導光板１６内を伝播する。一部の光が散乱ドットで散乱して反射板２０で反射され、導光板１６から出射する。導光板１６から出射した光は光学シート２２を通って液晶パネル１４に入射する。
【００３８】
光学シート２２においては、光がベースシート３０に入射する。ベースシート３０が透明な場合には、光はベースシート３０をそのまま透過する。ベースシート３０に拡散材が混合されている場合には、光は拡散材で散乱作用を受けながらベースシート３０を透過する。図１０においては、配光特性は、導光板１６の法線に対する角度と輝度との関係で示されている。図１０の曲線Ａに示されるように、バックライトの出射光は大きな角度で出射する光の成分が多い散乱光である。ベースシート３０及び光学シート２２の突起３２の基部３２ａが少しの拡散材を含む場合には、バックライトの出射光は幾らか散乱作用を受け、図１０の曲線Ｂに示されるように、配光特性は平坦化される。図１０の曲線Ｃは、光学シート２２から出射する光の配光特性を示している。
【００３９】
光はベースシート３０から突起３２及び谷３４に向かって進む。ベースシート３０から谷３４へ出射する光の一部は、隣接する突起３２に接触することなく所定の角度範囲α内を液晶パネル１４に向かって進む。ベースシート３０から谷３４へ出射する光の他の一部は、角度範囲αよりも大きな角度で進み、突起３２の側面に入射する。突起３２の側面に入射した光は突起３２の内部及び側面の拡散材３６に衝突して散乱される。
【００４０】
拡散材３６で散乱された光は多くの方向の光の成分として突起３２の側面から出射する。突起３２の側面から出射する光の一部は隣接する突起３２に接触することなく光学シート２２の法線方向に対して比較的に小さな角度で液晶パネル１４に向かう。一方、突起３２の側面から出射した光の他の一部は、法線方向に対して比較的に大きな角度で進み、他の突起３２に入射してさらに散乱される。このようにして、散乱と出射を繰り返しながら、出射光は次第に指向性を与えられ、法線方向に対して比較的に小さな角度をなす光の成分が液晶パネル１４に向かうようになる。よって、図１０の曲線Ｃに示されるように、法線方向に対して比較的に小さな角度で出射する光量が多くなり、そして、法線方向に対する角度が大きくなるにつれて光量が漸減するようにブロードな輝度分布を得ることができる。
【００４１】
突起３２の先端部３２ｂにおいては、多量の拡散材３６が含まれ、後方散乱が生じるほどの散乱作用がある。そして、突起３２が高いので、突起３２を伝播して、突起３２の先端面から出射する光の量は比較的に少ない。従って、本発明において、液晶パネル１４の法線方向に対して比較的に小さな角度をなして出射する光の量は、主としてベースシート３０から谷３４へ直接に出射する光の量に依存する。このためには、谷３４の底部３４ａの幅Ｐがある程度大きいことが望ましい。このように光が直接に出射する幅Ｐを開口幅と言う。しかし、この光学シート２２の特性は、拡散材３６の種類及び混合量、並びに突起３２の高さ及びピッチによって決まるので、開口幅Ｐを簡単に大きくすることはできない。
【００４２】
図３から図５に示したように、突起３２の基部３２ａの部分が丸みをもつ形状の突起３２の場合には、開口幅は図３にＱで示すように小さくなる。
【００４３】
これに対して、図４及び図５に示したように、突起３２の基部３２ａが拡散材３６がないか又は少量の拡散材３６しか混合されていない場合には、突起３２の基部３２ａにおける散乱作用は突起３２の先端部３２ｂにおける散乱作用ほど大きくない。従って、突起３２の基部３２ａにおいては、散乱が生じてもなお、多くの光はベースシート３０から液晶パネル１４に向かう方向に進む。つまり、突起３２の基部３２ａの側面から出射した光は、ベースシート３０から谷３４へ直接に出射する光と同様に、液晶パネル１４の法線方向に対して比較的に小さな角度をなして出射する光の成分を多く含む。従って、この場合には、図４に示されるように、あたかも開口幅が突起３２の基部３２ａの上部で定められるＲになったのと同様の効果が生じる。従って、谷３４が丸みをおびた形状であっても、突起３２は概ね垂直に存在しているように作用する。
【００４４】
図１１は光学シート２２の製造装置５０の一例を示す図である。（Ａ）は製造装置を示し、（Ｂ）はスタンパロールの表面の型を示し、（Ｃ）は製造された光学シートを示す。製造装置５０は、スタンパロール５２を含む。スタンパロール５２の表面には複数の穴を形成した型５２ａが設けられている。（Ｂ）はスタンパロール５２の表面の型５２ａを示し、この型５２ａの穴５４はほぼ直角の底をもち且つ型５２ａの２つの隣接する穴５４の間の表面壁部分５６は丸く形成されている。型５２ａは、フォトリソグラフィと、Ｎｉ電鋳とによって製造された金型をロール化したものである。
