JP4950393B2 - 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等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】
図７は、従来のバックライトユニット３０の概略構成を示す斜視図である。バックライトユニット３０は、光源としてのランプ３１と導光板３２と光拡散シート３３とプリズムシート３４を備えている。
【０００３】
このバックライトユニット３０においては、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。
【０００４】
光拡散シート３３に入射した光線は、該光拡散シート３３内面における光の拡散によって、さらに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、頂角９０°程度のプリズム形状を有するプリズムシート３４に入射する。
【０００５】
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３４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、該画面全面が照射される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プリズムシート３４は、該プリズムシート３４を出射した光線を前記目的の方向へ導き得るように、プリズム３４ａが最上部に形成されている。そして、プリズムシート３４は、光学的に機能するプリズム３４ａが外部に角部分をなす形状であるので、かかる角部分が他の部材によって損傷を受けやすいという問題があった。
【０００７】
また、前記光拡散シート３３の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３３の拡散を強くしすぎると、液晶画面に入射する光量を低下させ、光源に対する効率の低下を招くという問題があった。
【０００９】
また、以上のプリズムシートの使用に伴い、該プリズムシートを保護するための光拡散シートが重ねて用いられることもあり、バックライトユニットを構成する部材数の増加を招いていた。一方、近年では、携帯等に便利なように表示装置の小型化が望まれるところであり、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望まれる。
【００１０】
そこで、本発明は、液晶表示装置の画面に向かって効率良く光線を導くことができるとともに、光学的に機能する部分が損傷を受け易いという問題を解決することができ、また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もできる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、
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光拡散部とによって形成された光線制御部を有し、
前記光拡散部が、ビーズと該ビーズが分散されたバインダーとによって形成されており、
前記四角形部と光拡散部は、上下方向の高さが等しく横方向に交互に配設され、 前記光拡散部は、バインダーが前記四角形部より屈折率の小さい材質によって形成され、ビーズがバインダーと屈折率の異なる材質によって形成されており、
前記四角形部の上面部分と光拡散部の上面部分とによって形成される光線制御部の上面部分、及び前記四角形部の下面部分と前記光拡散部の下面部分とによって形成される光線制御部の下面部分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得るように構成されている（請求項１）。
【００１２】
本発明の光学シートによると、上記光拡散部のバインダーが四角形部より屈折率が小さくされており、また光拡散部を伝わる光線を拡散させることもできることで、下方から入射した光線を真上方向により近づけるようにして上方へ出射させることができる。これにより、本発明の光学シートによると、液晶画面に向かって光線を効率良く導くことができる。
【００１３】
また、この光学シートによると、光拡散部において光線を拡散させることができるので、望ましくない光の輝度ムラが液晶表示装置の画面に投影されるのを防止することもでき、輝度の均一化を図ることもできる。
【００１４】
また、本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近づけるように出光方向をコントロールするにあたり、従来のプリズムシートのように外部に向かって角をなすプリズム形状が形成されないので、これにより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。
【００１５】
また、この光学シートが損傷を受けにくいことに伴い、バックライトユニットの組立工程等における、光学シートの取り扱いを容易にもできる。
【００１６】
本発明の光学シートについて、前記四角形部の屈折率と光拡散部のバインダーの屈折率との差をより大きくすることにより、光学シートを出射した光線をより真上方向に近づけ、液晶画面の正面の方向により近づけることができる。そして、前記四角形部の屈折率と光拡散部のバインダーの屈折率との差を０．１５以上とすることができ（請求項２）、前記四角形部の屈折率と光拡散部のバインダーの屈折率との差を０．３以上とすることもできる（請求項３）。
【００１７】
また、本発明の光学シートについて、四角形部３の屈折率をより大きくすることにより、光学シートを出射した光線をより真上方向に近づけ、液晶画面の正面の方向により近づけることができる。そして、前記四角形部の屈折率を１．５７以上とすることができる（請求項４）。
