JP4763143B2 - 光学シート - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置のバックライトユニットに組み込んで用いられる光学シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置には、光源と該光源から出射した光線を液晶表示装置の画面に集光させるための部材とからなるバックライトユニットが組み込まれている。即ち、光源より出射された光線を、光源に隣接して配置される導光板とその他の光学シートとによって液晶表示装置の画面へと導き、該画面を鮮明に表示できるようにされている。
【０００３】
図７に、従来のバックライトユニット３０の一例についての概略構成を示す。
【０００４】
図７において、矢印Ａは前後方向を示し、矢印Ｂは左右方向を示し、矢印Ｃは上下方向を示している。図７に示されるように、バックライトユニット３０は、光源としてのランプ３１と、その左端の外側にランプ３１が位置するように配置される導光板３２と、導光板３２の上側に配置される光学シートとしての光拡散シート３３と、光拡散シート３３の上側に配置される光学シートとしてのプリズムシート３４とを備えて構成されている。
【０００５】
このバックライトユニット３０において、ランプ３１より導光板３２に入射した光線は、導光板３２の上面から右斜め上方の特定の角度をなす方向にピークを示す分布の光線として出射され、光拡散シート３３に入射する。そして、光拡散シート３３に入射した光線は、該光拡散シート３３を伝わる際の拡散によって、より上方に近い方向にピークを示す分布の光線としてその上面より出射され、プリズムシート３４に入射する。
【０００６】
そして、プリズムシート３４に入射した光線は、そのプリズム部３４ａによって、より真上に近い方向にピークを示す分布の光線としてプリズムシート３４の上面より出射される。これにより、プリズムシートの上面を出射した光線が、さらに上方の図示していない液晶表示装置の画面に集光され、該画面が照明されることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来のバックライトユニットにおいて、光拡散シートを出射する光線について、該光拡散シートによる拡散をより強めるようにすると、液晶表示装置の画面正面の方向である真上方向により近づく光線として出射させることができる。
【０００８】
しかし、光拡散シートの拡散を強くしすぎると、光線のピークの方向を目的の真上方向に近づけることができるとしても、液晶の画面に導かれる光量自体を減少させることになり、光源に対する効率の低下を招く。
【０００９】
また、前記プリズムシートにあっては、プリズムの角部分が他の部材によって物理的な損傷を受けやすいという問題があった。そして、この問題を回避する等のため、プリズムシートの上にさらに光拡散シートを配置する場合もあった。そのため、バックライトユニットを構成する部材数が嵩むこともあり、小型化の要請に反することがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、光源に対する効率を低下させることなく、液晶表示装置の画面の正面の方向である真上方向により近づけるように光線を導くことができ、かつ小型化の要請に反することのない、光学シートを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の光学シートは、下方から入射した光線を上方へ出射させる光学シートであって、下基材部、及び断面形状が正方形又は長方形をなし多数平行に配設された第一の四角形部と、断面形状が正方形又は長方形をなし多数平行に配設された第二の四角形部とによって形成された光線制御部とを有し、前記光線制御部は、前記下基材部上に積層されており、前記第一の四角形部と第二の四角形部は、上下方向の高さを等しくして横方向に交互に配列され、第一の四角形部が第二の四角形部より屈折率の高い材質によって形成されており、前記第一の四角形部の上面部分と第二の四角形部の上面部分とによって形成される光線制御部の上面、及び前記第一の四角形部の下面部分と第二の四角形部の下面部分とによって形成される光線制御部の下面が略平面に形成されており、前記下方から入射した光線を、より真上方向に近づけるように上方へ出射させることができるサイドライト型バックライトユニット用光学シートである（請求項１）。
【００１２】
この発明の光学シートによると、従来のプリズムシートのごとく外部に向かって角部分をなすプリズム形状を形成することなく、下方から入射した光線をより真上方向に近づけるように上方へ出射させることができる。これにより、従来のプリズムシートのように角をなす部分が外部に晒されることがないので、光学的に機能する部分が損傷を受けやすいという問題を解消できる。
【００１３】
また、従来の光拡散シートのように光線のピークの方向をより真上方向に近づけようとすると上方に導かれる光量自体を減少させてしまうということがなく、光源に対する効率の低下を招くことがない。
【００１４】
これにより、本発明の光学シートを用いると、バックライトユニットを構成する部材数を増加させることなく、光源に対する高い効率で液晶画面を照明することができる。
【００１５】
そして、光学シートにおける前記第一の四角形部と第二の四角形部との屈折率の差を０．１５以上とすることができ（請求項２）、第一の四角形部と第二の四角形部との屈折率の差を０．３以上とすることもできる（請求項３）。即ち、第一の四角形部と第二の四角形部との屈折率の差をより大きく設定すると、光線制御部によってより真上方向に近づけるように光線を導くことができる。
【００１６】
また、前記第一の四角形部の屈折率を１．５７以上とすることができ（請求項４）、前記第一の四角形部の屈折率を１．６以上とすることもできる（請求項５）。即ち、第一の四角形部の屈折率をより大きく設定すると、光線制御部によってより真上方向に近づけるように光線を導くことができる。
【００１７】
また、前記光学シートの最上層に光拡散層を設けることができる（請求項６）。
これにより、光学シートより上方へ光線を出射させるにあたり、最上層の光拡散層によって光拡散させることによってより真上方向に近づけるように光線を導くことができる。
【００１８】
また、前記光学シートの最下層にスティッキング防止層を設けることもできる（請求項７）。かかるスティッキング防止層を設けると、光学シートをバックライトユニットに組み込んだ場合に、スティッキング防止層を介して光学シートを導光板と接するようにできるので、ぎらつく光のイメージが液晶画面に投影されることを防止できる。これにより、この発明の光学シートによると、下方から入射した光線をより真上方向に導いて上方へ出射させることにより液晶画面を効率良く照明できるとともに、ぎらつく光のイメージが液晶画面に投影されることを防止することもできる。これにより、この発明の光学シートによると、限られた光源の明るさの下で、液晶画面に映し出される画像の品質をより向上させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、図１乃至図６に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の光学シートの一実施形態である光学シート１が用いられたバックライトユニット１０の斜視図である。図１において、矢印Ａは前後方向を示し、矢印Ｂは左右方向を示し、矢印Ｃは上下方向を示している。以下、他の図面においても、これらの各方向について同様に示す。
【００２１】
バックライトユニット１０は、ランプ８と導光板７と光学シート１を備えて構成されている。ランプ８は、バックライトユニット１０における光源であり、前後方向に沿って配置されている。導光板７は、その左端部の外側にランプ８が位置するように配置されている。導光板７は、左側から入射したランプ８の光線を後に説明する光学シート１へ導くための部材であり、その下面の外側には、図示していない反射ドットが形成され、または、反射シートが設けられている。そして、導光板７に入射した光線は、前記反射ドット等により右斜め上方へ反射され、導光板７の上面より光学シート１へ出射される。
【００２２】
また、導光板７は、導光板の材料として典型的であるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）により形成される。この導光板７の上面より出射される光線について、図２により説明する。図２において、横軸は左右方向における右向きを正方向にとり、縦軸は上下方向における上向きを正方向にとっている。導光板７の上面より出射される光線は、図２に示されるように、左右方向に対して右斜め上方の特定の角度θ１の方向にピークを示す分布となる。
【００２３】
次に、光学シート１について、図３を参酌しつつ説明する。図３は、図１におけるIII−III線矢視断面に含まれる、光学シート１の部分断面図である。光学シート１は、前記導光板７に対する上側に配置されており、導光板７を出射した光線を、さらに上方の特に図示していない液晶表示装置の画面へと導くための部材である。
