JP4317378B2 - Optical sheet and backlight unit using the same - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集光、拡散、法線方向側への屈折等の諸機能を有し、特に液晶表示装置のバックライトユニットに好適な光学シート、及び、これを用いたバックライトユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置は、液晶層を背面から照らすバックライト方式が普及し、液晶層の下面側にエッジライト型(サイドライト型)、直下型等のバックライトユニットが装備されている。かかるエッジライト型のバックライトユニット20は、一般的には図4(a)に示すように、光源としての棒状のランプ21と、このランプ21に端部が沿うように配置される方形板状の導光板22と、この導光板22の表面側に積層される複数枚の光学シート23とを装備している。この光学シート23は、屈折、拡散等の特定の光学的機能を有するものであり、具体的には(1)導光板22の表面側に配設され、主に光拡散機能や集光機能を有するビーズ塗工タイプの光拡散シート24、(2)光拡散シート24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25などが該当する。
【0003】
このバックライトユニット20の機能を説明すると、ランプ21より導光板22に入射した光線は、導光板22裏面の反射ドット、反射シート(図示していない)及び各側面で反射され、導光板22表面から出射される。導光板22から出射した光線は、光拡散シート24に入射し、拡散され、表面より出射される。その後、光拡散シート24から出射された光線は、プリズムシート25に入射し、表面に形成されたプリズム部25aによって、略真上方向にピークを示す分布の光線として出射される。このように、ランプ21から出射された光線が、光学シート23によって拡散され、略真上方向にピークを示すように屈折され、さらに上方の図示していない液晶層全面を照明するものである。
【0004】
また図示していないが、上述の導光板22の導光特性や光学シート23の光学的機能などを考慮し、光拡散シートやプリズムシートなどの光学シートをさらに多く配設したバックライトユニットもある。
【0005】
上記従来の光拡散シート24としては、一般的には図4(b)に示すように、透明な合成樹脂製の基材層26と、この基材層26の表面に積層されかつ光拡散性を有する光拡散層27とを備えている(例えば特開2000−89007公報等参照)。この光拡散層27は、一般的にはバインダー28中に樹脂ビーズ29を有している。この樹脂ビーズ29の存在によって光拡散シート24の表面にレンズ状の微細凹凸が形成される。光拡散シート24は、このレンズ状の微細凹凸や樹脂ビーズ29の界面での屈折により拡散、集光、法線方向側への屈折(変角)等の光学的機能が奏される。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−89007公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の光拡散シート24は、樹脂ビーズ29表面にバインダー28が覆うため、樹脂ビーズ29が十分に突出し難く、意図する形状のマイクロレンズの形成が困難である。そのため、光拡散シート24は、集光、拡散、変角等の光学的機能の向上には一定の限界がある。従って、従来のバックライトユニット20では、高価でかつ取扱いが困難であるにも関わらず、1枚又は2枚のプリズムシート25を備える必要がある。
【0008】
また、上記従来の光拡散シート24は、樹脂ビーズ29の粒子径、配合量及び塗工量を変化させることで集光等の光学的機能の制御が可能であるが、樹脂ビーズ29の均一分散ひいては均一塗工が凝集等により困難であるため、光学的機能の正確な制御は不可能である。
【0009】
また、上記従来の光拡散シート24は、光拡散層27中の樹脂ビーズ29によって光拡散機能を発揮することから、シート全面にかつ全方向に均一な光拡散機能を有している。一方、導光板22表面から出射する光線は、ランプ21と垂直方向と平行方向とで異なる輝度分布を有している。そのため、光拡散シート24の光拡散機能を、ランプ21と垂直方向の輝度分布又は平行方向の輝度分布のどちらかに適合させ、一方向の輝度分布における法線方向の出光量が大きくなるように設定すると、他方向の輝度分布においては法線方向の出光量を効率よく増大させることができない。つまり、上記従来の光拡散シート24では、導光板22表面から出射する光線の異方性を考慮し、法線方向の出光量を効率よく増大させることができない。
【0010】
さらに、上記従来の光拡散シート24は、光拡散層27中の樹脂ビーズ29により表面に形成される微細凹凸の高さがランダムになる。そのため、光拡散シート24は、重ね合わされる他の光学部材に対し、応力集中により傷を付けてしまうおそれがある。
【0011】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、集光、拡散、変角等の光学的機能が格段に高く、その光学的機能に異方性及び高い制御性を有し、さらに重ね合わされる他部材への傷付けが抑制される光学シート及びこれを用いて正面方向の高輝度化、輝度の均一化、視野角の適正化、薄型化等の品質の向上が促進されるバックライトユニットの提供を目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた発明は、少なくとも透過光線に対する集光機能及び法線方向側への屈折機能を有する液晶表示装置のバックライトユニット用の光学シートであって、複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを表面に備え、このマイクロレンズが楕円面の部分的形状を有し、この楕円面の長軸が所定の平面方向と略平行に位置し、このマイクロレンズの高さ(H)の楕円面の長軸半径(R)に対する高さ比(H/R)が3/4以上1以下であり、楕円面の長軸半径(R)の平面方向と略平行な短軸半径(RS1)に対する扁平比(R/RS1)が1.05以上1.7以下であり、マイクロレンズアレイを構成する素材の屈折率が1.3以上1.8以下であることを特徴とする光学シートである。
【0013】
当該光学シートは、レンズ的屈折作用を奏する複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを表面に備えていることから、優れた光学的機能(集光機能、拡散機能、法線方向側への変角機能等)を有し、その光学的機能が容易かつ確実に制御される。また当該光学シートは、マイクロレンズが楕円面の部分的形状を有し、この楕円面の長軸が所定の平面方向と略平行に位置しているため、上記光学的機能に異方性を有し、具体的にはマイクロレンズの長軸と平行方向の光学的機能より長軸と垂直方向の光学的機能が大きくなる。さらに、当該光学シートは、マイクロレンズの高さを一定に調整することで、応力集中が抑制され、重ね合わされる他部材への傷付けが防止される。加えて、当該光学シートは、マイクロレンズの高さ(H)の楕円面の長軸半径(R)に対する高さ比(H/R)が3/4以上1以下、マイクロレンズアレイを構成する素材の屈折率が1.3以上1.8以下とされているので、集光、拡散、法線方向側への屈折等の光学的機能がさらに高められる。その上、当該光学シートは、楕円面の長軸半径(R)の平面方向と略平行な短軸半径(RS1)に対する扁平比(R/RS1)が1.05以上1.7以下とされているので、光学的機能を高く維持しつつ、光学的機能の異方性を発現し、その結果異方性を有する導光板表面からの出射光線を効率よく法線方向に向けることができる。
【0014】
当該光学シートにおいて、マイクロレンズの長軸半径(R)としては10μm以上1000μm以下、マイクロレンズの充填率としては40%以上、マイクロレンズの表面粗さ(Ra)としては2μm以下が好ましい。マイクロレンズの長軸半径(R)、充填率及び表面粗さ(Ra)を上記範囲とすることで、集光、拡散、法線方向側への屈折等の光学的機能がさらに高められる。
【0016】
上記マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配設パターンとしては菱格子パターン又はランダムパターンが好ましい。この菱格子パターンは平面形状が楕円の当該マイクロレンズをより密に配設することができるため、当該光学シートのマイクロレンズの充填率が容易に高められ、集光、拡散等の光学的機能が格段に向上される。またランダムパターンでマイクロレンズを配設することで、当該光学シートを他の光学部材と重ね合わせた際にモアレの発生が低減される。
【0017】