【００１８】
また、前記四角形部の屈折率と光拡散部のバインダーの屈折率との差が０．３以上とされる場合に（請求項３）、前記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）。これにより、光学シートより液晶画面の正面の方向に一致する略真上方向に光線を出射させることができ、液晶画面に向かって極めて効率良く光線を導くことができる。
【００１９】
また、以上の光学シートの最上層に光拡散層を設けることができ（請求項６）、かかる光拡散層によって光学シートより出射する光線を拡散させることで光線をより真上方向に近づけるように導くことができ、また液晶画面における輝度ムラを防いで照明をより均一にすることができる。
【００２０】
また、以上の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）。これにより、導光板と光学シートとの間でスティッキングが生ずることを防ぎ、液晶画面にぎらつく光のイメージが投影されることを防ぐことができる。
【００２１】
【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。
【００２２】
図１は、本発明の光学シートが組み込ま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、矢印Bは左右方向、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同様である。
【００２３】
バックライトユニット１０は、ランプ８、導光板７、及び本発明に係る光学シート１を備えている。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。
【００２４】
導光板７は、その左端の外側にランプ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。
【００２５】
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）等により形成される。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。
【００２６】
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ない液晶表示装置の画面へと導くための部材である。
【００２７】
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。
【００２８】
光線制御部４は、多数平行に配設された四角形部３と光拡散部５とによって構成されている。そして、四角形部３と光拡散部５は、横方向（左右方向）に交互に配列されており、四角形部３の上下方向の高さと光拡散部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。
【００２９】
光線制御部４の上面は、四角形部３の上面部分と光拡散部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、四角形部３の下面部分と光拡散部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。
【００３０】
四角形部３は、その断面形状が正方形または長方形をなしており、四角形部３を形成する４つの角部分の内角は略９０°に形成されている。そして、四角形部３には、側方に位置する第一の側面３aおよび第二の側面３ｂが形成されている。これら第一の側面３aおよび第二の側面３ｂは、左右方向Ｂに対して略９０°をなしている。
【００３１】
光拡散部５は、その断面形状が正方形または長方形であり、光拡散部５を形成する４つの角部分の内角は略９０°に形成されている。そして、光拡散部５には、側方に位置する第一の側面５aおよび第二の側面５ｂが形成されている。これら第一の側面５aおよび第二の側面５ｂは、左右方向Ｂに対して略９０°をなしている。
【００３２】
光拡散部５は、光拡散剤としてのビーズ１１と該ビーズを分散させた透明のバインダー樹脂１２によって形成されている。このビーズ１１とバインダー１２は、これらの屈折率が異なるように材質が選択される。これにより、光線が光拡散部５内を伝わる過程において、屈折率の異なるビーズ１１とバインダー１２との境界面で光の屈折を生ぜしめ、光線を拡散させることができる。
【００３３】
上記光学シート１を構成する下基板部２、四角形部３及び光拡散部５は、透明な樹脂により形成される。かかる樹脂として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化型樹脂を用いることができる。
【００３４】
四角形部３及び光拡散部５を形成する樹脂を選定するにあたり、四角形部３の屈折率ｎ１が光拡散部５のバインダー１２の屈折率ｎ２より大きくなるように選定される。また、光拡散部５については、前述のように、ビーズ１１とバインダー１２との屈折率が異なるように各々の樹脂が選択される。
【００３５】
また、下基板部２については、四角形部３と同一の材質で形成され、その屈折率はｎ１とされる。
【００３６】
四角形部３を形成するにあたり、光透過性及び加工性の観点より、熱可塑性樹脂を用いるのが好ましく、特に無色透明の樹脂がより好ましい。例えば、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。
【００３７】
また、四角形部３を電離放射線硬化型樹脂を用いて形成することもできる。この電離放射線硬化型樹脂を用いると、四角形部３を形成するにあたり、所定の形状精度を得やすい。また、物理的強度を高めて傷付き等を防止し、光学特性の変化を防ぐこともできる。