【００２４】
光学シート１は、下基板部２と光線制御部４を備えている。下基板部２は、光線制御部４に対する下側に設けられている。そして、下基板部２の下面２ａは略平面に形成されており、導光板７を出射した光線は下基板部２の下面２ａより光学シート１へ入射する。また、下基板部２の上面２ｂは略平面に形成されており、この下基板部２の上面２ｂに光線制御部４が付設されている。
【００２５】
光線制御部４は、多数平行に配設された第一の四角形部３と第二の四角形部５とによって形成されている。そして、第一の四角形部３と第二の四角形部５は、横方向（左右方向）に交互に配列されており、第一の四角形部３の上下方向の高さと第二の四角形部５の上下方向の高さとが略等しくなるように形成されている。
【００２６】
第一の四角形部３は、その断面形状が正方形又は長方形をなしており、第一の四角形部３を形成する四つの角部分の内角は略直角に形成されている。そして、第一の四角形部３には、側方に位置する第一の側面３ａ及び第二の側面３ｂが形成されている。これら第一の側面３ａ及び第二の側面３ｂは、左右方向Ｂに対して略垂直をなしている。
【００２７】
第二の四角形部５は、その断面形状が正方形又は長方形をなしており、第二の四角形部５を形成する四つの角部分の内角は略直角に形成されている。そして、第二の四角形部５には、側方に位置する第一の側面５ａ及び第二の側面５ｂが形成されている。これら第二の側面５ａ及び第二の側面５ｂは、左右方向Ｂに対して略垂直をなしている。
【００２８】
光線制御部４の上面は、第一の四角形部３の上面部分と第二の四角形部５の上面部分とによって形成されている。また、光線制御部４の下面は、第一の四角形部３の下面部分と第二の四角形部５の下面部分とによって形成されている。そして、光線制御部４の上面及び下面は略平面をなすように形成されている。
【００２９】
上記光学シート１を構成する下基板部２、第一の四角形部３及び第二の四角形部５は樹脂により形成される。そして、下基板部２、第一の四角形部３及び第二の四角形部５を形成するための樹脂として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化樹脂（紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂を含む）を用いることができる。
【００３０】
光学シート１の上記各部のうち、第一の四角形部３については、熱可塑性樹脂により形成するのがより好ましい。即ち、光線制御部４を形成する場合に、まず第一の四角形部３を形成する場合には、熱可塑性樹脂によると容易に形成できるからである。
【００３１】
また、第二の四角形部５については、熱硬化性樹脂により形成するのがより好ましい。即ち、光線制御部４を形成する場合に、先に形成された第一の四角形部３の間に樹脂を埋め込むことによって第二の四角形部５を形成する場合には、熱硬化性樹脂を用いると容易に形成できるからである。
【００３２】
また、上記第一の四角形部３及び第二の四角形部５を形成するにあたり、所定の形状の精度に形成する観点からは、電離放射線硬化樹脂により形成するのが好ましい。電離放射線硬化樹脂によると、第一の四角形部３及び第二の四角形部５の四角形状について、所定の精度に形成することを容易とできるからである。
【００３３】
この光学シート１を形成するためのより具体的な樹脂の例として、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、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、ポリオレフィン、セルロースアセテート、ポリエステル、耐候性塩化ビニル等を挙げることができる。
【００３４】
また、これらの樹脂に関して、光学シート１が光線の導光に用いられることから、透明の樹脂が用いられ、特に無色透明であることがより好ましい。
【００３５】
また、光学シート１を樹脂により形成するにあたり、必要に応じて可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤、帯電防止剤等を配合させることもできる。
【００３６】
そして、第一の四角形部３及び第二の四角形部５を形成するための樹脂を選択するにあたり、第一の四角形部３の屈折率ｎ１が第二の四角形部５の屈折率ｎ２より大きくなるように選択される。下基板部２については、第一の四角形部３と同一の材質によって形成されており、その屈折率はｎ１とされている。
【００３７】
そして、第一の四角形部３の屈折率ｎ１と第二の四角形部５の屈折率ｎ２との差が、０．１５以上となるように選択するのがより好ましく、０．３以上となるように選択するのがさらに好ましい。これにより、後に説明する光線制御部４によって光線を導くことに関して、より真上方向に近づけるように導き得るからである。
【００３８】
また、第一の四角形部３の屈折率ｎ１について、１．５７以上とするのがより好ましく、１．６以上とするのがさらに好ましい。これにより、光線制御部４によって光線を導くことに関して、より真上方向に近づけるように導き得るからである。
【００３９】
また、下基板部２と第一の四角形部３と第二の四角形部５とによって形成される光学シート１について、その上下方向の厚さは約５０μｍ以上５００μｍ以下の範囲に形成される。また、前記光学シート１の上下方向の厚さを７０μｍ以上２００μｍ以下の範囲とするのがより好ましい。
【００４０】
次に、導光板７を出射した光線が光学シート１により導光される様子について、図３に基づいて説明する。この図３において、光線の方向を表す角度θ１乃至θ７について、左右方向を基準として測られる角度で表わされている。
【００４１】
導光板７を出射した光線は、上記図２に基づき説明したように、左右方向に対してθ１で表される方向にピークを示す分布をなしている。かかるピークの方向に沿って進行する光線のうちＬ１は、以下のように導かれる。
【００４２】
光線Ｌ１は、下基板部２の下面２ａより光学シート１へ入射するが、下基板部２への入射に際して上方に近づくように屈折する（θ１＜θ２）。次に、光線Ｌ１は、下基板部２から第一の四角形部３をとおり、第一の四角形部３の第二の側面３ｂを通って第一の四角形部３を出射する。
【００４３】
次に、第二の四角形部５の第一の側面５ａより第二の四角形部５へと入射するが、この第二の四角形部５への入射に際してさらに上方に近づくように屈折する（θ２＜θ３）。そして、光線Ｌ１は、第二の四角形部５の内部を進行した後に光学シート１の上面より、真上方向から遠ざかるように屈折して外部へ出射する（θ４＜θ３）。
【００４４】
上記光線Ｌ１について、上記θ１の角度をなして光学シート１へ入射し、光学シート１より上記θ４の角度をなして出射されるので、導光板７を出射して下方から入射し、より真上方向に近づくように上方へ出射される（θ１＜θ４）。
【００４５】
一方、導光板７を出射した光線の分布のピークを示す角度θ１の方向に沿って進行する光線のうちＬ２は、以下のように導かれる。光線Ｌ２は下基板部２の下面２ａより光学シート１へ入射するが、その入射に際して上方に近づくように屈折する（θ１＜θ２）。次に、光線Ｌ２は、下基板部２を出射して第二の四角形部５へ入射する。この第二の四角形部５への入射に際して、真上方向から遠ざかるように屈折する（θ５＜θ２）。
【００４６】
そして、光線Ｌ２は、第二の四角形部５の内部を進行した後に、第二の四角形部５の第二の側面５ｂを出射し、第一の四角形部３の第一の側面３ａを通って第一の四角形部３へ入射する。光線Ｌ２は、第一の四角形部３への入射に際して、真上方向から遠ざかるように屈折する（θ６＜θ５）。
【００４７】
そして、光線Ｌ２は、第一の四角形部３内を通って第一の四角形部３の上面部分に到達する。そして、第一の四角形部３の上面部分に到達した光線Ｌ２は下方へ光線Ｌ２’として反射される（θ７）。
【００４８】
この第一の四角形部３の上面部分に到達して下方に反射された光線Ｌ２’は、光学シート１内を伝達され、第一の四角形部３や第二の四角形部５の界面等において透過又は反射を繰り返すが、最終的に光学シート１の上方へ出射される部分について、下基板部２及び第一の四角形部３の屈折率ｎ１と第二の四角形部５の屈折率ｎ２との関係から、上記θ１で表される方向に比べ、より真上方向に近づくように出射させることができる。
【００４９】
このように、光学シート１に対して入射した光線のうち光線Ｌ２についても、より真上方向に近づくように上方へ出射させることができる。
【００５０】
以上に説明したように、この光学シート１によると、前記θ１の方向にピークを示す分布をなして光学シート１の下面より入射した光線について、光学シート１の上面全体の平均において、前記θ１より大きい角度をなす方向にピークを示す分布の光線として出射させることができ、より真上方向に近づけるように上方へと出射させることができる。
【００５１】
これにより、本発明の光学シート１によると、従来のプリズムシートのごとく外部に向かって角部分をなすプリズム形状を形成することなく、下方から入射した光線をより真上方向に近づけるように上方へ出射させることができる。これにより、従来のプリズムシートのように角をなす部分が外部に晒されることがないので、光学的に機能する部分が損傷を受けやすいという問題を解消できる。