上記マイクロレンズアレイを構成する素材としては放射線硬化型樹脂又は熱可塑性樹脂を用いるとよい。かかる放射線硬化型樹脂又は熱可塑性樹脂によれば、上記形状のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを容易かつ確実に形成することができる。
【0018】
当該光学シートは、裏面にバインダー中にビーズが分散したスティッキング防止層を備えるとよい。このように裏面にスティッキング防止層を備えることで、当該光学シートと裏面側に配設される導光板、プリズムシート等とのスティッキングが防止される。
【0019】
従って、ランプから発せられる光線を分散させて表面側に導く液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、当該光学シートを備えるよい。当該バックライトユニットは、集光、拡散、変角等の光学的機能が高い当該光学シートによって、エネルギー効率が向上し、正面方向の高輝度化、輝度の均一化、視野角の適正化等により品質が高められ、さらに光学シート枚数の低減による薄型化が促進される。また、当該バックライトユニットは、光学的機能に異方性を有する当該光学シートによって、異方性を有する導光板表面からの出射光線を効率よく法線方向に向けることができる。
【0020】
ここで、「マイクロレンズ」とは、凸レンズ及び凹レンズを含む概念である。「高さ(H)」とは、マイクロレンズが凸レンズの場合にはマイクロレンズの基底面から最頂部までの垂直距離、マイクロレンズが凹レンズの場合にはマイクロレンズの開口面から最底部までの垂直距離を意味する。「充填率」とは、当該光学シートの表面投影形状における単位面積当たりのマイクロレンズの占有比率を意味する。「菱格子パターン」とは、表面に菱格子を仮定し、その菱格子の交点にマイクロレンズを配設するパターンを意味する。
【0021】
【発明の実施の形態】
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。図1(a)は本発明の一実施形態に係る光学シートを示す模式的部分平面図、図1(b)及び(c)は図1(a)の光学シートの模式的A−A断面図及び模式的B−B断面図、図2は図1の光学シートを備えるバックライトユニットを示す模式的断面図、図3は図1の光学シートとは異なる形態の光学シートを示す模式的部分断面図である。
【0022】
図1(a)、(b)及び(c)の光学シート1は、基材層2と、この基材層2の表面に有するマイクロレンズアレイ3とを備えている。
【0023】
基材層2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から形成されている。かかる基材層2に用いられる合成樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル、放射線硬化型樹脂等が挙げられる。中でも、マイクロレンズアレイ3の成形性に優れる紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂等の放射線硬化型樹脂やポリカーボネート、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂が好ましい。また、基材層2としてポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム又はポリカーボネートフィルムを用い、その上に紫外線硬化性樹脂などでマイクロレンズ4を形成することもできる。
【0024】
基材層2の厚み(平均厚み)は、特には限定されないが、例えば10μm以上500μm以下、好ましくは35μm以上250μm以下、特に好ましくは50μm以上188μm以下とされる。基材層2の厚みが上記範囲未満であると、バックライトユニット等において熱に曝された際にカールが発生しやすくなってしまう、取扱いが困難になる等の不都合が発生する。逆に、基材層2の厚みが上記範囲を超えると、液晶表示装置の輝度が低下してしまうことがあり、またバックライトユニットの厚みが大きくなって液晶表示装置の薄型化の要求に反することにもなる。
【0025】
マイクロレンズアレイ3は、基材層2の表面に突設される多数の凸状のマイクロレンズ4から構成されている。マイクロレンズアレイ3は、基材層2と一体成形されてもよく、基材層2と別体に成形されてもよい。マイクロレンズアレイ3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から形成されており、具体的には上記基材層2と同様の合成樹脂が用いられている。
【0026】
なお、基材層2及びマイクロレンズ4には、上記の合成樹脂の他、例えばフィラー、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤等が配合されてもよい。
【0027】
マイクロレンズ4は、楕円面5の部分的形状、具体的には楕円面5を長軸6と平行な面で分割した一形状を有している。この楕円面5の長軸6は、当該光学シート1の所定の平面方向と略平行に位置している。楕円面5の短軸7は長軸6と垂直かつ平面方向と略平行に位置し、短軸8は長軸6と垂直かつ法線方向と略平行に位置している。長軸半径(R)は長軸6の半径、短軸半径(RS1)は短軸7の半径、短軸半径(RS2)は短軸8の半径である。
【0028】
マイクロレンズ4は、基材層2の表面に比較的密にかつ幾何学的に配設されている。具体的には、マイクロレンズ4は、基材層2の表面において菱格子パターンで配設され、ピッチ及びレンズ間距離が一定である。この配設パターンは、平面形状が楕円のマイクロレンズ4を最も密に配設することができ、当該光学シート1の集光機能、拡散機能、変角機能等の光学的機能を向上することができる。
【0029】
マイクロレンズ4の高さ(H)の楕円面5の長軸半径(R)に対する高さ比(H/R)としては3/4以上1以下が好ましい。マイクロレンズ4の高さ比(H/R)を上記範囲とすることで、マイクロレンズ4におけるレンズ的屈折作用が効果的に奏され、当該光学シート1の集光、拡散、変角等の光学的機能が格段に向上される。
【0030】
マイクロレンズ4の楕円面5における長軸半径(R)の短軸半径(RS1)に対する平面方向の扁平比(R/RS1)の下限としては1.05が好ましい。一方、この扁平比(R/RS1)の上限としては1.7が好ましく、1.5が特に好ましい。マイクロレンズ4を平面方向の扁平比(R/RS1)が上記範囲となる楕円面5から構成することで、当該光学シート1の優れた光学的機能を有しつつ、マイクロレンズ4の長軸6と平行方向及び垂直方向で光学的機能の差異(異方性)を効果的に発現することができる。
【0031】
マイクロレンズ4の楕円面5における長軸半径(R)の下限としては10μmが好ましく、30μmが特に好ましい。一方、この長軸半径(R)の上限としては1000μmが好ましく、400μmが特に好ましい。マイクロレンズ4を構成する楕円面5の長軸半径(R)が上記範囲より小さいと、回析の影響が大きくなり、光学的性能の低下や色分解が起こり易く、品質の低下を招来する。一方、楕円面5の長軸半径(R)が上記範囲を超えると、輝度ムラが生じやすく、同様に品質の低下を招来する。
【0032】
マイクロレンズ4の充填率の下限としては、40%、特に60%、さらに特に70%が好ましい。このようにマイクロレンズ4の充填率を上記下限以上とすることで、当該光学シート1表面におけるマイクロレンズ4の占有面積を高め、当該光学シート1の集光、拡散等の光学的機能が格段に向上される。
【0033】
マイクロレンズ4の表面粗さ(Ra)の上限としては、2μm、特に0.5μm、さらに特に0.1μmが好ましい。一方、マイクロレンズ4の表面粗さ(Ra)の下限としては、0.005μm、特に0.01μmが好ましい。マイクロレンズ4の表面粗さ(Ra)を上記範囲とすることで、マイクロレンズ4の表面での乱反射や乱屈折によるレンズ的光学作用の低下が低減され、当該光学シート1の集光、拡散、変角等の光学的機能が有効に発揮される。このマイクロレンズ4の表面粗さ(Ra)を上記範囲内で比較的小さくすると、当該光学シート1の集光、変角等の光学的機能が大きくなる。一方、マイクロレンズ4の表面粗さ(Ra)を上記範囲内で大きくすると、当該光学シート1の光拡散機能が大きくなる。
【0034】
マイクロレンズアレイ3を構成する素材の屈折率の下限としては1.3が好ましく、1.45が特に好ましい。一方、この素材の屈折率の上限としては1.8が好ましく、1.6が特に好ましい。この範囲の中でも、マイクロレンズアレイ3を構成する素材の屈折率としては1.5が最も好ましい。このようにマイクロレンズアレイ3を構成する素材の屈折率を上記範囲とすることで、マイクロレンズ4におけるレンズ的屈折作用が効果的に奏され、当該光学シート1の集光、拡散等の光学的機能がさらに高められる。
【0035】