【００３８】
電離放射線硬化型樹脂として、紫外線によって硬化させることができる紫外線硬化型樹脂、あるいは電子線によって硬化させることができる電子線硬化型樹脂を用いることができる。本発明にあっては、そのいずれも使用することができるが、その入手容易性や取り扱い容易性の観点から、紫外線硬化型樹脂を用いるのが好ましい。
【００３９】
電離放射線硬化型樹脂とは、その分子中に重合性不飽和結合またはエポキシ基をもつ反応性のプレポリマー、オリゴマーおよび／または単量体を適宜混合してなる組成物である。これらプレポリマーやオリゴマーとしては、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、シロキサンや不飽和ジカルボン酸と多価アルコールとの縮合物である不飽和ポリエステルがあり、アルキルアクリレートやアルキルメタクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエステルメタクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエーテルメタクリレート、ポリオールアクリレート、ポリオールメタクリレート、メラミンアクリレート、メラミンメタクリレートなどのアクリレート類が挙げられる。
【００４０】
一方で、単量体としては、スチレン、α−メチルスチレンなどのビニルベンゼンモノマーや、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタアクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、メトキシエチルアクリレート、メトキシエチルメタクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチルメタクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレートなどがあり、さらに、Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレート、Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ−ジベンジルアミノエチルアクリレート、Ｎ−ジベンジルアミノエチルメタクリレート、Ｎ−ジエチルアミノプロピルアクリレート、Ｎ−ジエチルアミノプロピルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸とアミノアルコールとのエステルなどがある。
【００４１】
また、アクリルアミド、メタクリルアミドなどの不飽和カルボン酸アミド、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレートなどの不飽和カルボン酸とグリコールなどのエステルがある。
【００４２】
さらに、ジプロピレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレートなどの多官能性化合物、トリメチロールプロパントリチオグリコレート、トリメチロールプロパントリチオプロピレート、ペンタエリスリトールテトラチオグリコレートなどの分子内に２個以上のチオール基をもつポリチオール化合物などがある。
【００４３】
電離放射線硬化型樹脂を得るべく、これら化合物の１つ以上を混合して用いるが、通常は、バインダーを塗布してから硬化するまでの所定の保持時間を付与すべく、プレポリマーまたはオリゴマーを５重量％以上、単量体および／またはポリチオールを95重量％以下の量とする。
【００４４】
なお、電離放射線硬化型樹脂として紫外線硬化型樹脂を選択する場合には、光重合開始剤を併用する。光重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、アルドオキシム、テトラメチルメウラムモノサルファイド、チオキサントン、および／または光増感剤であるｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルホスフィンなどを混合して使用できる。
【００４５】
紫外線硬化型樹脂としては、例えば、イルガキュア 651（チバガイギー社）が本発明において好適に使用することができ、また、好ましくは、光重合開始剤であるユニデック17-183（大日本インキ）との組み合わせにおいて利用する。
【００４６】
また、以上の電離放射線硬化型樹脂を用いて四角形部３を形成するにあたり、製作容易性、形状安定性、帯電防止等の機能を改善するため必要に応じて、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、帯電防止剤等を配合する場合もある。
【００４７】
光拡散部５を構成するビーズ１１について、光透過性、屈折率等を考慮し、アクリル樹脂、スチレン樹脂等の単一あるいは２種類以上の微粒子が混合されたものを使用することができる。その平均粒径は、光拡散性の観点から５μｍから５０μｍ程度が好ましい。
【００４８】
また、バインダー１２については、四角形部３と同様、光透過性及び加工性の観点より熱可塑性樹脂が用いることができ、特に無色透明の樹脂が好ましい。例えば、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。
【００４９】
また、上述のビーズ１１とバインダー樹脂１２の混合割合は、光拡散性、光透過性等を考慮すれば、１００重量部のバインダー樹脂１２に対してビーズ１１を１０〜３００重量部程度にするのが好ましい。
【００５０】