【００５２】
そして、第一の四角形部３の屈折率ｎ１と第二の四角形部５の屈折率ｎ２との相互の調節により、光学シート１の上面より光線を出射させる方向をコントロールできる。これにより、光学シート１をバックライトユニットとして用いるにあたり、必ずしもプリズムシート等の他のシートを多数組み合わせて用いる必要がなく、少ない部材数でバックライトユニットを構成することができ、バックライトユニットを小型化することを可能にできる。
【００５３】
また、光学シート１にあっては、光線制御部４を構成する第一の四角形部３及び第二の四角形部５が正方形又は長方形をなす形状に基づいて形成されるので、後に説明する製法により形成するにあたり、成形が容易である。即ち、従来のプリズムシートであれば、三角形状をなすプリズムを形成するにあたり、その三角の角度を所要の角度に形成することは容易でなかったが、本発明の光学シート１にあっては、このような成形上の困難を伴うことがない。
【００５４】
なお、以上に説明した光学シート１について、下基板部２を第一の四角形部３と異なる材質によって形成することもできる。下基板部２を第一の四角形部３と異なる材質により形成する場合、第一の四角形部３の屈折率と略等しい屈折率を与える材質によって形成するのがより好ましい。例えば、第一の四角形部３をＰＳ系樹脂（ポリスチレン系樹脂、屈折率１．５７）により形成し、下基板部２をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート、屈折率１．５７５）により形成することができる。
【００５５】
また、以上に説明した光学シート１の例では、光線制御部４と下基板部２とにより光学シートを構成する例を説明したが、光学シートを図４に示されるように構成することもできる。即ち、図４に示される光学シート１１のように、光線制御部４に対する上側に上基板部６を備えて構成することもできる。
【００５６】
この光学シート１１のように上基板部６を設ける場合には、上基板部６の材質について、第二の四角形部５と同じ材質により形成することができる。また、上基板部６を第二の四角形部５と異なる材質により形成する場合、第二の四角形部５と屈折率を略等しくするように材質を選択するのがより好ましい。
【００５７】
なお、この光学シート１１において、下基板部２の屈折率にかかる材質の選択については、光学シート１と同様であり、第一の四角形部３と同一の材質とすることができ、また異なる材質とすることもできる。光学シート１１の下基板部２を第一の四角形部３と異なる材質により形成する場合、屈折率ｎ１に略等しい屈折率となる材質を選択するのがより好ましい。
【００５８】
次に、本発明の光学シートの製造方法について説明する。図５は、光学シートの製法の一例である押し出し成形工程の概略を示す図である。図５には、シート成形機を用いて押し出し成形を行う例が示されている。
【００５９】
図５に示されるシート成形機２０は、樹脂溶融装置２１と、成形ロール部２２と、シート巾調整装置２３と、巻き取り装置２５とを備えている。
【００６０】
樹脂溶融装置２１では、投入部２１Ａを介して投入された樹脂が２５０〜３００℃の範囲で加熱され溶融される。成形ロール部２２には、形成したい形状を反転させた形状に切削された一のロールと、この一のロールとの間で溶融された樹脂をニップするための他のロールが設けられている。
【００６１】
シート巾調整装置２３は、成形ロールを通って成形されたシートを所要のシート巾に裁断するための装置である。また、巻き取り装置２５は、形成されたシートを巻き取るための装置である。巻き取り装置２５により巻き取られたシートは、巻き取り装置２５より取り外されてシート成型機２０より取り出される。
【００６２】
シート成形機２０を用いて上記光学シート１を形成するにあたり、成形ロール部２２の一のロールについて、第一の四角形部３を反転させた形状が多数平行に切削されたものを用意する。そして、第一の四角形部３及び下基板部２を形成するための樹脂を樹脂溶融装置２１の投入部２１Ａより投入して溶融させた後、成形ロール部２２を通過させる。これにより、下基板部２と第一の四角形部３とを備える形状とされたシートが形成される。
【００６３】
そして、下基板部２及び第一の四角形部３の形状とされたシートをシート巾調整装置２３を通した後に巻き取り装置２５で巻き取ると、光学シート１の下基板部２及び第一の四角形部３を構成するシートを形成できる。
【００６４】
次に、以上に得られたシートに対して、その第一の四角形部３の各々の間に形成される空隙に、第二の四角形部５を形成するための溶融された樹脂を注入して埋め込むことにより、第二の四角形部５を形成できる。
【００６５】
次に、下基板部２の下面について略平面となるよう仕上げ加工を施す。また、第一の四角形部３の上面部分及び第二の四角形部５の上面部分を光線制御部４の上面として形成するべく、仕上げ加工を施す。即ち、第一の四角形部３の上面部分が外部に晒されるようにするととともに略平面となるようにし、また、第二の四角形部５の上面部分を略平面に形成するよう仕上げ加工を施し、第一の四角形部３の上面部分と第二の四角形部５の上面部分とにより一の略平面を形成して光線制御部４の上面が形成されるようにする。
【００６６】
また、上記シート成形機２０を用いて上記光学シート１１を形成するにあたっては、以上に説明した光学シート１の下基板部２及び第一の四角形部３を形成するための工程と同様の工程を実行することにより、下基板部２及び第一の四角形部３に加えて、第二の四角形部５及び上基板部６を形成することができ、光学シート１１を得ることができる。
【００６７】
光学シート１１については、下基板部２及び第一の四角形部３と、第二の四角形部５及び上基板部６との形状に関して、下基板部２及び第一の四角形部３を反転させると、第二の四角形部５及び上基板部６を得ることができる。従って、下基板部２及び第一の四角形部３を形成するための樹脂に変えて、第二の四角形部５及び上基板部６を形成するための樹脂を用い、下基板部２及び第一の四角形部３を形成する工程と同様の工程を実行することにより第二の四角形部５及び上基板部６を得ることができる。
【００６８】
そして、下基板部２及び第一の四角形部３を構成するシート、及び第二の四角形部５及び上基板部６を構成するシートを形成した後に、これらのシートを互いに上下に嵌め合わせることにより光学シート１１を得ることができる。
【００６９】
次に、本発明の光学シートを製造するための他の製法の例について説明する。図６は、本発明の光学シートの他の製法の一例である、樹脂を紫外線（ＵＶ）硬化させる方法を用いる工程の概略を示している。以下の説明では、光学シート１１の形態に構成される光学シート、即ち下基板部２及び第一の四角形部３と第二の四角形部５及び上基板部６とにより構成される光学シートの例を挙げて説明する。
【００７０】
まず、下基板部２及び第一の四角形部３を形成するための金型Ｍ０を用意する。この金型Ｍ０は、その表面に第一の四角形部３を反転させた形状が多数平行に切削されて形成されている。
【００７１】
まず、第一工程（ａ）により、前記金型Ｍ０の表面に液状にされた紫外線硬化樹脂Ｒ１’を供給し、この紫外線硬化樹脂と同じ材質で形成された透明ベースＳをその上に載せる。
【００７２】
次に、第二工程（ｂ）により、透明ベースＳの上から紫外線ＵＶを照射し、樹脂Ｒ１’を硬化させて樹脂層Ｒ１を形成する。次に、第三工程（ｃ）により、透明ベースＳと硬化させた樹脂層Ｒ１をともに剥離すると、下基板部２及び第一の四角形部３を構成するシートを得ることができる。
【００７３】
次に、第四工程（ｄ）により、以上の下基板部２及び第一の四角形部３を構成するシートに対して、その第一の四角形部３の各々の間に形成される空隙に、第二の四角形部５及び上基板部６を形成するための液状にされた樹脂を注入して埋め込むと、第二の四角形部５及び上基板部６に相当する樹脂層Ｒ２を形成できる。
【００７４】
そして、図示されない仕上げ工程を実行することにより、光学シート１を得ることができる。この仕上げ工程として、下基板部２の下面について略平面となるよう仕上げ加工を施す。また、上基板部６の上面について略平面となるように仕上げ加工を施す。
【００７５】
次に、本発明にかかる光学シートのより具体的な例について、図３に示された光学シート１の例に基づいて説明する。光学シート１の下基板部２及び第一の四角形部３について、屈折率ｎ１＝１．５８６となるように形成する。また、第二の四角形部５について、屈折率ｎ２＝１．３５となるように形成する。また、光学シート１の上方及び下方は空気層であるとし、空気層の屈折率をｎ０＝１．０とする。
【００７６】
表１は、光学シート１を構成する前記各部分を前記屈折率ｎ１、ｎ２とした場合に、光学シート１により光線が導かれる光学シート１中の各部における方向を表す角度を示している。表１におけるθ１乃至θ７の各々が表す量については、上記図３に基づき説明したとおりである。
【００７７】
【表１】
【００７８】