マイクロレンズ4の楕円面5における法線方向の短軸半径(RS2)は、長軸半径(R)とほぼ等しいか、若干小さくするとよい。この短軸半径(RS2)の短軸半径(RS1)に対する扁平比(RS2/RS1)、つまり長軸6と垂直方向の扁平比としては上記平面方向の扁平比(R/RS1)と同程度が好ましい。短軸半径の扁平比(RS2/RS1)を上記範囲とすることで、マイクロレンズ4の長軸6と垂直方向成分の球面収差が低減され、透過光線に対する正面側への集光機能、法線方向側への変角機能等の光学的機能が高められる。
【0036】
当該光学シート1は、マイクロレンズ4からなるマイクロレンズアレイ3によって優れた集光、拡散、変角等の光学的機能を有する。また、当該光学シート1は、マイクロレンズアレイ3を構成するマイクロレンズ4の高さ比(H/R)、扁平比(R/RS1)、長軸半径(R)、充填率等を調整することで、光学的機能が容易かつ確実に制御される。また、当該光学シート1は、楕円面5の部分的形状を有するマイクロレンズ4によって光学的機能の異方性を有し、マイクロレンズ4の長軸6と平行方向の光学的機能より長軸6と垂直方向の光学的機能が大きくなる。さらに、当該光学シート1は、マイクロレンズ4の高さ(H)を一定に調整することで、応力集中が抑制され、重ねられる他部材への傷付けが防止される。
【0037】
当該光学シート1の製造方法としては、上記構造のものが形成できれば特に限定されるものではなく、種々の方法が採用される。当該光学シート1の製造方法としては、基材層2を作成した後にマイクロレンズアレイ3を別に形成する方法と、基材層2とマイクロレンズアレイ3とを一体成形する方法とが可能であり、具体的には、
(a)マイクロレンズアレイ3の表面の反転形状を有するシート型に合成樹脂を積層し、そのシート型を剥がすこと当該光学シート1を形成する方法、
(b)マイクロレンズアレイ3の表面の反転形状を有する金型に溶融樹脂を注入する射出成型法、
(c)シート化された樹脂を再加熱して前記と同様の金型と金属板との間にはさんでプレスして形状を転写する方法、
(d)マイクロレンズアレイ3の表面の反転形状を周面に有するロール型と他のロールとのニップに溶融状態の樹脂を通し、上記形状を転写する押出しシート成形法、
(e)基材層に紫外線硬化型樹脂を塗布し、上記と同様の反転形状を有するシート型、金型又はロール型に押さえ付けて未硬化の紫外線硬化型樹脂に形状を転写し、紫外線をあてて紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法、
(f)上記と同様の反転形状を有する金型又はロール型に未硬化の紫外線硬化性樹脂を充填塗布し、基材層で押さえ付けて均し、紫外線をあてて紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法、
(g)未硬化(液状)の紫外線硬化型樹脂等を微細なノズルからシート基材上に射出又は吐出し、硬化させる方法、
(h)紫外線硬化型樹脂の代わりに電子線硬化型樹脂を使用する方法
などがある。
【0038】
上記マイクロレンズアレイ3の反転形状を有する型(モールド)の製造方法としては、例えば基材上にフォトレジスト材料により斑点状の立体パターンを形成し、この立体パターンを加熱流動化により曲面化することで、マイクロレンズアレイ模型を作製し、このマイクロレンズアレイ模型の表面に電鋳法により金属層を積層し、この金属層を剥離することで製造することができる。また、上記マイクロレンズアレイ模型の作製方法としては、上記(g)に記載の方法を採用することも可能である。
【0039】
上記製造方法によれば、上記形状のマイクロレンズアレイ3が容易かつ確実に形成される。そのため、マイクロレンズアレイ3を構成するマイクロレンズ4の高さ比(H/R)、扁平比(R/RS1)、短軸半径(RS1、RS2)及び長軸半径(R)の長さ、充填率、配設パターン等が容易かつ確実に調整され、その結果当該光学シート1の光学的機能が容易かつ確実に制御される。
【0040】
図2に示すエッジライト型バックライトユニットは、導光板9と、この導光板9の対偶辺に配設される一対の線状ランプ10と、導光板9の表面側に重ねて配設される光学シート1とを備えている。この光学シート1は、マイクロレンズ4の長軸6がランプ10と平行になるよう配設されている。エッジライト型バックライトユニットにおいて、ランプ10から発せられ、導光板9表面から出射される光線の輝度分布は、ランプ10と垂直方向では法線方向に対して所定角度傾斜した比較的強いピークを有し、ランプ10と平行方向では顕著なピークを有していない。そのため、当該バックライトユニットは、正面側への集光機能、光拡散機能、法線方向側への変角機能等の光学的機能が格段に高く、かつマイクロレンズ4の長軸6と垂直方向の光学的機能が長軸6と平行方向の光学的機能より大きい当該光学シート1によって、効率よく法線方向側へ向けられ、高い正面輝度及び適当な視野角を有している。従って、当該バックライトユニットは、従来必要であった光学シート(光拡散シート等)の装備枚数の低減化が図られ、薄型化、高品質化及び低コスト化が促進される。
【0041】
図3の光学シート11は、基材層2と、この基材層2の表面に有するマイクロレンズアレイ3と、基材層2の裏面に積層されるスティッキング防止層12とを備えている。この基材層2及びマイクロレンズアレイ3は、上記図1の光学シート1と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。従って、当該光学シート11も、上記光学シート1と同様に、集光、拡散、変角等の光学的機能が格段に高く、その光学的機能に異方性及び高い制御性を有し、さらに重ね合わされる他部材への傷付けが抑制される。
【0042】
スティッキング防止層12は、バインダー13と、このバインダー13中に分散するビーズ14とから構成されている。このバインダー13は、基材ポリマーを含むポリマー組成物を硬化させることで形成される。このバインダー13によって、基材層2の裏面にビーズ14が略等密度に配置固定される。なお、このスティッキング防止層12の厚み(ビーズ14を除いたバインダー13部分の厚み)は特には限定されないが、例えば1μm以上10μm以下程度とされている。
【0043】
上記基材ポリマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル系樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、紫外線硬化型樹脂等が挙げられ、これらのポリマーを1種又は2種以上混合して使用することができる。特に、上記基材ポリマーとしては、加工性が高く、塗工等の手段で容易にスティッキング防止層12を形成することができるポリオールが好ましい。また、バインダー13に用いられる基材ポリマーは光線を透過させる必要があるので透明とされており、特に無色透明が好ましい。
【0044】
上記ポリオールとしては、例えば(a)水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールと、(b)水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られ、かつ、(メタ)アクリル単位等を有するアクリルポリオールとが好ましい。かかるポリエステルポリオール又はアクリルポリオールを基材ポリマーとするバインダー13は耐候性が高く、スティッキング防止層12の黄変等を抑制することができる。なお、このポリエステルポリオールとアクリルポリオールのいずれか一方を使用してもよく、両方を使用してもよい。
【0045】
なお、バインダー13を形成するためのポリマー組成物は、基材ポリマー以外に、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もよい。
【0046】
ビーズ14の材料としては、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、具体的には、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を用いることができる。有機フィラーの具体的な材料としては、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、ポリアクリロニトリル、ポリアミド等を用いることができる。中でも、透明性が高く、光線の透過を阻害しな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。
【0047】
ビーズ14の平均粒子径の下限としては1μm、特に2μm、さらに特に5μmが好ましく、この平均粒子径の上限としては50μm、特に20μm、さらに特に15μmが好ましい。ビーズ14の平均粒子径が上記下限より小さいと、ビーズ14によって形成されるスティッキング防止層12の裏面の凸部が小さくなり、十分なスティッキング防止効果が得られないおそれがある。逆に、ビーズ14の平均粒子径が上記上限を越えると、光学シート11の厚さが増大し、かつ、裏面側に重ね合わされる他の光学部材に傷を付けるおそれがある。