また、上記光学シート１について、その上下方向の厚さは、通常約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の上下方向の厚さに関して、用途及び作業性を考慮すれば、７０μｍ以上２００μｍ以下の範囲とするのが好ましい。
【００５１】
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に基づき説明する。図３において、光線の方向を表す角度θ１乃至θ７は、左右方向を基準として測られる角度である。
【００５２】
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。
【００５３】
光線Ｌ１は、下基板部２の下面２ａより光学シート１に入射するが、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から四角形部３をとおり、四角形部３の第二の側面３ｂを通って四角形部３を出射する。
【００５４】
次に、光線Ｌ１は、光拡散部５の第一の側面５ａより光拡散部５へ入射する。光線Ｌ１は、四角形部３より光拡散部５へ入射する際に四角形部３の屈折率ｎ１とバインダー１２の屈折率ｎ２との差によって、真上方向に近づくように屈折して入射する。また、光線Ｌ１は、以上に説明したように光拡散部５内を伝わる過程で拡散される。これにより、光拡散部５を伝わる光線Ｌ１について、その分布のピークを示す方向をより真上方向に近づけることができる。
【００５５】
そして、光線Ｌ１は、光拡散部５内部を通り、光学シート１の上面の空気層へ出射される。そして、光線Ｌ１は、光学シート１より上方へ出射する際に、空気層の屈折率と光拡散部５の屈折率との関係から、真上方向から遠ざかるように屈折する（θ４＜θ３）。
【００５６】
上記光線Ｌ１は、光学シート１によって、下方から入射した光線がより真上方向に近づくように上方へ出射されたものになっている。即ち、光線Ｌ１は、導光板７を出射して上記θ１の角度をなして光学シート１に下方から入射し、光学シート１より上記角度θ４（θ４＞θ１）をなして上方へ出射される。
【００５７】
一方、光線Ｌ２は、下基板部２の下面２aに入射する際に角度θ２で屈折する（θ１＜θ２）。その後、下基板部２を出射して光拡散部５へ入射するが、該光拡散部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）。
そして、光拡散部５の内部を進行した後に側面５ｂを出射し、四角形部３の側面３aを通って四角形部３に入射する。この際、真上方向から遠ざかるように屈折する（θ６＜θ５）。
【００５８】
さらに、光線Ｌ２は、四角形部３内部を直進して上面部分に到達し、ここで、光線Ｌ２’として下方に反射される（θ７）。この反射した光線Ｌ２’は、四角形部３及び光拡散部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及び四角形部３の屈折率ｎ１と光拡散部５のバインダー１２の屈折率ｎ２との関係から、上記光学シート１へ入射する角度θ１に比べてより真上方向に近づくように出射させることができる。
【００５９】
このように、光学シート１に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に出射させることができる。
【００６０】
以上に説明したように、本発明の光学シート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。
【００６１】
これにより、本発明の光学シート１によると、導光板７を出射した光線をより真上方向に近づけるように導き、液晶表示装置の画面へ効率良く光線を導くことができる。また、この光学シート１によると、光拡散部５において光線を拡散させることができるので、望ましくない光の輝度ムラが液晶表示装置の画面に投影されるのを防止することもでき、輝度の均一化を図ることも可能となる。
【００６２】
また、本発明の光学シート１によると、従来における光の出射方向のコントロールが可能なプリズムシートのように外部に向かって角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して出射させることができるので、角をなす部分が外部に晒されないことから、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。
【００６３】
また、この光学シート１が損傷を受けにくいことに伴い、バックライトユニットの組立工程等における、光学シート１の取り扱いが容易であるという利点もある。
【００６４】
また、本発明の光学シート１によると、四角形部３の屈折率ｎ１と光拡散部５のバインダー１２の屈折率ｎ２との相互の調整により、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、本発明の光学シート１をバックライトユニットに用いると、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ができる。
【００６５】
そして、四角形部３と光拡散部５の材質を選定するにあたり、四角形部３の屈折率ｎ１と光拡散部５のバインダー１２の屈折率ｎ２との差が大きくなるようにするのが好ましく、かかる差が０．１５以上となるようにするのが好ましい。これにより、光線制御部４より上方へ光線を出射させるにあたり、より真上方向に近づけるように出射させ、液晶画面に向かってより効率良く光線を導くことができるからである。
【００６６】
また、四角形部３の屈折率ｎ１と光拡散部５のバインダー１２の屈折率ｎ２との差を０．３以上とするとさらに好ましい。これにより、光線制御部４より出射させる光線を、さらに真上方向に近づけるように出射させ得るからである。