θ１は、導光板７を出射して光学シート１の下面へ入射する光線の分布のピークに沿って進行する光線Ｌ１、Ｌ２の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。θ２は、下基板部２へ入射する際に屈折した光線Ｌ１、Ｌ２の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。
【００７９】
θ３は、第一の四角形部３より第二の四角形部５へ入射する際に屈折した光線Ｌ１の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。θ４は、第二の四角形部５より上方へ出射する際に屈折した光線Ｌ１の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。
【００８０】
θ５は、下基板部２より第二の四角形部５へ入射する際に屈折した光線Ｌ２の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。θ６は、第二の四角形部５より第一の四角形部３へ入射する際に屈折した光線Ｌ２の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。
【００８１】
θ７は、第一の四角形部３の上面に到達した光線のうち下方へ反射する光線の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。この例では、第一の四角形部３の上面に到達した光線は全て下方へと反射される。
【００８２】
この光学シート１の例について、下基板部２及び第一の四角形部３を屈折率ｎ１＝１．５８６となるように形成するにあたり、樹脂としてポリカーボネートを用いることができる。また、第二の四角形部５を屈折率がｎ２＝１．３５となるように形成するにあたり、樹脂としてフッ素含有アクリル系樹脂を用いることができる。
【００８３】
表１に示されるθ１とθ４の比較から、この光学シート１によれば、下方から入射した光線をより真上方向に近づく方向として上方へ出射させ得ることが判る。また、上記θ７で表される方向へ反射されたものについても、最終的に、より真上方向に近づく方向として上方へ出射させることができる。
【００８４】
また、第一の四角形部３及び第二の四角形部５について、これらの屈折率ｎ１、ｎ２に関して、表２に示される組み合わせを採用することもできる。
【００８５】
【表２】
【００８６】
この表２におけるサンプル１、サンプル２について、第一の四角形部３の屈折率をｎ１＝１．４７９とするにあたり、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）により形成することができる。
【００８７】
また、サンプル３乃至サンプル６について、第一の四角形部３の屈折率をｎ１＝１．５８６とするにあたり、ポリカーボネート（ＰＣ）により形成することができる。また、サンプル７乃至サンプル１０について、第一の四角形部３の屈折率をｎ１＝１．６６９とするにあたり、ポリ−ｐ−キシリレン（p-xylylene）により形成することができる。
【００８８】
また、サンプル１、サンプル４、サンプル１０について、第二の四角形部５の屈折率をｎ２＝１．４５とするにあたり、フッ素含有アクリル系樹脂により形成することができる。また、サンプル２、サンプル６について、第二の四角形部５の屈折率をｎ２＝１．４とするにあたり、フッ素含有アクリル系樹脂により形成することができる。
【００８９】
また、サンプル３、サンプル８について、第二の四角形部５の屈折率をｎ２＝１．５とするにあたり、アクリル系樹脂により形成することができる。また、サンプル５について、第二の四角形部５の屈折率をｎ２＝１．４４とするにあたり、フッ素含有アクリル系樹脂により形成することができる。
【００９０】
また、サンプル７について、第二の四角形部５の屈折率をｎ２＝１．３６３とするにあたり、フッ素含有アクリル系樹脂により形成することができる。
【００９１】
以上の説明では、図３及び図４に示したように、第一の四角形部３及び第二の四角形部５により形成される光線制御部４を一層設ける例を挙げて説明したが、光線制御部４を上下に二層以上重ねて設けるようにしてもよい。光線制御部４を上下により多層に設けると、下方から入射した光線をより真上方向に近づけるように上方へ導くことができる。
【００９２】
また、以上の説明では、本発明の光学シートを用いるにあたり、図１に基づき説明したように、導光板７の一方側にのみランプ８が配置されるバックライトユニットに組み込む例を挙げて説明したが、光源としてのランプ８は、導光板７の一方側のみに配置されるとは限らない。
【００９３】
即ち、本発明の光学シートを用いるにあたっては、図１に示される導光板７と光学シート１の配置を基準として説明すると、導光板７に対する右側にランプ８をもう一本配置するようにしても構わない。このように、導光板７に対する左右両側にランプが配置される場合であっても、前記二つのランプを出射し導光板７を通って光学シートに下方から入射した光線を、より真上方向に近づく方向として上方へ出射させることができる。
【００９４】
また、以上に説明した光学シートに関して、特に図示しない光拡散層を最上層に設けることができる。光拡散層については周知の各種の光拡散層によって形成することができ、ビーズとバインダーとにより形成されてなるものや、光線の出射面側をエンボス形状に加工する等、光拡散層として周知の構成を用いることができる。
【００９５】
本発明の光学シートに光拡散層を設けると、光線を上方へ出射させる際の光拡散層による光拡散によって、さらに光線のピークの方向を真上方向に近づけることができる。従って、従来の光拡散シートに比べて光線をより真上方向に近づけるように導くことができ、バックライトユニットを構成する部材数を増加させることなく、液晶画面の正面の方向へ効率良く光線を導くことができる。
【００９６】
また、以上に説明した光学シートに関して、特に図示しないスティッキング防止層を最下層に設けることもできる。このスティッキング防止層は、周知のスティッキング防止層により形成することができ、互いに離間したビーズ下方に突出させるように最下層に設けることによって形成できる。このスティッキング防止層を設けると、バックライトユニットを構成した場合に、光学シートがスティッキング防止層を介して導光板と接するようにできるので、ぎらつく光のイメージが液晶画面に投影されることを防止できる。
【００９７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の光学シートによると、下方から入射した光線を液晶の画面の正面に向かって集光させるにあたり、該シートが損傷を受けることを防止できるという効果を奏する。また、本発明の光学シートを用いると、第一の四角形部と第二の四角形部との材質の選択に基づく相互の屈折率の調整により、液晶画面の正面の方向である真上方向により近づけるように光線を導くことができる。これにより、バックライトユニットを構成する部材数を低減させることができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるバックライトユニットの斜視図である。
【図２】光学シートに入射する光線を示す図である。
【図３】図１におけるIII−III線矢視断面に含まれる光学シートの一部断面図である。
【図４】本発明の光学シートの他の例を示す図である。
【図５】シート成形機を用いて光学シートを製造する工程を示す図である。
【図６】光硬化させる工程を用いて光学シートを製造する工程を示す図である
【図７】従来のバックライトユニットの斜視図である。
【符号の説明】
１ 光学シート
２ 下基板部
３ 第一の四角形部
３ａ 第一側面
３ｂ 第二側面
４ 光線制御部
５ 第二の四角形部
５ａ 第一側面
５ｂ 第二側面
６ 上基板部
７ 導光板
８ ランプ
１０ バックライトユニット
１１ 光学シート
２０ シート成形機
２１ 樹脂溶融装置
２２ 成形ロール部
２３ シート巾調整装置
２５ 巻き取り装置
３０ バックライトユニット
３１ ランプ
３２ 導光板
３３ 光拡散シート
３４ プリズムシート
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置のバックライトユニットに組み込んで用いられる光学シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置には、光源と該光源から出射した光線を液晶表示装置の画面に集光させるための部材とからなるバックライトユニットが組み込まれている。即ち、光源より出射された光線を、光源に隣接して配置される導光板とその他の光学シートとによって液晶表示装置の画面へと導き、該画面を鮮明に表示できるようにされている。
【０００３】
図７に、従来のバックライトユニット３０の一例についての概略構成を示す。
【０００４】