【００４５】
第１のインキ（突起３２を形成するための拡散材を混合した樹脂と有機溶剤の混合物）を塗布するためのインキ塗布装置５８と、インキ塗り込みロール６０と、スキージ６２と、ＵＶ照射装置６４とが、スタンパロール５２のまわりに配置される。ＵＶ照射装置６４は、容器に収容されたＵＶランプ６４ａと、容器の一部を構成するリフレクタ６４ｂと、ＵＶ照射口６４ｃとを有する。さらに、ベースシート３０を供給するためのベースシートロール６６を支持する支持手段と、製造された光学シート２２の巻き取りロール６８を支持する支持手段と、シート搬送ガイドロール７０とが設けられる。
【００４６】
インキ塗布装置５８は第１のインキを穴５４を含むスタンパロール５２の表面に塗布し、インキ塗り込みロール６０は第１のインキをスタンパロール５２の表面の穴５４にきれいに塗り込む。スキージ６２はスタンパロール５２の表面にあふれた不要なインキをかきとる。スタンパロール５２の表面の穴５４の第１のインキはベースシート３０に転写され、ＵＶ照射装置６４は第１のインキを硬化させる（この場合、ＵＶ硬化樹脂が使用される）。こうして、（Ｃ）に示す光学シート２２が製造される。この光学シート２２は、図３に示したものと同様であり、先端部分が急峻で、谷部分が丸みがある凸凹形状になる。
【００４７】
図１２は光学シート２２の製造装置５０の他の一例を示す図である。（Ａ）は製造装置を示し、（Ｂ）はスタンパロールの表面の型を示し、（Ｃ）は製造された光学シートを示し、（Ｄ）は製造された光学シートの他の例を示す。図１１の例と同様に、製造装置５０は、スタンパロール５２と、第１のインキを塗布するための第１のインキ塗布装置５８と、インキ塗り込みロール６０と、第１のスキージ６２と、ＵＶ照射装置６４とを含む。さらに、この例では、第１のスキージ６２の後に、第２のインキを塗布するための第２のインキ塗布装置７２と、第２のスキージ７４とが設けられる。
【００４８】
第１のインキ塗布装置５８は第１のインキを穴５４を含むスタンパロール５２の表面に塗布し、インキ塗り込みロール６０は第１のインキをスタンパロール５２の表面の穴５４にきれいに塗り込む。第１のスキージ６２はスタンパロール５２の表面にあふれた不要なインキをかきとる。そこで、第２のインキ塗布装置７２が第２のインキをスタンパロール５２の表面に塗布し、第２のスキージ７４がスタンパロール５２の表面にあふれた不要なインキをかきとる。スタンパロール５２の表面及びその穴５４の第１及び第２のインキはベースシート３０に転写され、ＵＶ照射装置６４は第１及び第２のインキを硬化させる。こうして、（Ｃ）又は（Ｄ）に示す光学シート２２が製造される。この光学シート２２は、先端部分が急峻で、谷部分が丸みがある凸凹形状になる。第２のインキは、透明樹脂か、又は透明樹脂に少量の拡散材を混合したものを用いる。
【００４９】
図１１の例では、型５２ａの表面（表面壁部分５６）すれすれに第１のインキをかきとった状態で、穴５４内の第１のインキをベースシート３０に転写すると、第１のインキがベースシート３０に十分に密着できなかったり、接触しない状態が生じる可能性があった。図１２例では、第２のインキ塗布装置７２と、第２のスキージ７４とを設けて、第２のインキを塗布することにより、第２のインキが型５２ａの表面（表面壁部分５６）とベースシート３０との隙間を埋め、接着剤として作用し、確実で十分な密着性をもたせることができる。
【００５０】
図１２（Ｃ）は、第１のスキージ６２で型５２ａの表面すれすれに第１のインキをスキージングした後に、第２のインキを塗布した場合を示し、第２のインキからなる樹脂層４３が突起３２とベースシート３０との間に形成されている。
【００５１】
図１２（Ｄ）は、第１のスキージ６２で型５２ａの表面をより強くスキージングし、穴５４内の第１のインキを若干取り去った後に、第２のインキを塗布した場合を示す。この場合、穴５４内において、第１のインキの表面は型５２ａの表面（表面壁部分５６）よりも低い位置になっている。従って、第２のインキは突起３２とベースシート３０との間に形成された樹脂層４となるとともに、第２のインキの一部は穴５４内の第１のインキの上の空間内に入りこむ。この場合、図４又は図５に示されるように、突起３２の基部３２ａが拡散材３６の無い又は少量の拡散材３６が混合された透明樹脂で形成されることになる。なお、穴５４からはみ出した第１のインキを取り去る際に、穴の５４深さの０〜３０％まで第１のインキをかきとるのが好ましい。