【００６７】
また、四角形部３の屈折率ｎ１を１．５７以上にするのが好ましい。これにより、光線制御部４より出射させる光線を、より真上方向に近づけるように出射させ得るからである。また、四角形部３の屈折率ｎ１を１．６０以上にするのがさらに好ましい。これにより、光線制御部４より出射させる光線を、さらに真上方向に近づけるように出射させ得るからである。
【００６８】
また、四角形部３の屈折率ｎ１を１．６０以上とするとともに、四角形部３の屈折率ｎ１と光拡散部５のバインダー１２の屈折率ｎ２との差を０．３以上とすると、光線制御部４より光線を出射させるにあたり、液晶画面の正面の方向である略真上方向に出射させることができる。
【００６９】
また、本発明の光学シート１によると、光拡散部５におけるバインダー１２へのビーズ１１の配合割合やビーズ１１およびバインダー１２を構成する材質の組み合わせを調整することによって、光拡散部５における光拡散特性を調節することができ、液晶表示装置の画面に向けての光の拡散方向を微妙に調節することもできる。
【００７０】
また、本発明の光学シート１にあっては、光線制御部４を構成する四角形部３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、三角形状のプリズムを形成するにあたり、その三角形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。
【００７１】
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を四角形部３と異なる材質により形成する場合、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り形成するのがより好ましい。例えば、四角形部３をＰＳ系樹脂（ポリスチレン樹脂、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）により形成する例を挙げることができる。
【００７２】
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１５のように、光線制御部４に対する上側に上基板部６を備える構成とすることもできる。
【００７３】
この光学シート１５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、光拡散部５のバインダー１２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をバインダー１２と異なる材質により形成する場合、バインダー１２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。
【００７４】
なお、光学シート１５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、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１５の下基板部２を四角形部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。
【００７５】
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。
【００７６】
図５に示されるシート成形機２０は、樹脂溶融装置２１と成型ロール部２２とシート幅調整装置２３と巻き取り装置２５とを備えている。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
シート成型機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、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、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より投入させて溶融させた後、成型ロール部２２を通過させる。これにより、下基板部２と四角形部３とを備える形状とされたシートが形成される。
【００８０】
そして、下基板部２及び四角形部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及び四角形部３を構成するシートを形成できる。
【００８１】
次に、以上に得られたシートに対して、四角形部３の各々の間に形成される空隙に、光拡散部５を形成するためのビーズ１１が分散された液状のバインダー樹脂１２を注入して埋め込むことにより光拡散部５を形成できる。
【００８２】
上記光拡散部５を形成するためのビーズ１１が分散されたバインダー樹脂１２の溶液を埋め込むにあたり、周知のロールコート方式を用いることができる。また、ビーズ１１をバインダー樹脂１２に分散するには、周知のディゾルバー方式を用いることができる。
【００８３】
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、四角形部３の上面部分及び光拡散部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、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もに略平面になるようにし、また、光拡散部５の上面部分を略平面に形成するように仕上げ加工を施し、四角形部３の上面部分と光拡散部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。
【００８４】