図７において、矢印Ａは前後方向を示し、矢印Ｂは左右方向を示し、矢印Ｃは上下方向を示している。図７に示されるように、バックライトユニット３０は、光源としてのランプ３１と、その左端の外側にランプ３１が位置するように配置される導光板３２と、導光板３２の上側に配置される光学シートとしての光拡散シート３３と、光拡散シート３３の上側に配置される光学シートとしてのプリズムシート３４とを備えて構成されている。
【０００５】
このバックライトユニット３０において、ランプ３１より導光板３２に入射した光線は、導光板３２の上面から右斜め上方の特定の角度をなす方向にピークを示す分布の光線として出射され、光拡散シート３３に入射する。そして、光拡散シート３３に入射した光線は、該光拡散シート３３を伝わる際の拡散によって、より上方に近い方向にピークを示す分布の光線としてその上面より出射され、プリズムシート３４に入射する。
【０００６】
そして、プリズムシート３４に入射した光線は、そのプリズム部３４ａによって、より真上に近い方向にピークを示す分布の光線としてプリズムシート３４の上面より出射される。これにより、プリズムシートの上面を出射した光線が、さらに上方の図示していない液晶表示装置の画面に集光され、該画面が照明されることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来のバックライトユニットにおいて、光拡散シートを出射する光線について、該光拡散シートによる拡散をより強めるようにすると、液晶表示装置の画面正面の方向である真上方向により近づく光線として出射させることができる。
【０００８】
しかし、光拡散シートの拡散を強くしすぎると、光線のピークの方向を目的の真上方向に近づけることができるとしても、液晶の画面に導かれる光量自体を減少させることになり、光源に対する効率の低下を招く。
【０００９】
また、前記プリズムシートにあっては、プリズムの角部分が他の部材によって物理的な損傷を受けやすいという問題があった。そして、この問題を回避する等のため、プリズムシートの上にさらに光拡散シートを配置する場合もあった。そのため、バックライトユニットを構成する部材数が嵩むこともあり、小型化の要請に反することがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、光源に対する効率を低下させることなく、液晶表示装置の画面の正面の方向である真上方向により近づけるように光線を導くことができ、かつ小型化の要請に反することのない、光学シートを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の光学シートは、下方から入射した光線を上方へ出射させる光学シートであって、下基材部、及び断面形状が正方形又は長方形をなし多数平行に配設された第一の四角形部と、断面形状が正方形又は長方形をなし多数平行に配設された第二の四角形部とによって形成された光線制御部とを有し、前記光線制御部は、前記下基材部上に積層されており、前記第一の四角形部と第二の四角形部は、上下方向の高さを等しくして横方向に交互に配列され、第一の四角形部が第二の四角形部より屈折率の高い材質によって形成されており、前記第一の四角形部の上面部分と第二の四角形部の上面部分とによって形成される光線制御部の上面、及び前記第一の四角形部の下面部分と第二の四角形部の下面部分とによって形成される光線制御部の下面が略平面に形成されており、前記下方から入射した光線を、より真上方向に近づけるように上方へ出射させることができるサイドライト型バックライトユニット用光学シートである（請求項１）。
【００１２】
この発明の光学シートによると、従来のプリズムシートのごとく外部に向かって角部分をなすプリズム形状を形成することなく、下方から入射した光線をより真上方向に近づけるように上方へ出射させることができる。これにより、従来のプリズムシートのように角をなす部分が外部に晒されることがないので、光学的に機能する部分が損傷を受けやすいという問題を解消できる。
【００１３】
また、従来の光拡散シートのように光線のピークの方向をより真上方向に近づけようとすると上方に導かれる光量自体を減少させてしまうということがなく、光源に対する効率の低下を招くことがない。
【００１４】
これにより、本発明の光学シートを用いると、バックライトユニットを構成する部材数を増加させることなく、光源に対する高い効率で液晶画面を照明することができる。
【００１５】
そして、光学シートにおける前記第一の四角形部と第二の四角形部との屈折率の差を０．１５以上とすることができ（請求項２）、第一の四角形部と第二の四角形部との屈折率の差を０．３以上とすることもできる（請求項３）。即ち、第一の四角形部と第二の四角形部との屈折率の差をより大きく設定すると、光線制御部によってより真上方向に近づけるように光線を導くことができる。
【００１６】
また、前記第一の四角形部の屈折率を１．５７以上とすることができ（請求項４）、前記第一の四角形部の屈折率を１．６以上とすることもできる（請求項５）。即ち、第一の四角形部の屈折率をより大きく設定すると、光線制御部によってより真上方向に近づけるように光線を導くことができる。
【００１７】
また、前記光学シートの最上層に光拡散層を設けることができる（請求項６）。
これにより、光学シートより上方へ光線を出射させるにあたり、最上層の光拡散層によって光拡散させることによってより真上方向に近づけるように光線を導くことができる。
【００１８】
また、前記光学シートの最下層にスティッキング防止層を設けることもできる（請求項７）。かかるスティッキング防止層を設けると、光学シートをバックライトユニットに組み込んだ場合に、スティッキング防止層を介して光学シートを導光板と接するようにできるので、ぎらつく光のイメージが液晶画面に投影されることを防止できる。これにより、この発明の光学シートによると、下方から入射した光線をより真上方向に導いて上方へ出射させることにより液晶画面を効率良く照明できるとともに、ぎらつく光のイメージが液晶画面に投影されることを防止することもできる。これにより、この発明の光学シートによると、限られた光源の明るさの下で、液晶画面に映し出される画像の品質をより向上させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、図１乃至図６に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の光学シートの一実施形態である光学シート１が用いられたバックライトユニット１０の斜視図である。図１において、矢印Ａは前後方向を示し、矢印Ｂは左右方向を示し、矢印Ｃは上下方向を示している。以下、他の図面においても、これらの各方向について同様に示す。
【００２１】
バックライトユニット１０は、ランプ８と導光板７と光学シート１を備えて構成されている。ランプ８は、バックライトユニット１０における光源であり、前後方向に沿って配置されている。導光板７は、その左端部の外側にランプ８が位置するように配置されている。導光板７は、左側から入射したランプ８の光線を後に説明する光学シート１へ導くための部材であり、その下面の外側には、図示していない反射ドットが形成され、または、反射シートが設けられている。そして、導光板７に入射した光線は、前記反射ドット等により右斜め上方へ反射され、導光板７の上面より光学シート１へ出射される。
【００２２】
また、導光板７は、導光板の材料として典型的であるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）により形成される。この導光板７の上面より出射される光線について、図２により説明する。図２において、横軸は左右方向における右向きを正方向にとり、縦軸は上下方向における上向きを正方向にとっている。導光板７の上面より出射される光線は、図２に示されるように、左右方向に対して右斜め上方の特定の角度θ１の方向にピークを示す分布となる。
【００２３】
次に、光学シート１について、図３を参酌しつつ説明する。図３は、図１におけるIII−III線矢視断面に含まれる、光学シート１の部分断面図である。光学シート１は、前記導光板７に対する上側に配置されており、導光板７を出射した光線を、さらに上方の特に図示していない液晶表示装置の画面へと導くための部材である。
【００２４】
光学シート１は、下基板部２と光線制御部４を備えている。下基板部２は、光線制御部４に対する下側に設けられている。そして、下基板部２の下面２ａは略平面に形成されており、導光板７を出射した光線は下基板部２の下面２ａより光学シート１へ入射する。また、下基板部２の上面２ｂは略平面に形成されており、この下基板部２の上面２ｂに光線制御部４が付設されている。
【００２５】
光線制御部４は、多数平行に配設された第一の四角形部３と第二の四角形部５とによって形成されている。そして、第一の四角形部３と第二の四角形部５は、横方向（左右方向）に交互に配列されており、第一の四角形部３の上下方向の高さと第二の四角形部５の上下方向の高さとが略等しくなるように形成されている。
【００２６】
第一の四角形部３は、その断面形状が正方形又は長方形をなしており、第一の四角形部３を形成する四つの角部分の内角は略直角に形成されている。そして、第一の四角形部３には、側方に位置する第一の側面３ａ及び第二の側面３ｂが形成されている。これら第一の側面３ａ及び第二の側面３ｂは、左右方向Ｂに対して略垂直をなしている。