【００５２】
図１２の変形例として、型５２ａの穴５４及び表面壁部分５６の形状は、丸みの大きい谷３４を製造するのに適したものに限らず、図６に示した丸みのない谷３４を製造するのに適したものとすることもできる。
【００５３】
図１３は光学シート２２の製造装置５０の他の一例を示す図である。（Ａ）は製造装置を示し、（Ｂ）はスタンパロールの表面の型を示し、（Ｃ）は製造された光学シートを示す。図１２の例と同様に、製造装置５０は、スタンパロール５２と、第１のインキを塗布するための第１のインキ塗布装置５８と、インキ塗り込みロール６０と、第１のスキージ６２と、第２のインキを塗布するための第２のインキ塗布装置７２と、第２のスキージ７４と、第１のＵＶ照射装置６４とを含む。さらに、この例では、第１のスキージ６２と第２のインキ塗布装置７２との間に、第２のＵＶ照射装置７６と、インキ除去装置７８とが設けられる。
【００５４】
第１のインキ塗布装置５８は第１のインキを穴５４を含むスタンパロール５２の表面に塗布し、インキ塗り込みロール６０は第１のインキをスタンパロール５２の表面の穴５４にきれいに塗り込む。第１のスキージ６２はスタンパロール５２の表面にあふれた不要なインキをかきとる。そこで、第２のＵＶ照射装置７６が第１のインキを硬化させ、インキ除去装置７８がスタンパロール５２の表面及びその穴５４の第１のインキの一部を除去する。それから、第２のインキ塗布装置７２が第２のインキをスタンパロール５２の表面に塗布し、第２のスキージ７４がスタンパロール５２の表面にあふれた不要なインキをかきとる。スタンパロール５２の表面及びその穴５４の第１及び第２のインキはベースシート３０に転写され、第１のＵＶ照射装置６４は第１及び第２のインキを硬化させる。こうして、（Ｃ）に示す光学シート２２が製造される。この光学シート２２は、先端部分が急峻で、谷部分が丸みがある凸凹形状になる。第２のインキは、透明樹脂か、又は透明樹脂に少量の拡散材を混合したものを用いる。
【００５５】
図１２（Ｄ）の例では、第１のスキージ６２で型５２ａの表面を強くスキージングし、穴５４内の第１のインキを若干取り去っている。しかし、液体状態のインキをスキージングによって穴５４からかきだすのは難しいことがある。そこで、図１３では、そこで、第２のＵＶ照射装置７６によって第１のインキを硬化させた後で、インキ除去装置７８によって穴５４の第１のインキの一部を除去すると、第１のインキの一部を容易に除去することができた。インキ除去装置７８は型を傷つけない堅さのへら又は面で型をこするように構成される。このとき、インキに用いる樹脂に対して溶解度の弱い溶剤を型につけて型をこすってインキを除去してもよい。これにより、インキ除去が容易になる。
【００５６】
図１４及び図１５は突起３２を形成する樹脂の例を説明する図である。図１４は透明樹脂層４３の無い場合、図１５は透明樹脂層４３のある場合をそれぞれ示す。突起３２がＵＶ硬化性樹脂で構成される例においては、拡散材入り樹脂のＵＶ照射によって硬化するときの収縮率が、大きい樹脂を用いた場合、型５２ａと突起３２との間に隙間が生じて、離型が良好に行える。また、図１５において、拡散材入り樹脂のＵＶ硬化時の収縮率が、もう１つの樹脂層４３の透明樹脂のＵＶ硬化時の収縮率よりも大きく、透明樹脂の方は収縮率が非常に小さいものを使うと、型５２ａと突起３２との間に隙間が生じて、離型しやすくなり、また、拡散材入り樹脂からなる突起３２が載っている透明樹脂層４３はほとんど収縮しないため、ベースシート３０が収縮してそこに載っている突起３２が引っ張られて型５２ａに押しつけられることがなく、このために離型しやすくなる。以上はＵＶ硬化性樹脂で説明したが、これに限るものではなく、熱硬化性樹脂であってもよく、その場合も、熱硬化時の収縮率を上記と同じように考えればよい。なお、熱硬化性樹脂を使用する場合には、図１１から図１３において、ＵＶ照射装置６４，７６の代わりに加熱装置を使用する。
【００５７】