【0048】
このビーズ14の配合量は比較的少量とされ、ビーズ14は互いに離間してバインダー13中に分散し、ビーズ14の多くはその下端がバインダー13からごく少量突出している。そのため、この光学シート11を導光板と積層すると、突出したビーズ14の下端が導光板等の表面に当接し、光学シート11の裏面の全面が導光板等と当接することがない。これにより、光学シート11と導光板等とのスティッキングが防止され、液晶表示装置の画面の輝度ムラが抑えられる。
【0049】
当該スティッキング防止層12の形成方法としては、例えば(a)バインダー13を構成するポリマー組成物にビーズ14を混合することでスティッキング防止層用塗工液を製造する工程と、(b)このスティッキング防止層用塗工液を基材層2の裏面に塗工することでスティッキング防止層12を積層する工程とを有する。
【0050】
なお、本発明の光学シートは上記実施形態に限定されるものではなく、例えば凹レンズのマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイも可能である。かかる凹レンズのマイクロレンズも、上記凸レンズのマイクロレンズと同様に優れた光学的機能を有する。また、マイクロレンズの配設パターンとしては、稠密充填可能な上記菱格子パターンに限定されず、正方形格子パターンやランダムパターンも可能である。ランダムパターンによれば、当該光学シートを他の光学部材と重ね合わせた際にモアレの発生が低減される。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学シートによれば、集光、拡散、変角等の光学的機能が格段に高くかつ異方性を有し、その光学的機能の制御が容易かつ確実であり、重ね合わされる他部材への傷付けが抑制される。また、当該光学シートを用いたバックライトユニットは、正面方向の高輝度化、輝度の均一化、視野角の適正化、薄型化等の品質の向上及び低コスト化が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)、(b)及び(c)は本発明の一実施形態に係る光学シートを示す模式的部分平面図、模式的A−A断面図及び模式的B−B断面図である。
【図2】図1の光学シートを備えるエッジライト型バックライトユニットを示す模式的断面図である。
【図3】図1の光学シートとは異なる形態に係る光学シートを示す模式的部分断面図である。
【図4】(a)は従来の一般的なエッジライト型バックライトユニットを示す模式的斜視図、(b)は従来の光拡散シートを示す模式的断面図である。
【符号の説明】
1 光学シート
2 基材層
3 マイクロレンズアレイ
4 マイクロレンズ
5 楕円面
6 長軸
7 短軸
8 短軸
9 導光板
10 ランプ
11 光学シート
12 スティッキング防止層
13 バインダー
14 ビーズ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical sheet having various functions such as condensing, diffusing, and refraction in a normal direction, and particularly suitable for a backlight unit of a liquid crystal display device, and a backlight unit using the same. is there.
[0002]
[Prior art]
In the liquid crystal display device, a backlight system that illuminates a liquid crystal layer from the back is widespread, and a backlight unit such as an edge light type (side light type) or a direct type is provided on the lower surface side of the liquid crystal layer. As shown in FIG. 4A, the edge light type backlight unit 20 generally has a rod-like lamp 21 as a light source, and a rectangular plate shape that is disposed so that the end of the lamp 21 is along the end. The light guide plate 22 and a plurality of optical sheets 23 stacked on the surface side of the light guide plate 22 are provided. The optical sheet 23 has specific optical functions such as refraction and diffusion. Specifically, (1) the optical sheet 23 is disposed on the surface side of the light guide plate 22 and mainly has a light diffusion function and a light collecting function. The bead coating type light diffusing sheet 24 has (2) a prism sheet 25 disposed on the surface side of the light diffusing sheet 24 and having a function of refraction in the normal direction side.
[0003]
The function of the backlight unit 20 will be described. Light rays that are incident on the light guide plate 22 from the lamp 21 are reflected by reflection dots, a reflection sheet (not shown) on the back surface of the light guide plate 22, and each side surface. It is emitted from. The light beam emitted from the light guide plate 22 enters the light diffusion sheet 24, is diffused, and is emitted from the surface. Thereafter, the light beam emitted from the light diffusion sheet 24 enters the prism sheet 25 and is emitted as a light beam having a distribution having a peak in a substantially upward direction by the prism portion 25a formed on the surface. In this way, the light beam emitted from the lamp 21 is diffused by the optical sheet 23, refracted so as to show a peak in a substantially upward direction, and further illuminates the entire liquid crystal layer (not shown) above.
[0004]
Although not shown, there is also a backlight unit in which more optical sheets such as a light diffusion sheet and a prism sheet are arranged in consideration of the light guide characteristics of the light guide plate 22 and the optical function of the optical sheet 23 described above. .