【００２７】
第二の四角形部５は、その断面形状が正方形又は長方形をなしており、第二の四角形部５を形成する四つの角部分の内角は略直角に形成されている。そして、第二の四角形部５には、側方に位置する第一の側面５ａ及び第二の側面５ｂが形成されている。これら第二の側面５ａ及び第二の側面５ｂは、左右方向Ｂに対して略垂直をなしている。
【００２８】
光線制御部４の上面は、第一の四角形部３の上面部分と第二の四角形部５の上面部分とによって形成されている。また、光線制御部４の下面は、第一の四角形部３の下面部分と第二の四角形部５の下面部分とによって形成されている。そして、光線制御部４の上面及び下面は略平面をなすように形成されている。
【００２９】
上記光学シート１を構成する下基板部２、第一の四角形部３及び第二の四角形部５は樹脂により形成される。そして、下基板部２、第一の四角形部３及び第二の四角形部５を形成するための樹脂として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化樹脂（紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂を含む）を用いることができる。
【００３０】
光学シート１の上記各部のうち、第一の四角形部３については、熱可塑性樹脂により形成するのがより好ましい。即ち、光線制御部４を形成する場合に、まず第一の四角形部３を形成する場合には、熱可塑性樹脂によると容易に形成できるからである。
【００３１】
また、第二の四角形部５については、熱硬化性樹脂により形成するのがより好ましい。即ち、光線制御部４を形成する場合に、先に形成された第一の四角形部３の間に樹脂を埋め込むことによって第二の四角形部５を形成する場合には、熱硬化性樹脂を用いると容易に形成できるからである。
【００３２】
また、上記第一の四角形部３及び第二の四角形部５を形成するにあたり、所定の形状の精度に形成する観点からは、電離放射線硬化樹脂により形成するのが好ましい。電離放射線硬化樹脂によると、第一の四角形部３及び第二の四角形部５の四角形状について、所定の精度に形成することを容易とできるからである。
【００３３】
この光学シート１を形成するためのより具体的な樹脂の例として、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、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、ポリオレフィン、セルロースアセテート、ポリエステル、耐候性塩化ビニル等を挙げることができる。
【００３４】
また、これらの樹脂に関して、光学シート１が光線の導光に用いられることから、透明の樹脂が用いられ、特に無色透明であることがより好ましい。
【００３５】
また、光学シート１を樹脂により形成するにあたり、必要に応じて可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤、帯電防止剤等を配合させることもできる。
【００３６】
そして、第一の四角形部３及び第二の四角形部５を形成するための樹脂を選択するにあたり、第一の四角形部３の屈折率ｎ１が第二の四角形部５の屈折率ｎ２より大きくなるように選択される。下基板部２については、第一の四角形部３と同一の材質によって形成されており、その屈折率はｎ１とされている。
【００３７】
そして、第一の四角形部３の屈折率ｎ１と第二の四角形部５の屈折率ｎ２との差が、０．１５以上となるように選択するのがより好ましく、０．３以上となるように選択するのがさらに好ましい。これにより、後に説明する光線制御部４によって光線を導くことに関して、より真上方向に近づけるように導き得るからである。
【００３８】
また、第一の四角形部３の屈折率ｎ１について、１．５７以上とするのがより好ましく、１．６以上とするのがさらに好ましい。これにより、光線制御部４によって光線を導くことに関して、より真上方向に近づけるように導き得るからである。
【００３９】
また、下基板部２と第一の四角形部３と第二の四角形部５とによって形成される光学シート１について、その上下方向の厚さは約５０μｍ以上５００μｍ以下の範囲に形成される。また、前記光学シート１の上下方向の厚さを７０μｍ以上２００μｍ以下の範囲とするのがより好ましい。
【００４０】
次に、導光板７を出射した光線が光学シート１により導光される様子について、図３に基づいて説明する。この図３において、光線の方向を表す角度θ１乃至θ７について、左右方向を基準として測られる角度で表わされている。
【００４１】
導光板７を出射した光線は、上記図２に基づき説明したように、左右方向に対してθ１で表される方向にピークを示す分布をなしている。かかるピークの方向に沿って進行する光線のうちＬ１は、以下のように導かれる。
【００４２】
光線Ｌ１は、下基板部２の下面２ａより光学シート１へ入射するが、下基板部２への入射に際して上方に近づくように屈折する（θ１＜θ２）。次に、光線Ｌ１は、下基板部２から第一の四角形部３をとおり、第一の四角形部３の第二の側面３ｂを通って第一の四角形部３を出射する。
【００４３】
次に、第二の四角形部５の第一の側面５ａより第二の四角形部５へと入射するが、この第二の四角形部５への入射に際してさらに上方に近づくように屈折する（θ２＜θ３）。そして、光線Ｌ１は、第二の四角形部５の内部を進行した後に光学シート１の上面より、真上方向から遠ざかるように屈折して外部へ出射する（θ４＜θ３）。
【００４４】
上記光線Ｌ１について、上記θ１の角度をなして光学シート１へ入射し、光学シート１より上記θ４の角度をなして出射されるので、導光板７を出射して下方から入射し、より真上方向に近づくように上方へ出射される（θ１＜θ４）。
【００４５】
一方、導光板７を出射した光線の分布のピークを示す角度θ１の方向に沿って進行する光線のうちＬ２は、以下のように導かれる。光線Ｌ２は下基板部２の下面２ａより光学シート１へ入射するが、その入射に際して上方に近づくように屈折する（θ１＜θ２）。次に、光線Ｌ２は、下基板部２を出射して第二の四角形部５へ入射する。この第二の四角形部５への入射に際して、真上方向から遠ざかるように屈折する（θ５＜θ２）。
【００４６】
そして、光線Ｌ２は、第二の四角形部５の内部を進行した後に、第二の四角形部５の第二の側面５ｂを出射し、第一の四角形部３の第一の側面３ａを通って第一の四角形部３へ入射する。光線Ｌ２は、第一の四角形部３への入射に際して、真上方向から遠ざかるように屈折する（θ６＜θ５）。
【００４７】
そして、光線Ｌ２は、第一の四角形部３内を通って第一の四角形部３の上面部分に到達する。そして、第一の四角形部３の上面部分に到達した光線Ｌ２は下方へ光線Ｌ２’として反射される（θ７）。
【００４８】
この第一の四角形部３の上面部分に到達して下方に反射された光線Ｌ２’は、光学シート１内を伝達され、第一の四角形部３や第二の四角形部５の界面等において透過又は反射を繰り返すが、最終的に光学シート１の上方へ出射される部分について、下基板部２及び第一の四角形部３の屈折率ｎ１と第二の四角形部５の屈折率ｎ２との関係から、上記θ１で表される方向に比べ、より真上方向に近づくように出射させることができる。
【００４９】
このように、光学シート１に対して入射した光線のうち光線Ｌ２についても、より真上方向に近づくように上方へ出射させることができる。
【００５０】
以上に説明したように、この光学シート１によると、前記θ１の方向にピークを示す分布をなして光学シート１の下面より入射した光線について、光学シート１の上面全体の平均において、前記θ１より大きい角度をなす方向にピークを示す分布の光線として出射させることができ、より真上方向に近づけるように上方へと出射させることができる。
【００５１】
これにより、本発明の光学シート１によると、従来のプリズムシートのごとく外部に向かって角部分をなすプリズム形状を形成することなく、下方から入射した光線をより真上方向に近づけるように上方へ出射させることができる。これにより、従来のプリズムシートのように角をなす部分が外部に晒されることがないので、光学的に機能する部分が損傷を受けやすいという問題を解消できる。
【００５２】
そして、第一の四角形部３の屈折率ｎ１と第二の四角形部５の屈折率ｎ２との相互の調節により、光学シート１の上面より光線を出射させる方向をコントロールできる。これにより、光学シート１をバックライトユニットとして用いるにあたり、必ずしもプリズムシート等の他のシートを多数組み合わせて用いる必要がなく、少ない部材数でバックライトユニットを構成することができ、バックライトユニットを小型化することを可能にできる。
【００５３】
また、光学シート１にあっては、光線制御部４を構成する第一の四角形部３及び第二の四角形部５が正方形又は長方形をなす形状に基づいて形成されるので、後に説明する製法により形成するにあたり、成形が容易である。即ち、従来のプリズムシートであれば、三角形状をなすプリズムを形成するにあたり、その三角の角度を所要の角度に形成することは容易でなかったが、本発明の光学シート１にあっては、このような成形上の困難を伴うことがない。