図１６は本発明の他の実施例の液晶表示装置を示す図である。液晶表示装置１０は、サイドライト式バックライト１２と、液晶パネル１４とを含む。液晶パネル１４は偏光子を含み、バックライト１２は、導光板１６と、光源１８と、反射板２０と、光学シート２２とを含む。この光学シート２２はベースシート（図示せず）に間隔をあけて配置され且つ散乱性を有する複数の突起３２を備えたものである。ただし、複数の突起３２が一定の周期で製造できれば、ベースシートは必要ではない。
【００５８】
さらに、偏光制御フィルム８０と、１／４波長板８２とが光学シート２２と液晶パネル１４との間に配置され、ミラー層８４が光学シート２２の上に配置されている。偏光制御フィルム８０は、右回り偏光を透過させ、且つ左回り偏光を反射させるものか、あるいは、左回り偏光を透過させ、且つ右回り偏光を反射させるものである。ミラー層８４はそれぞれ光学シート２２の突起３２の先端面の上に配置されたミラー８４ａを有する。
【００５９】
図１６の液晶表示装置においては、導光板１６から出射した光は光学シート２２を通って偏光制御フィルム８０に入射する。偏光制御フィルム８０に入射した光のうち、右回り偏光（又は左回り偏光）のみが偏光制御フィルム８０を透過し、１／４波長板８２で直線偏光になって液晶パネル１４に入射する。また、左回り偏光（又は右回り偏光）は偏光制御フィルム８０で反射され、その一部はミラー層８４のミラー８４ａで反射され、右回り偏光（又は左回り偏光）となって偏光制御フィルム８０に入射し、偏光制御フィルム８０を透過し、１／４波長板８２で直線偏光になって液晶パネル１４に入射する。このようにして、液晶パネル１４の偏光子によって吸収される光の量が減少し、光の利用率を向上することができる。光学シート２２を透過した光の一部はミラー８４ａによって遮断されるが、光学シート２２においては、突起３２の先端面から出射する光の量は少ないので、問題ない。
【００６０】
図１７は本発明の他の実施例の液晶表示装置を示す図である。図１６の例と同様に、液晶表示装置１０は、サイドライト式バックライト１２と、液晶パネル１４と、光学シート２２とを含む。さらに、偏光制御フィルム８０と、１／４波長板８２とが光学シート２２と液晶パネル１４との間に配置されている。偏光制御フィルム８０は、右回り偏光を透過させ、且つ左回り偏光を反射させるものか、あるいは、左回り偏光を透過させ、且つ右回り偏光を反射させるものである。
【００６１】
図１７の液晶表示装置においては、導光板１６から出射した光は光学シート２２を通って偏光制御フィルム８０に入射する。偏光制御フィルム８０に入射した光のうち、右回り偏光（又は左回り偏光）のみが偏光制御フィルム８０を透過し、１／４波長板８２で直線偏光になって液晶パネル１４に入射する。また、左回り偏光（又は右回り偏光）は偏光制御フィルム８０で反射され、光学シート２２に入射する。光学シート２２の突起３２は高い散乱作用をもち、戻った光の一部は右回り偏光（又は左回り偏光）となって偏光制御フィルム８０に入射し、偏光制御フィルム８０を透過し、１／４波長板８２で直線偏光になって液晶パネル１４に入射する。このようにして、液晶パネル１４の偏光子によって吸収される光の量が減少し、光の利用率を向上することができる。
【００６２】
図１８は本発明の他の実施例の液晶表示装置を示す図である。図１６の例と同様に、液晶表示装置１０は、サイドライト式バックライト１２と、液晶パネル１４と、光学シート２２とを含む。さらに、偏光制御フィルム８６が光学シート２２と液晶パネル１４との間に配置されている。偏光制御フィルム８６は、Ｓ偏光を透過させ、且つＰ偏光を反射させるものか、あるいは、Ｐ偏光を透過させ、且つＳ偏光を反射させるものである。
【００６３】
図１８の液晶表示装置においては、導光板１６から出射した光は光学シート２２を通って偏光制御フィルム８６に入射する。偏光制御フィルム８６に入射した光のうち、Ｓ偏光（又はＰ偏光）のみが偏光制御フィルム８６を透過し、液晶パネル１４に入射する。また、Ｐ偏光（又はＳ偏光）は偏光制御フィルム８６で反射され、光学シート２２に入射する。光学シート２２の突起３２は高い散乱作用をもち、戻った光の一部はＳ偏光（又はＰ偏光）となって偏光制御フィルム８６に入射し、偏光制御フィルム８６を透過し、液晶パネル１４に入射する。このようにして、液晶パネル１４の偏光子によって吸収される光の量が減少し、光の利用率を向上することができる。
【００６４】
図１９は光学シート２２及びミラー層８４を製造する例を示す図である。（Ａ）においては、ミラーシート８４ｂを形成し、（Ｂ）においては、ミラーシート８４ｂに拡散材入り樹脂からなるインキ２２ｂを塗布し、（Ｃ）において、乾燥後、拡散材入り樹脂とミラーシート８４ｂとが重なった状態で穴あけ加工を行う。これによって、ミラー層８４のミラー８４ａがそれぞれ光学シート２２の突起３２の先端面の上に配置された構造が得られる。この構造は図１６の液晶表示装置で使用されることができる。