[0005]
As the conventional light diffusing sheet 24, generally, as shown in FIG. 4B, a transparent synthetic resin base material layer 26 is laminated on the surface of the base material layer 26 and is light diffusive. (See, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-89007). The light diffusion layer 27 generally has resin beads 29 in a binder 28. Due to the presence of the resin beads 29, lens-shaped fine irregularities are formed on the surface of the light diffusion sheet 24. The light diffusing sheet 24 exhibits optical functions such as diffusion, condensing, refraction in the normal direction (angle change) by refraction at the lens-shaped fine irregularities and the resin bead 29 interface.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-89007
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional light diffusing sheet 24, since the binder 28 covers the surface of the resin beads 29, the resin beads 29 do not protrude sufficiently, and it is difficult to form microlenses having an intended shape. Therefore, the light diffusion sheet 24 has a certain limit in improving optical functions such as light collection, diffusion, and deflection. Therefore, the conventional backlight unit 20 needs to include one or two prism sheets 25 despite being expensive and difficult to handle.
[0008]
The conventional light diffusion sheet 24 can control optical functions such as light collection by changing the particle size, blending amount and coating amount of the resin beads 29. As a result, since uniform coating is difficult due to aggregation or the like, it is impossible to accurately control the optical function.
[0009]
Further, since the conventional light diffusion sheet 24 exhibits a light diffusion function by the resin beads 29 in the light diffusion layer 27, it has a uniform light diffusion function over the entire sheet surface and in all directions. On the other hand, light rays emitted from the surface of the light guide plate 22 have different luminance distributions in the lamp 21 in the vertical direction and in the parallel direction. Therefore, the light diffusing function of the light diffusing sheet 24 is adapted to either the luminance distribution in the vertical direction or the luminance distribution in the parallel direction to the lamp 21 so that the emitted light amount in the normal direction in the unidirectional luminance distribution is increased. If set, the amount of light emitted in the normal direction cannot be increased efficiently in the luminance distribution in the other direction. In other words, the conventional light diffusion sheet 24 cannot efficiently increase the amount of light emitted in the normal direction in consideration of the anisotropy of light emitted from the surface of the light guide plate 22.
[0010]
Further, in the conventional light diffusion sheet 24, the height of the fine irregularities formed on the surface by the resin beads 29 in the light diffusion layer 27 is random. For this reason, the light diffusing sheet 24 may be damaged by stress concentration with respect to other optical members to be overlaid.
[0011]
The present invention has been made in view of these inconveniences, and has extremely high optical functions such as condensing, diffusing, and bending, and the optical functions have anisotropy and high controllability. Optical sheet that suppresses damage to other components that are used, and a backlight unit that uses this to promote improvement in quality such as high brightness in the front direction, uniform brightness, proper viewing angle, thinning, etc. It is intended to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
An invention made to solve the above-mentioned problems is an optical sheet for a backlight unit of a liquid crystal display device having at least a light collecting function for transmitted light and a function of refraction in a normal direction side, and includes a plurality of microlenses. The microlens array is provided on the surface, the microlens has an elliptical partial shape, the major axis of the elliptical surface is positioned substantially parallel to a predetermined plane direction, and the height (H) of the microlens height ratio to the length axis radius of the elliptical surface (R L) of (H / R L) is 3/4 or more and 1 or less, the planar direction substantially parallel to the minor axis of the major axis radius of the elliptical surface (R L) The flatness ratio (R L / R S1 ) with respect to the radius (R S1 ) is 1.05 or more and 1.7 or less, and the refractive index of the material constituting the microlens array is 1.3 or more and 1.8 or less. It is a featured optical sheet
[0013]
Since the optical sheet is provided with a microlens array composed of a plurality of microlenses having a lens-like refractive action on its surface, it has excellent optical functions (condensing function, diffusion function, variable angle toward the normal direction side). And the optical function is easily and reliably controlled. The optical sheet has an anisotropy in the optical function because the microlens has a partial shape of an elliptical surface and the major axis of the elliptical surface is positioned substantially parallel to a predetermined plane direction. Specifically, the optical function in the direction perpendicular to the major axis is greater than the optical function in the direction parallel to the major axis of the microlens. Furthermore, in the optical sheet, by adjusting the height of the microlens to be constant, stress concentration is suppressed, and damage to other members that are superimposed is prevented. In addition, the optical sheet constitutes a microlens array in which the height ratio (H / R L ) of the height (H) of the microlens to the major axis radius (R L ) of the ellipsoid is 3/4 or more and 1 or less. Since the refractive index of the material to be adjusted is 1.3 to 1.8, optical functions such as light collection, diffusion, and refraction in the normal direction are further enhanced. In addition, the optical sheet has a flatness ratio (R L / R S1 ) of 1.05 or more and 1.7 to a minor axis radius (R S1 ) substantially parallel to the plane direction of the major axis radius (R L ) of the ellipsoid. As shown below, while maintaining high optical function, it develops anisotropy of the optical function, and as a result, efficiently directs the emitted light from the light guide plate surface having anisotropy in the normal direction. Can do.
[0014]
In the optical sheet, the major axis radius (R L ) of the microlens is preferably 10 μm or more and 1000 μm or less, the filling ratio of the microlens is 40% or more, and the surface roughness (Ra) of the microlens is preferably 2 μm or less. By setting the major axis radius (R L ), filling factor, and surface roughness (Ra) of the microlens within the above ranges, optical functions such as light collection, diffusion, and refraction in the normal direction are further enhanced.
[0016]
The arrangement pattern of the microlenses in the microlens array is preferably a rhombus pattern or a random pattern. This rhomboid pattern allows the microlenses having an elliptical planar shape to be arranged more densely, so that the filling ratio of the microlenses of the optical sheet can be easily increased, and optical functions such as light collection and diffusion can be achieved. Greatly improved. Further, by arranging the microlenses in a random pattern, the occurrence of moire is reduced when the optical sheet is overlapped with another optical member.
[0017]
A radiation curable resin or a thermoplastic resin may be used as a material constituting the microlens array. According to such radiation curable resin or thermoplastic resin, a microlens array composed of the above-described microlenses can be easily and reliably formed.
[0018]
The optical sheet may include a sticking prevention layer in which beads are dispersed in a binder on the back surface. By providing the anti-sticking layer on the back surface in this way, sticking between the optical sheet and the light guide plate, prism sheet or the like disposed on the back surface side is prevented.
[0019]
Therefore, the optical sheet may be provided in a backlight unit for a liquid crystal display device that disperses light emitted from the lamp and guides it to the surface side. The backlight unit has improved energy efficiency due to the optical sheet with high optical functions such as condensing, diffusing, and changing angle, and by increasing the brightness in the front direction, uniforming the brightness, optimizing the viewing angle, etc. The quality is improved, and further thinning is promoted by reducing the number of optical sheets. In addition, the backlight unit can efficiently direct the emitted light from the surface of the light guide plate having anisotropy in the normal direction by the optical sheet having anisotropy in the optical function.
[0020]
Here, the “micro lens” is a concept including a convex lens and a concave lens. “Height (H)” is the vertical distance from the base surface of the microlens to the top when the microlens is a convex lens, and the vertical distance from the opening surface of the microlens to the bottom when the microlens is a concave lens. Means distance. “Filling rate” means the occupation ratio of microlenses per unit area in the surface projection shape of the optical sheet. The “rhombic lattice pattern” means a pattern in which a rhombus is assumed on the surface and microlenses are arranged at intersections of the rhombus.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1A is a schematic partial plan view showing an optical sheet according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 1B and 1C are schematic AA sectional views of the optical sheet of FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a backlight unit including the optical sheet of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic partial cross-section showing an optical sheet having a form different from the optical sheet of FIG. FIG.