また、光学シート１５を得る場合には、以上に説明した工程を介して光学シート１を得た後に、上基板部６を形成するための樹脂板を光線制御部４に対する上側に付設するとよい。光線制御部４に上基板部６を付設するにあたっては、透明樹脂製の接着剤を用いて光線制御部４に上基板部６を接着することができる。
【００８５】
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１の例を挙げて説明する。
【００８６】
まず、下基板部２及び四角形部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。
【００８７】
まず、第一工程（ａ）により、金型Ｍ０の表面に液状にされた紫外線硬化型樹脂Ｒ１’を供給し、この紫外線硬化型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。
【００８８】
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及び四角形部３を構成するシートを得ることができる。
【００８９】
次に、第四工程（ｄ）により、以上の下基板部２及び四角形部３を構成するシートに対して、その四角形部３の各々の間に形成される空隙に、光拡散部５を形成するためのビーズ１１が分散された液状のバインダー樹脂１２を注入して埋め込むことにより光拡散部５に相当する樹脂層Ｒ２を形成できる。
【００９０】
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、光線制御部４の上面について略平面となるように仕上げ加工を施す。
【００９１】
以上の説明においては、図３及び図４に示すように四角形部３と光拡散部５から形成される光線制御部４を１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に示されるように、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用いる例を挙げたが、光源としてのランプ８を導光板７の両側に配置することもできる。
【００９３】
即ち、本発明の光学シートを用いるにあたり、図１の導光板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、以上に説明した本発明の光学シートについて、特に図示しない光拡散層を最上層に設けることもできる。光拡散層を設けると、光学シートより上方へ出射させる光線をより拡散させることができ、それにより、望ましくない光の輝度ムラが液晶画面に投影されることをより防止することができる。また、光線を拡散させることにより、光学シートより上方へ出射する光線のピークの方向をより真上方向に近づけることができる。
【００９５】
かか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。
【００９６】
また、以上に説明した本発明の光学シートについて、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。これにより、バックライトユニットを構成する場合に、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。このスティッキング防止層は、互いに離間したビーズを設けることにより形成できる。
【００９７】
【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ると、下方から入射した光線を液晶の画面に向かって集光するにあたり、より真上方向に近づけるように導くことができ、液晶表示装置の画面に向かって効率良く光線を導くことができるという効果を奏する。
【００９８】
また、本発明の光学シートによると、従来のプリズムシートのような光学的に機能する部分が損傷を受け易いという問題を解消することもできる。
【００９９】
また、本発明の光学シートによると、上記液晶表示装置の画面に向かって効率良く光線を導き得ることにより、液晶表示装置のバックライトユニットを構成する部材数を低減させ得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 四角形部
３ａ 側面
３ｂ 側面
４ 光線制御部
５ 光拡散部
５ａ 側面
５ｂ 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 ビーズ
１２ バインダー
１５ 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等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】
図７は、従来のバックライトユニット３０の概略構成を示す斜視図である。バックライトユニット３０は、光源としてのランプ３１と導光板３２と光拡散シート３３とプリズムシート３４を備えている。
【０００３】
このバックライトユニット３０においては、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。
【０００４】
光拡散シート３３に入射した光線は、該光拡散シート３３内面における光の拡散によって、さらに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、頂角９０°程度のプリズム形状を有するプリズムシート３４に入射する。
【０００５】