【００５４】
なお、以上に説明した光学シート１について、下基板部２を第一の四角形部３と異なる材質によって形成することもできる。下基板部２を第一の四角形部３と異なる材質により形成する場合、第一の四角形部３の屈折率と略等しい屈折率を与える材質によって形成するのがより好ましい。例えば、第一の四角形部３をＰＳ系樹脂（ポリスチレン系樹脂、屈折率１．５７）により形成し、下基板部２をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート、屈折率１．５７５）により形成することができる。
【００５５】
また、以上に説明した光学シート１の例では、光線制御部４と下基板部２とにより光学シートを構成する例を説明したが、光学シートを図４に示されるように構成することもできる。即ち、図４に示される光学シート１１のように、光線制御部４に対する上側に上基板部６を備えて構成することもできる。
【００５６】
この光学シート１１のように上基板部６を設ける場合には、上基板部６の材質について、第二の四角形部５と同じ材質により形成することができる。また、上基板部６を第二の四角形部５と異なる材質により形成する場合、第二の四角形部５と屈折率を略等しくするように材質を選択するのがより好ましい。
【００５７】
なお、この光学シート１１において、下基板部２の屈折率にかかる材質の選択については、光学シート１と同様であり、第一の四角形部３と同一の材質とすることができ、また異なる材質とすることもできる。光学シート１１の下基板部２を第一の四角形部３と異なる材質により形成する場合、屈折率ｎ１に略等しい屈折率となる材質を選択するのがより好ましい。
【００５８】
次に、本発明の光学シートの製造方法について説明する。図５は、光学シートの製法の一例である押し出し成形工程の概略を示す図である。図５には、シート成形機を用いて押し出し成形を行う例が示されている。
【００５９】
図５に示されるシート成形機２０は、樹脂溶融装置２１と、成形ロール部２２と、シート巾調整装置２３と、巻き取り装置２５とを備えている。
【００６０】
樹脂溶融装置２１では、投入部２１Ａを介して投入された樹脂が２５０〜３００℃の範囲で加熱され溶融される。成形ロール部２２には、形成したい形状を反転させた形状に切削された一のロールと、この一のロールとの間で溶融された樹脂をニップするための他のロールが設けられている。
【００６１】
シート巾調整装置２３は、成形ロールを通って成形されたシートを所要のシート巾に裁断するための装置である。また、巻き取り装置２５は、形成されたシートを巻き取るための装置である。巻き取り装置２５により巻き取られたシートは、巻き取り装置２５より取り外されてシート成型機２０より取り出される。
【００６２】
シート成形機２０を用いて上記光学シート１を形成するにあたり、成形ロール部２２の一のロールについて、第一の四角形部３を反転させた形状が多数平行に切削されたものを用意する。そして、第一の四角形部３及び下基板部２を形成するための樹脂を樹脂溶融装置２１の投入部２１Ａより投入して溶融させた後、成形ロール部２２を通過させる。これにより、下基板部２と第一の四角形部３とを備える形状とされたシートが形成される。
【００６３】
そして、下基板部２及び第一の四角形部３の形状とされたシートをシート巾調整装置２３を通した後に巻き取り装置２５で巻き取ると、光学シート１の下基板部２及び第一の四角形部３を構成するシートを形成できる。
【００６４】
次に、以上に得られたシートに対して、その第一の四角形部３の各々の間に形成される空隙に、第二の四角形部５を形成するための溶融された樹脂を注入して埋め込むことにより、第二の四角形部５を形成できる。
【００６５】
次に、下基板部２の下面について略平面となるよう仕上げ加工を施す。また、第一の四角形部３の上面部分及び第二の四角形部５の上面部分を光線制御部４の上面として形成するべく、仕上げ加工を施す。即ち、第一の四角形部３の上面部分が外部に晒されるようにするととともに略平面となるようにし、また、第二の四角形部５の上面部分を略平面に形成するよう仕上げ加工を施し、第一の四角形部３の上面部分と第二の四角形部５の上面部分とにより一の略平面を形成して光線制御部４の上面が形成されるようにする。
【００６６】
また、上記シート成形機２０を用いて上記光学シート１１を形成するにあたっては、以上に説明した光学シート１の下基板部２及び第一の四角形部３を形成するための工程と同様の工程を実行することにより、下基板部２及び第一の四角形部３に加えて、第二の四角形部５及び上基板部６を形成することができ、光学シート１１を得ることができる。
【００６７】
光学シート１１については、下基板部２及び第一の四角形部３と、第二の四角形部５及び上基板部６との形状に関して、下基板部２及び第一の四角形部３を反転させると、第二の四角形部５及び上基板部６を得ることができる。従って、下基板部２及び第一の四角形部３を形成するための樹脂に変えて、第二の四角形部５及び上基板部６を形成するための樹脂を用い、下基板部２及び第一の四角形部３を形成する工程と同様の工程を実行することにより第二の四角形部５及び上基板部６を得ることができる。
【００６８】
そして、下基板部２及び第一の四角形部３を構成するシート、及び第二の四角形部５及び上基板部６を構成するシートを形成した後に、これらのシートを互いに上下に嵌め合わせることにより光学シート１１を得ることができる。
【００６９】
次に、本発明の光学シートを製造するための他の製法の例について説明する。図６は、本発明の光学シートの他の製法の一例である、樹脂を紫外線（ＵＶ）硬化させる方法を用いる工程の概略を示している。以下の説明では、光学シート１１の形態に構成される光学シート、即ち下基板部２及び第一の四角形部３と第二の四角形部５及び上基板部６とにより構成される光学シートの例を挙げて説明する。
【００７０】
まず、下基板部２及び第一の四角形部３を形成するための金型Ｍ０を用意する。この金型Ｍ０は、その表面に第一の四角形部３を反転させた形状が多数平行に切削されて形成されている。
【００７１】
まず、第一工程（ａ）により、前記金型Ｍ０の表面に液状にされた紫外線硬化樹脂Ｒ１’を供給し、この紫外線硬化樹脂と同じ材質で形成された透明ベースＳをその上に載せる。
【００７２】
次に、第二工程（ｂ）により、透明ベースＳの上から紫外線ＵＶを照射し、樹脂Ｒ１’を硬化させて樹脂層Ｒ１を形成する。次に、第三工程（ｃ）により、透明ベースＳと硬化させた樹脂層Ｒ１をともに剥離すると、下基板部２及び第一の四角形部３を構成するシートを得ることができる。
【００７３】
次に、第四工程（ｄ）により、以上の下基板部２及び第一の四角形部３を構成するシートに対して、その第一の四角形部３の各々の間に形成される空隙に、第二の四角形部５及び上基板部６を形成するための液状にされた樹脂を注入して埋め込むと、第二の四角形部５及び上基板部６に相当する樹脂層Ｒ２を形成できる。
【００７４】
そして、図示されない仕上げ工程を実行することにより、光学シート１を得ることができる。この仕上げ工程として、下基板部２の下面について略平面となるよう仕上げ加工を施す。また、上基板部６の上面について略平面となるように仕上げ加工を施す。
【００７５】
次に、本発明にかかる光学シートのより具体的な例について、図３に示された光学シート１の例に基づいて説明する。光学シート１の下基板部２及び第一の四角形部３について、屈折率ｎ１＝１．５８６となるように形成する。また、第二の四角形部５について、屈折率ｎ２＝１．３５となるように形成する。また、光学シート１の上方及び下方は空気層であるとし、空気層の屈折率をｎ０＝１．０とする。
【００７６】
表１は、光学シート１を構成する前記各部分を前記屈折率ｎ１、ｎ２とした場合に、光学シート１により光線が導かれる光学シート１中の各部における方向を表す角度を示している。表１におけるθ１乃至θ７の各々が表す量については、上記図３に基づき説明したとおりである。
【００７７】
【表１】
θ１は、導光板７を出射して光学シート１の下面へ入射する光線の分布のピークに沿って進行する光線Ｌ１、Ｌ２の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。θ２は、下基板部２へ入射する際に屈折した光線Ｌ１、Ｌ２の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。
【００７９】
θ３は、第一の四角形部３より第二の四角形部５へ入射する際に屈折した光線Ｌ１の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。θ４は、第二の四角形部５より上方へ出射する際に屈折した光線Ｌ１の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。
【００８０】