[0022]
The optical sheet 1 shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C includes a base material layer 2 and a microlens array 3 provided on the surface of the base material layer 2.
[0023]
Since the base material layer 2 needs to transmit light, it is made of a synthetic resin that is transparent, particularly colorless and transparent. The synthetic resin used for the base material layer 2 is not particularly limited. For example, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, acrylic resin, polycarbonate, polystyrene, polyolefin, cellulose acetate, weather resistant vinyl chloride, radiation curable resin. Etc. Among these, radiation curable resins such as ultraviolet curable resins and electron beam curable resins excellent in moldability of the microlens array 3 and thermoplastic resins such as polycarbonate and polyolefin are preferable. Further, a polyethylene terephthalate film, a polyethylene naphthalate film, or a polycarbonate film can be used as the base material layer 2, and the microlens 4 can be formed thereon using an ultraviolet curable resin or the like.
[0024]
The thickness (average thickness) of the base material layer 2 is not particularly limited, but is, for example, 10 μm or more and 500 μm or less, preferably 35 μm or more and 250 μm or less, and particularly preferably 50 μm or more and 188 μm or less. When the thickness of the base material layer 2 is less than the above range, inconveniences such as curling tends to occur when exposed to heat in a backlight unit or the like, and handling becomes difficult. On the contrary, if the thickness of the base material layer 2 exceeds the above range, the luminance of the liquid crystal display device may decrease, and the thickness of the backlight unit becomes large, which is contrary to the demand for thinning of the liquid crystal display device. It will also be.
[0025]
The microlens array 3 is composed of a number of convex microlenses 4 protruding from the surface of the base material layer 2. The microlens array 3 may be formed integrally with the base material layer 2 or may be formed separately from the base material layer 2. Since the microlens array 3 is required to transmit light, it is formed of a transparent, particularly colorless and transparent synthetic resin. Specifically, the same synthetic resin as that of the base material layer 2 is used.
[0026]
In addition to the above synthetic resin, for example, a filler, a plasticizer, a stabilizer, a deterioration inhibitor, a dispersant, and the like may be blended in the base material layer 2 and the microlens 4.
[0027]
The microlens 4 has a partial shape of the elliptical surface 5, specifically, a shape obtained by dividing the elliptical surface 5 by a surface parallel to the major axis 6. The major axis 6 of the elliptical surface 5 is located substantially parallel to the predetermined plane direction of the optical sheet 1. The minor axis 7 of the elliptical surface 5 is positioned perpendicular to the major axis 6 and substantially parallel to the plane direction, and the minor axis 8 is positioned perpendicular to the major axis 6 and substantially parallel to the normal direction. The major axis radius (R L ) is the radius of the major axis 6, the minor axis radius (R S1 ) is the radius of the minor axis 7, and the minor axis radius (R S2 ) is the radius of the minor axis 8.
[0028]
The microlenses 4 are disposed relatively densely and geometrically on the surface of the base material layer 2. Specifically, the microlenses 4 are arranged in a rhombus pattern on the surface of the base material layer 2, and the pitch and the distance between the lenses are constant. In this arrangement pattern, the microlenses 4 having an elliptical planar shape can be arranged most densely, and the optical functions of the optical sheet 1 such as the light condensing function, the diffusing function, and the angle changing function can be improved. it can.
[0029]
The height ratio (H / R L ) of the height (H) of the microlens 4 to the major axis radius (R L ) of the ellipsoidal surface 5 is preferably 3/4 or more and 1 or less. By setting the height ratio (H / R L ) of the microlens 4 within the above range, the lens-like refraction action of the microlens 4 is effectively exerted, and the optical sheet 1 is focused, diffused, bent, etc. The optical function is greatly improved.
[0030]
The lower limit of the flatness ratio (R L / R S1 ) in the plane direction with respect to the short axis radius (R S1 ) of the major axis radius (R L ) on the elliptical surface 5 of the microlens 4 is preferably 1.05. On the other hand, the upper limit of the flatness ratio (R L / R S1 ) is preferably 1.7, particularly preferably 1.5. By configuring the microlens 4 from the elliptical surface 5 in which the flatness ratio (R L / R S1 ) in the plane direction is in the above range, the length of the microlens 4 can be obtained while having the excellent optical function of the optical sheet 1. A difference in optical function (anisotropy) can be effectively expressed in the direction parallel to and perpendicular to the axis 6.
[0031]
The lower limit of the major axis radius (R L ) on the ellipsoidal surface 5 of the microlens 4 is preferably 10 μm, and particularly preferably 30 μm. On the other hand, the upper limit of the long axis radius (R L ) is preferably 1000 μm, and particularly preferably 400 μm. If the major axis radius (R L ) of the ellipsoid 5 constituting the microlens 4 is smaller than the above range, the influence of diffraction becomes large, optical performance and color separation are likely to occur, and quality is deteriorated. . On the other hand, if the major axis radius (R L ) of the ellipsoid 5 exceeds the above range, luminance unevenness is likely to occur, and similarly the quality is deteriorated.
[0032]
The lower limit of the filling rate of the microlens 4 is preferably 40%, particularly 60%, and more particularly 70%. Thus, by setting the filling rate of the microlenses 4 to the above lower limit or more, the area occupied by the microlenses 4 on the surface of the optical sheet 1 is increased, and the optical functions such as light collection and diffusion of the optical sheet 1 are remarkably increased. Be improved.
[0033]
The upper limit of the surface roughness (Ra) of the microlens 4 is preferably 2 μm, particularly 0.5 μm, and more particularly 0.1 μm. On the other hand, the lower limit of the surface roughness (Ra) of the microlens 4 is preferably 0.005 μm, particularly preferably 0.01 μm. By setting the surface roughness (Ra) of the microlens 4 within the above range, the reduction in lens-like optical action due to irregular reflection or irregular refraction on the surface of the microlens 4 is reduced, and the optical sheet 1 is condensed, diffused, Optical functions such as bending are effectively exhibited. When the surface roughness (Ra) of the microlens 4 is relatively small within the above range, the optical functions of the optical sheet 1 such as light collection and deflection are increased. On the other hand, when the surface roughness (Ra) of the microlens 4 is increased within the above range, the light diffusion function of the optical sheet 1 is increased.
[0034]
The lower limit of the refractive index of the material constituting the microlens array 3 is preferably 1.3, and particularly preferably 1.45. On the other hand, the upper limit of the refractive index of this material is preferably 1.8, and particularly preferably 1.6. Among these ranges, the refractive index of the material constituting the microlens array 3 is most preferably 1.5. Thus, by setting the refractive index of the material constituting the microlens array 3 within the above range, the lens-like refraction action in the microlens 4 is effectively achieved, and the optical sheet 1 is optically condensed and diffused. Function is further enhanced.