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３４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、該画面全面が照射される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プリズムシート３４は、該プリズムシート３４を出射した光線を前記目的の方向へ導き得るように、プリズム３４ａが最上部に形成されている。そして、プリズムシート３４は、光学的に機能するプリズム３４ａが外部に角部分をなす形状であるので、かかる角部分が他の部材によって損傷を受けやすいという問題があった。
【０００７】
また、前記光拡散シート３３の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３３の拡散を強くしすぎると、液晶画面に入射する光量を低下させ、光源に対する効率の低下を招くという問題があった。
【０００９】
また、以上のプリズムシートの使用に伴い、該プリズムシートを保護するための光拡散シートが重ねて用いられることもあり、バックライトユニットを構成する部材数の増加を招いていた。一方、近年では、携帯等に便利なように表示装置の小型化が望まれるところであり、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望まれる。
【００１０】
そこで、本発明は、液晶表示装置の画面に向かって効率良く光線を導くことができるとともに、光学的に機能する部分が損傷を受け易いという問題を解決することができ、また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もできる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、
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光拡散部とによって形成された光線制御部を有し、
前記光拡散部が、ビーズと該ビーズが分散されたバインダーとによって形成されており、
前記四角形部と光拡散部は、上下方向の高さが等しく横方向に交互に配設され、 前記光拡散部は、バインダーが前記四角形部より屈折率の小さい材質によって形成され、ビーズがバインダーと屈折率の異なる材質によって形成されており、
前記四角形部の上面部分と光拡散部の上面部分とによって形成される光線制御部の上面部分、及び前記四角形部の下面部分と前記光拡散部の下面部分とによって形成される光線制御部の下面部分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得るように構成されている（請求項１）。
【００１２】
本発明の光学シートによると、上記光拡散部のバインダーが四角形部より屈折率が小さくされており、また光拡散部を伝わる光線を拡散させることもできることで、下方から入射した光線を真上方向により近づけるようにして上方へ出射させることができる。これにより、本発明の光学シートによると、液晶画面に向かって光線を効率良く導くことができる。
【００１３】
また、この光学シートによると、光拡散部において光線を拡散させることができるので、望ましくない光の輝度ムラが液晶表示装置の画面に投影されるのを防止することもでき、輝度の均一化を図ることもできる。
【００１４】
また、本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近づけるように出光方向をコントロールするにあたり、従来のプリズムシートのように外部に向かって角をなすプリズム形状が形成されないので、これにより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。
【００１５】
また、この光学シートが損傷を受けにくいことに伴い、バックライトユニットの組立工程等における、光学シートの取り扱いを容易にもできる。
【００１６】
本発明の光学シートについて、前記四角形部の屈折率と光拡散部のバインダーの屈折率との差をより大きくすることにより、光学シートを出射した光線をより真上方向に近づけ、液晶画面の正面の方向により近づけることができる。そして、前記四角形部の屈折率と光拡散部のバインダーの屈折率との差を０．１５以上とすることができ（請求項２）、前記四角形部の屈折率と光拡散部のバインダーの屈折率との差を０．３以上とすることもできる（請求項３）。
【００１７】
また、本発明の光学シートについて、四角形部３の屈折率をより大きくすることにより、光学シートを出射した光線をより真上方向に近づけ、液晶画面の正面の方向により近づけることができる。そして、前記四角形部の屈折率を１．５７以上とすることができる（請求項４）。
【００１８】
また、前記四角形部の屈折率と光拡散部のバインダーの屈折率との差が０．３以上とされる場合に（請求項３）、前記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）。これにより、光学シートより液晶画面の正面の方向に一致する略真上方向に光線を出射させることができ、液晶画面に向かって極めて効率良く光線を導くことができる。
【００１９】
また、以上の光学シートの最上層に光拡散層を設けることができ（請求項６）、かかる光拡散層によって光学シートより出射する光線を拡散させることで光線をより真上方向に近づけるように導くことができ、また液晶画面における輝度ムラを防いで照明をより均一にすることができる。
【００２０】
また、以上の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）。これにより、導光板と光学シートとの間でスティッキングが生ずることを防ぎ、液晶画面にぎらつく光のイメージが投影されることを防ぐことができる。
【００２１】
【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。
【００２２】