【００６５】
以上のように、上記実施例による光学シートは、間隔をあけて配置され且つ一方の側に向いた散乱性を有する複数の突起とを備え、隣接する２つの突起の間には谷が形成され、該突起と該谷の底部との間の境界部は、該突起の先端面と該先端面に隣接する側面との間の境界部よりも大きな曲率の曲線で形成されている構成を有している。
【００６６】
また、上記実施例による光学シートは、間隔をあけて配置され且つ一方の側に向いた散乱性を有する複数の突起とを備え、各突起は基部と先端部とを有し、該突起の先端部は、透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ１％で混合された拡散材とを含む材料樹脂からなり、該突起の基部は、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ２％で混合された拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、この場合、Ｎ１＞Ｎ２であり、Ｎ２は０を含む構成を有している。
【００６７】
また、上記実施例による光学シートは、間隔をあけて配置され且つ一方の側に向いた散乱性を有する複数の突起とを備え、隣接する２つの突起の間には谷が形成され、各突起は基部と先端部とを有し、該突起と該谷の底部との間の境界部は、該突起の先端面と該先端面に隣接する側面との間の境界部よりも大きな曲率の曲線で形成され、該突起の先端部は、透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ１％で混合された拡散材とを含む樹脂材料からなり、該突起の基部は、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ２％で混合された拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、この場合、Ｎ１＞Ｎ２であり、Ｎ２は０を含む構成を有している。
【００６８】
上記実施例による光学シートの製造方法は、複数の穴を有するスタンパロールに拡散材が混合された第１のインキを塗布し、該型の穴はほぼ直角の底をもち且つ該型の２つの隣接する穴の間の表面壁部分は湾曲して形成されており、該穴に第１のインキが充填された状態で該スタンパロールの表面上の及び該穴からはみ出した第１のインキを取り去り、該穴内の該第１のインキをベースシートに転写する工程からなる方法である。
【００６９】
また、上記実施例による光学シートの製造方法は、複数の穴を有する型に拡散材が混合された第１のインキを塗布し、該型の穴に第１のインキが充填された状態で該型の穴からはみ出した第１のインキを取り去り、該型に第２のインキを塗布し、該第１のインキ及び該第２のインキをベースシートに転写する工程からなる方法である。
【００７０】
上記各構成によれば、配光制御性が高く、かつ、ブロードな集光特性を有する光学シートを得ることができる。
【００７１】
また、上記実施例による液晶表示装置は、液晶パネルと、バックライトと、該液晶パネルと該バックライトとの間に配置され、一平面上に間隔をあけて配置され且つ散乱性を有する複数の突起を有する光学シートと、該液晶パネルと該光学シートとの間に配置された偏光制御シートとを備えた構成である。この液晶表示装置は光の利用効率が高い。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、配光制御性が高く、かつ、ブロードな集光特性を有する光学シートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係わる光学シート及びバックライトを含む液晶表示装置の一例を示す図である。
【図２】 本発明の実施例に係わる光学シート及びバックライトを含む液晶表示装置の他の一例を示す図である。
【図３】 光学シートの例を示す図である。
【図４】 光学シートの例を示す図である。
【図５】 光学シートの例を示す図である。
【図６】 光学シートの例を示す図である。
【図７】 光学シートの突起の配列の例を示す図であり、（Ａ）は光学シートの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線VII −VII に沿った断面図である。