[0035]
The minor axis radius (R S2 ) in the normal direction on the ellipsoidal surface 5 of the microlens 4 may be substantially equal to or slightly smaller than the major axis radius (R L ). The flatness ratio (R S2 / R S1 ) of the short axis radius (R S2 ) to the short axis radius (R S1 ), that is, the flat ratio in the direction perpendicular to the long axis 6 is the flat ratio (R L / R) in the plane direction. The same degree as S1 ) is preferred. By setting the flatness ratio (R S2 / R S1 ) of the minor axis radius within the above range, the spherical aberration of the component perpendicular to the major axis 6 of the microlens 4 is reduced, and the condensing function to the front side with respect to the transmitted light beam, Optical functions such as a function of changing the angle toward the normal direction are enhanced.
[0036]
The optical sheet 1 has excellent optical functions such as condensing, diffusing, and changing angle due to the microlens array 3 including the microlenses 4. In addition, the optical sheet 1 has a height ratio (H / R L ), a flatness ratio (R L / R S1 ), a major axis radius (R L ), a filling rate, and the like of the microlenses 4 constituting the microlens array 3. By adjusting the optical function, the optical function is easily and reliably controlled. The optical sheet 1 has an optical function anisotropy due to the microlens 4 having a partial shape of the ellipsoidal surface 5, and the major axis 6 is longer than the optical function parallel to the major axis 6 of the microlens 4. The optical function in the vertical direction increases. Furthermore, in the optical sheet 1, by adjusting the height (H) of the microlens 4 to be constant, the stress concentration is suppressed, and damage to other stacked members is prevented.
[0037]
The method for manufacturing the optical sheet 1 is not particularly limited as long as the optical sheet 1 having the above structure can be formed, and various methods are employed. As a manufacturing method of the optical sheet 1, a method of separately forming the microlens array 3 after creating the base material layer 2 and a method of integrally forming the base material layer 2 and the microlens array 3 are possible. In particular,
(A) A method of forming the optical sheet 1 by laminating a synthetic resin on a sheet mold having an inverted shape of the surface of the microlens array 3 and peeling the sheet mold;
(B) An injection molding method in which a molten resin is injected into a mold having an inverted shape of the surface of the microlens array 3;
(C) A method of transferring the shape by re-heating the sheeted resin and pressing between the same mold and metal plate as described above,
(D) An extruded sheet molding method in which a molten resin is passed through a nip between a roll mold having a reverse shape of the surface of the microlens array 3 on the peripheral surface and another roll, and the shape is transferred.
(E) An ultraviolet curable resin is applied to the base material layer, and the shape is transferred to an uncured ultraviolet curable resin by pressing against a sheet mold, mold or roll mold having the same inverted shape as above, A method of curing an ultraviolet curable resin by application,
(F) An uncured ultraviolet curable resin is filled and applied to a mold or roll mold having the same inverted shape as described above, pressed by a base material layer, leveled, and irradiated with ultraviolet rays to cure the ultraviolet curable resin. Method,
(G) A method of injecting or discharging an uncured (liquid) ultraviolet curable resin or the like from a fine nozzle onto a sheet base material, and curing it.
(H) There is a method of using an electron beam curable resin instead of an ultraviolet curable resin.
[0038]
As a method of manufacturing a mold (mold) having an inverted shape of the microlens array 3, for example, a spot-like three-dimensional pattern is formed on a base material using a photoresist material, and the three-dimensional pattern is curved by heating and fluidizing. Thus, a microlens array model can be manufactured, and a metal layer can be laminated on the surface of the microlens array model by electroforming, and the metal layer can be peeled off. In addition, as a method for manufacturing the microlens array model, the method described in (g) above can be adopted.
[0039]
According to the manufacturing method, the microlens array 3 having the above shape is easily and reliably formed. Therefore, the height ratio (H / R L ), flatness ratio (R L / R S1 ), short axis radius (R S1 , R S2 ), and long axis radius (R L ) of the microlens 4 constituting the microlens array 3. ), The filling rate, the arrangement pattern, and the like are easily and reliably adjusted, and as a result, the optical function of the optical sheet 1 is easily and reliably controlled.
[0040]
The edge light type backlight unit shown in FIG. 2 is disposed so as to overlap the light guide plate 9, a pair of linear lamps 10 disposed on the opposite side of the light guide plate 9, and the surface side of the light guide plate 9. An optical sheet 1 is provided. The optical sheet 1 is arranged so that the long axis 6 of the microlens 4 is parallel to the lamp 10. In the edge light type backlight unit, the luminance distribution of light emitted from the lamp 10 and emitted from the surface of the light guide plate 9 has a relatively strong peak inclined at a predetermined angle with respect to the normal direction in the direction perpendicular to the lamp 10. However, there is no significant peak in the direction parallel to the lamp 10. Therefore, the backlight unit has remarkably high optical functions such as a condensing function on the front side, a light diffusing function, and a function of changing the angle toward the normal direction, and is perpendicular to the long axis 6 of the microlens 4. The optical sheet 1 is more effectively directed to the normal direction side by the optical sheet 1 which is larger than the optical function in the direction parallel to the long axis 6, and has high front luminance and an appropriate viewing angle. Therefore, in the backlight unit, the number of optical sheets (light diffusion sheets and the like) required conventionally can be reduced, and the reduction in thickness, quality, and cost can be promoted.
[0041]
The optical sheet 11 of FIG. 3 includes a base material layer 2, a microlens array 3 provided on the surface of the base material layer 2, and an anti-sticking layer 12 laminated on the back surface of the base material layer 2. The base material layer 2 and the microlens array 3 are the same as the optical sheet 1 in FIG. Therefore, the optical sheet 11 also has optical functions such as condensing, diffusing, and changing angle, as in the optical sheet 1, having anisotropy and high controllability in the optical functions, Scratching to other members that are superimposed is suppressed.
[0042]
The anti-sticking layer 12 includes a binder 13 and beads 14 dispersed in the binder 13. The binder 13 is formed by curing a polymer composition containing a base polymer. With this binder 13, beads 14 are arranged and fixed on the back surface of the base material layer 2 at substantially equal density. The thickness of the anti-sticking layer 12 (the thickness of the binder 13 portion excluding the beads 14) is not particularly limited, but is, for example, about 1 μm or more and 10 μm or less.
[0043]
The base polymer is not particularly limited, and examples thereof include acrylic resins, polyurethanes, polyesters, fluorine resins, silicone resins, polyamideimides, epoxy resins, ultraviolet curable resins, and the like. Can be used singly or in combination of two or more. In particular, the base polymer is preferably a polyol that has high processability and can easily form the anti-sticking layer 12 by means such as coating. The base polymer used for the binder 13 is transparent because it is necessary to transmit light, and colorless and transparent is particularly preferable.
[0044]
Examples of the polyol include (a) a polyester polyol obtained under conditions of excess hydroxyl group and (b) a monomer component containing a hydroxyl group-containing unsaturated monomer, and a (meth) acryl unit. Etc. are preferred. The binder 13 having such a polyester polyol or acrylic polyol as a base polymer has high weather resistance and can suppress yellowing of the anti-sticking layer 12 or the like. In addition, any one of this polyester polyol and acrylic polyol may be used, and both may be used.