θ５は、下基板部２より第二の四角形部５へ入射する際に屈折した光線Ｌ２の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。θ６は、第二の四角形部５より第一の四角形部３へ入射する際に屈折した光線Ｌ２の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。
【００８１】
θ７は、第一の四角形部３の上面に到達した光線のうち下方へ反射する光線の方向を左右方向を基準として角度により表したものである。この例では、第一の四角形部３の上面に到達した光線は全て下方へと反射される。
【００８２】
この光学シート１の例について、下基板部２及び第一の四角形部３を屈折率ｎ１＝１．５８６となるように形成するにあたり、樹脂としてポリカーボネートを用いることができる。また、第二の四角形部５を屈折率がｎ２＝１．３５となるように形成するにあたり、樹脂としてフッ素含有アクリル系樹脂を用いることができる。
【００８３】
表１に示されるθ１とθ４の比較から、この光学シート１によれば、下方から入射した光線をより真上方向に近づく方向として上方へ出射させ得ることが判る。また、上記θ７で表される方向へ反射されたものについても、最終的に、より真上方向に近づく方向として上方へ出射させることができる。
【００８４】
また、第一の四角形部３及び第二の四角形部５について、これらの屈折率ｎ１、ｎ２に関して、表２に示される組み合わせを採用することもできる。
【００８５】
【表２】
この表２におけるサンプル１、サンプル２について、第一の四角形部３の屈折率をｎ１＝１．４７９とするにあたり、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）により形成することができる。
【００８７】
また、サンプル３乃至サンプル６について、第一の四角形部３の屈折率をｎ１＝１．５８６とするにあたり、ポリカーボネート（ＰＣ）により形成することができる。また、サンプル７乃至サンプル１０について、第一の四角形部３の屈折率をｎ１＝１．６６９とするにあたり、ポリ−ｐ−キシリレン（p-xylylene）により形成することができる。
【００８８】
また、サンプル１、サンプル４、サンプル１０について、第二の四角形部５の屈折率をｎ２＝１．４５とするにあたり、フッ素含有アクリル系樹脂により形成することができる。また、サンプル２、サンプル６について、第二の四角形部５の屈折率をｎ２＝１．４とするにあたり、フッ素含有アクリル系樹脂により形成することができる。
【００８９】
また、サンプル３、サンプル８について、第二の四角形部５の屈折率をｎ２＝１．５とするにあたり、アクリル系樹脂により形成することができる。また、サンプル５について、第二の四角形部５の屈折率をｎ２＝１．４４とするにあたり、フッ素含有アクリル系樹脂により形成することができる。
【００９０】
また、サンプル７について、第二の四角形部５の屈折率をｎ２＝１．３６３とするにあたり、フッ素含有アクリル系樹脂により形成することができる。
【００９１】
以上の説明では、図３及び図４に示したように、第一の四角形部３及び第二の四角形部５により形成される光線制御部４を一層設ける例を挙げて説明したが、光線制御部４を上下に二層以上重ねて設けるようにしてもよい。光線制御部４を上下により多層に設けると、下方から入射した光線をより真上方向に近づけるように上方へ導くことができる。
【００９２】
また、以上の説明では、本発明の光学シートを用いるにあたり、図１に基づき説明したように、導光板７の一方側にのみランプ８が配置されるバックライトユニットに組み込む例を挙げて説明したが、光源としてのランプ８は、導光板７の一方側のみに配置されるとは限らない。
【００９３】
即ち、本発明の光学シートを用いるにあたっては、図１に示される導光板７と光学シート１の配置を基準として説明すると、導光板７に対する右側にランプ８をもう一本配置するようにしても構わない。このように、導光板７に対する左右両側にランプが配置される場合であっても、前記二つのランプを出射し導光板７を通って光学シートに下方から入射した光線を、より真上方向に近づく方向として上方へ出射させることができる。
【００９４】
また、以上に説明した光学シートに関して、特に図示しない光拡散層を最上層に設けることができる。光拡散層については周知の各種の光拡散層によって形成することができ、ビーズとバインダーとにより形成されてなるものや、光線の出射面側をエンボス形状に加工する等、光拡散層として周知の構成を用いることができる。
【００９５】
本発明の光学シートに光拡散層を設けると、光線を上方へ出射させる際の光拡散層による光拡散によって、さらに光線のピークの方向を真上方向に近づけることができる。従って、従来の光拡散シートに比べて光線をより真上方向に近づけるように導くことができ、バックライトユニットを構成する部材数を増加させることなく、液晶画面の正面の方向へ効率良く光線を導くことができる。
【００９６】
また、以上に説明した光学シートに関して、特に図示しないスティッキング防止層を最下層に設けることもできる。このスティッキング防止層は、周知のスティッキング防止層により形成することができ、互いに離間したビーズ下方に突出させるように最下層に設けることによって形成できる。このスティッキング防止層を設けると、バックライトユニットを構成した場合に、光学シートがスティッキング防止層を介して導光板と接するようにできるので、ぎらつく光のイメージが液晶画面に投影されることを防止できる。
【００９７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の光学シートによると、下方から入射した光線を液晶の画面の正面に向かって集光させるにあたり、該シートが損傷を受けることを防止できるという効果を奏する。また、本発明の光学シートを用いると、第一の四角形部と第二の四角形部との材質の選択に基づく相互の屈折率の調整により、液晶画面の正面の方向である真上方向により近づけるように光線を導くことができる。これにより、バックライトユニットを構成する部材数を低減させることができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるバックライトユニットの斜視図である。
【図２】光学シートに入射する光線を示す図である。
【図３】図１におけるIII−III線矢視断面に含まれる光学シートの一部断面図である。
【図４】本発明の光学シートの他の例を示す図である。
【図５】シート成形機を用いて光学シートを製造する工程を示す図である。
【図６】光硬化させる工程を用いて光学シートを製造する工程を示す図である
【図７】従来のバックライトユニットの斜視図である。
【符号の説明】
１ 光学シート
２ 下基板部
３ 第一の四角形部
３ａ 第一側面
３ｂ 第二側面
４ 光線制御部
５ 第二の四角形部
５ａ 第一側面
５ｂ 第二側面
６ 上基板部
７ 導光板
８ ランプ
１０ バックライトユニット
１１ 光学シート
２０ シート成形機
２１ 樹脂溶融装置
２２ 成形ロール部
２３ シート巾調整装置
２５ 巻き取り装置
３０ バックライトユニット
３１ ランプ
３２ 導光板
３３ 光拡散シート
３４ プリズムシート
Claims (7)
- 下方から入射した光線を上方へ出射させる光学シートであって、
下基材部、及び
断面形状が正方形又は長方形をなし多数平行に配設された第一の四角形部と、断面形状が正方形又は長方形をなし多数平行に配設された第二の四角形部とによって形成された光線制御部
を有し、
前記光線制御部は、前記下基材部上に積層されており、
前記第一の四角形部と第二の四角形部は、上下方向の高さが等しくされて横方向に交互に配列され、
第一の四角形部が、第二の四角形部より屈折率の高い材質によって形成されており、
前記第一の四角形部の上面部分と第二の四角形部の上面部分とによって形成される光線制御部の上面、及び前記第一の四角形部の下面部分と第二の四角形部の下面部分とによって形成される光線制御部の下面が略平面に形成されており、
前記下方から入射した光線を、より真上方向に近づけるように上方へ出射させることができるサイドライト型バックライトユニット用光学シート。 - 前記第一の四角形部と第二の四角形部との屈折率の差が、０．１５以上とされることを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
- 前記第一の四角形部と第二の四角形部との屈折率の差が、０．３以上とされることを特徴とする請求項２に記載の光学シート。
- 前記第一の四角形部の屈折率が、１．５７以上とされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学シート。
- 前記第一の四角形部の屈折率が１．６以上とされることを特徴とする請求項４に記載の光学シート。
- 前記光学シートの最上層に光拡散層が設けられてなる、請求項１乃至５のいずれかに記載の光学シート。
- 前記光学シートの最下層にスティッキング防止層が設けられてなる、請求項１乃至６のいずれかに記載の光学シート。
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