【図８】 光学シートの突起の配列の例を示す図である。
【図９】 光学シートの作用を説明する図である。
【図１０】 バックライトの導光板を出射する光及び光学シートを出射する光の配光特性を示す図である。
【図１１】 光学シートの製造装置の例を示す図であり、（Ａ）は製造装置を示し、（Ｂ）はスタンパロールの表面の型を示し、（Ｃ）は製造された光学シートを示す。
【図１２】 光学シートの製造装置の他の一例を示す図であり、（Ａ）は製造装置を示し、（Ｂ）はスタンパロールの表面の型を示し、（Ｃ）は製造された光学シートを示し、（Ｄ）は製造された光学シートの他の例を示す。
【図１３】 光学シートの製造装置の他の一例を示す図であり、（Ａ）は製造装置を示し、（Ｂ）はスタンパロールの表面の型を示し、（Ｃ）は製造された光学シートを示す。
【図１４】 突起を形成する樹脂の例を説明する図である。
【図１５】 突起を形成する樹脂の他の例を説明する図である。
【図１６】 本発明の他の実施例の液晶表示装置を示す図である。
【図１７】 本発明の他の実施例の液晶表示装置を示す図である。
【図１８】 本発明の他の実施例の液晶表示装置を示す図である。
【図１９】 光学シート及びミラー層を製造する例を示す図である。
【図２０】 図２０は従来の光学シートを示し、（Ａ）は散乱シートを示し、（Ｂ）はプリズムシートを示す。
【符号の説明】
１０…液晶表示装置
１２…バックライト
１４…液晶パネル
１６…導光板
２２…光学シート
３０…ベースシート
３２…突起
３２ａ…基部
３２ｂ…先端部
３４…谷
３６…拡散材
３８…境界部
４０…境界部
５０…製造装置
５２…スタンパロール
５２ａ…型
５４…穴
５６…表面壁部分
５８…インキ塗布装置
６０…インキ塗り込みロール
６２…スキージ
６４…ＵＶ照射装置
６６…ベースシートロール
７２…インキ塗布装置
７４…スキージ
７６…ＵＶ照射装置
７８…インキ除去装置
８０…偏光制御フィルム
８２…１／４波長板
８４…ミラー層
８６…偏光制御フィルム
Claims (3)
- 一方の側に向いた散乱性を有する複数の突起を備え、上記突起は、隣接する２つの突起の間に谷が形成され、該谷の底部に、光が上記突起に接触することなく上記谷に直接に出射する開口幅を有し且つ上記突起に衝突もしくは入射して散乱されて上記突起の側面から出射された光の一部は隣接する突起に接触することなく出射される一方で、上記突起に衝突もしくは入射して散乱されて上記突起の側面から出射された光の一部は他の突起に入射してさらに散乱されて上記突起の側面から出射されるように一平面上に間隔をあけて配置された光学シートの製造方法であって、
ほぼ直角の底をもち且つ２つの隣接する穴の間の表面壁部分は湾曲して形成された複数の穴を有する型に拡散材が混合された第１のインキを塗布する工程と、
該穴に第１のインキが充填された状態で該型の穴からはみ出した第１のインキを取り去るとともに上記第１のインキの表面が上記型の表面壁部分よりも低い位置になるように該型の穴に充填された第１のインキの一部をかきとる工程と、
該型に第２のインキを塗布する工程と、
該第１のインキ及び該第２のインキをベースシートに転写する工程とを備え、
該第１のインキは、透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ１％で混合された拡散材とを含む樹脂材料からなり、
該第２のインキは、透明樹脂材料及び透明樹脂と該透明樹脂に対して重量比Ｎ２％で混合された拡散材とを含む樹脂材料の一つからなり、且つ、Ｎ１＞Ｎ２であり、Ｎ２は０を含むことを特徴とする光学シートの製造方法。 - 上記第１のインキの硬化収縮率が、第２のインキの硬化収縮率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光学シートの製造方法。
- 上記型の穴からはみ出した第１のインキを取り去るとともに上記型の穴に充填された第１のインキの一部をかきとる工程は、
上記型の穴からはみ出した第１のインキを取り去る工程と、
上記第１のインキを硬化させる工程と、
硬化させた第１のインキの一部をかきとる工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学シートの製造方法。
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