[0045]
In addition to the base polymer, the polymer composition for forming the binder 13 is, for example, a fine inorganic filler, a curing agent, a plasticizer, a dispersant, various leveling agents, an antistatic agent, an ultraviolet absorber, and an antioxidant. , Viscosity modifiers, lubricants, light stabilizers and the like may be appropriately blended.
[0046]
The material of the beads 14 is roughly classified into an inorganic filler and an organic filler. Specifically, silica, aluminum hydroxide, aluminum oxide, zinc oxide, barium sulfide, magnesium silicate, or a mixture thereof can be used as the inorganic filler. Specific examples of the organic filler include acrylic resin, acrylonitrile resin, polyurethane, polyvinyl chloride, polystyrene, polyacrylonitrile, polyamide, and the like. Among them, an acrylic resin that has high transparency and does not inhibit light transmission is preferable, and polymethyl methacrylate (PMMA) is particularly preferable.
[0047]
The lower limit of the average particle diameter of the beads 14 is preferably 1 μm, particularly 2 μm, more preferably 5 μm, and the upper limit of the average particle diameter is preferably 50 μm, particularly 20 μm, more particularly 15 μm. If the average particle diameter of the beads 14 is smaller than the above lower limit, the convex portion on the back surface of the anti-sticking layer 12 formed by the beads 14 may be small, and a sufficient anti-sticking effect may not be obtained. Conversely, if the average particle diameter of the beads 14 exceeds the above upper limit, the thickness of the optical sheet 11 increases, and there is a risk of scratching other optical members superimposed on the back side.
[0048]
The amount of the beads 14 is relatively small, the beads 14 are separated from each other and dispersed in the binder 13, and many of the beads 14 protrude from the binder 13 by a very small amount. Therefore, when this optical sheet 11 is laminated with the light guide plate, the lower end of the protruding beads 14 contacts the surface of the light guide plate or the like, and the entire back surface of the optical sheet 11 does not contact the light guide plate or the like. As a result, sticking between the optical sheet 11 and the light guide plate or the like is prevented, and uneven brightness on the screen of the liquid crystal display device is suppressed.
[0049]
Examples of the method for forming the anti-sticking layer 12 include: (a) a step of producing a coating solution for anti-sticking layer by mixing beads 14 with a polymer composition constituting the binder 13, and (b) anti-sticking. And a step of laminating the anti-sticking layer 12 by applying a layer coating liquid on the back surface of the base material layer 2.
[0050]
The optical sheet of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, a microlens array including concave microlenses is also possible. The concave lens microlens also has an excellent optical function in the same manner as the convex lens microlens. The arrangement pattern of the microlens is not limited to the rhombus pattern that can be densely packed, and a square lattice pattern or a random pattern is also possible. According to the random pattern, the occurrence of moire is reduced when the optical sheet is overlapped with another optical member.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical sheet of the present invention, the optical functions such as condensing, diffusing, and bending are remarkably high and anisotropic, and the control of the optical functions is easy and reliable. Yes, damage to other members that are superimposed is suppressed. In addition, in the backlight unit using the optical sheet, improvement in quality and cost reduction such as high luminance in the front direction, uniform luminance, proper viewing angle, and thinning are promoted.
[Brief description of the drawings]
1A, 1B, and 1C are a schematic partial plan view, a schematic AA sectional view, and a schematic BB sectional view showing an optical sheet according to an embodiment of the present invention. is there.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an edge light type backlight unit including the optical sheet of FIG.
FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view showing an optical sheet according to a form different from the optical sheet of FIG.
4A is a schematic perspective view showing a conventional general edge light type backlight unit, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view showing a conventional light diffusion sheet.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical sheet 2 Base material layer 3 Micro lens array 4 Micro lens 5 Ellipsoidal surface 6 Long axis 7 Short axis 8 Short axis 9 Light guide plate 10 Lamp 11 Optical sheet 12 Sticking prevention layer 13 Binder 14 Bead

Claims (8)

少なくとも透過光線に対する集光機能及び法線方向側への屈折機能を有する液晶表示装置のバックライトユニット用の光学シートであって、
複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを表面に備え、
このマイクロレンズが楕円面の部分的形状を有し、
この楕円面の長軸が所定の平面方向と略平行に位置し、
このマイクロレンズの高さ(H)の楕円面の長軸半径(R )に対する高さ比(H/R )が3/4以上1以下であり、
楕円面の長軸半径(R )の平面方向と略平行な短軸半径(R S1 )に対する扁平比(R /R S1 )が1.05以上1.7以下であり、
マイクロレンズアレイを構成する素材の屈折率が1.3以上1.8以下であることを特徴とする光学シート。
An optical sheet for a backlight unit of a liquid crystal display device having at least a condensing function for transmitted light and a refraction function toward the normal direction side,
A microlens array consisting of multiple microlenses is provided on the surface,
This microlens has an elliptical partial shape,
The major axis of this ellipsoid is located substantially parallel to the predetermined plane direction,
The height ratio (H / R L ) of the height (H) of the microlens to the major axis radius (R L ) of the ellipsoid is 3/4 or more and 1 or less,
The oblong ratio (R L / R S1 ) of the major axis radius (R L ) of the ellipsoid to the minor axis radius (R S1 ) substantially parallel to the plane direction is 1.05 or more and 1.7 or less,
An optical sheet, wherein a refractive index of a material constituting the microlens array is 1.3 or more and 1.8 or less .
上記マイクロレンズの長軸半径(R)が10μm以上1000μm以下である請求項1に記載の光学シート。2. The optical sheet according to claim 1, wherein a major axis radius (R L ) of the microlens is 10 μm or more and 1000 μm or less. 上記マイクロレンズの充填率が40%以上である請求項1又は請求項2に記載の光学シート。The optical sheet according to claim 1, wherein a filling rate of the microlens is 40% or more. 上記マイクロレンズの表面粗さ(Ra)が2μm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。The optical sheet according to claim 1, wherein the microlens has a surface roughness (Ra) of 2 μm or less. 上記マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配設パターンが菱格子パターン又はランダムパターンである請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光学シート。The optical sheet according to any one of claims 1 to 4 , wherein the arrangement pattern of the microlenses in the microlens array is a rhombus pattern or a random pattern. 上記マイクロレンズアレイを構成する素材として放射線硬化型樹脂又は熱可塑性樹脂が用いられている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光学シート。The optical sheet according to any one of claims 1 to 5, wherein a radiation curable resin or a thermoplastic resin is used as a material constituting the microlens array. 裏面にバインダー中にビーズが分散したスティッキング防止層を備えている請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光学シート。The optical sheet according to any one of claims 1 to 6, further comprising an anti-sticking layer in which beads are dispersed in a binder on the back surface. ランプから発せられる光線を分散させて表面側に導く液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光学シートを備えていることを特徴とする液晶表示装置用のバックライトユニット。
In a backlight unit for a liquid crystal display device that guides light emitted from a lamp to the surface side by dispersing,
A backlight unit for a liquid crystal display device comprising the optical sheet according to any one of claims 1 to 7 .
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