図１は、本発明の光学シートが組み込ま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、矢印Bは左右方向、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同様である。
【００２３】
バックライトユニット１０は、ランプ８、導光板７、及び本発明に係る光学シート１を備えている。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。
【００２４】
導光板７は、その左端の外側にランプ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。
【００２５】
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）等により形成される。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。
【００２６】
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ない液晶表示装置の画面へと導くための部材である。
【００２７】
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。
【００２８】
光線制御部４は、多数平行に配設された四角形部３と光拡散部５とによって構成されている。そして、四角形部３と光拡散部５は、横方向（左右方向）に交互に配列されており、四角形部３の上下方向の高さと光拡散部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。
【００２９】
光線制御部４の上面は、四角形部３の上面部分と光拡散部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、四角形部３の下面部分と光拡散部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。
【００３０】
四角形部３は、その断面形状が正方形または長方形をなしており、四角形部３を形成する４つの角部分の内角は略９０°に形成されている。そして、四角形部３には、側方に位置する第一の側面３aおよび第二の側面３ｂが形成されている。これら第一の側面３aおよび第二の側面３ｂは、左右方向Ｂに対して略９０°をなしている。
【００３１】
光拡散部５は、その断面形状が正方形または長方形であり、光拡散部５を形成する４つの角部分の内角は略９０°に形成されている。そして、光拡散部５には、側方に位置する第一の側面５aおよび第二の側面５ｂが形成されている。これら第一の側面５aおよび第二の側面５ｂは、左右方向Ｂに対して略９０°をなしている。
【００３２】
光拡散部５は、光拡散剤としてのビーズ１１と該ビーズを分散させた透明のバインダー樹脂１２によって形成されている。このビーズ１１とバインダー１２は、これらの屈折率が異なるように材質が選択される。これにより、光線が光拡散部５内を伝わる過程において、屈折率の異なるビーズ１１とバインダー１２との境界面で光の屈折を生ぜしめ、光線を拡散させることができる。
【００３３】
上記光学シート１を構成する下基板部２、四角形部３及び光拡散部５は、透明な樹脂により形成される。かかる樹脂として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化型樹脂を用いることができる。
【００３４】
四角形部３及び光拡散部５を形成する樹脂を選定するにあたり、四角形部３の屈折率ｎ１が光拡散部５のバインダー１２の屈折率ｎ２より大きくなるように選定される。また、光拡散部５については、前述のように、ビーズ１１とバインダー１２との屈折率が異なるように各々の樹脂が選択される。
【００３５】
また、下基板部２については、四角形部３と同一の材質で形成され、その屈折率はｎ１とされる。
【００３６】
四角形部３を形成するにあたり、光透過性及び加工性の観点より、熱可塑性樹脂を用いるのが好ましく、特に無色透明の樹脂がより好ましい。例えば、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。
【００３７】
また、四角形部３を電離放射線硬化型樹脂を用いて形成することもできる。この電離放射線硬化型樹脂を用いると、四角形部３を形成するにあたり、所定の形状精度を得やすい。また、物理的強度を高めて傷付き等を防止し、光学特性の変化を防ぐこともできる。
【００３８】
電離放射線硬化型樹脂として、紫外線によって硬化させることができる紫外線硬化型樹脂、あるいは電子線によって硬化させることができる電子線硬化型樹脂を用いることができる。本発明にあっては、そのいずれも使用することができるが、その入手容易性や取り扱い容易性の観点から、紫外線硬化型樹脂を用いるのが好ましい。
【００３９】
電離放射線硬化型樹脂とは、その分子中に重合性不飽和結合またはエポキシ基をもつ反応性のプレポリマー、オリゴマーおよび／または単量体を適宜混合してなる組成物である。これらプレポリマーやオリゴマーとしては、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、シロキサンや不飽和ジカルボン酸と多価アルコールとの縮合物である不飽和ポリエステルがあり、アルキルアクリレートやアルキルメタクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエステルメタクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエーテルメタクリレート、ポリオールアクリレート、ポリオールメタクリレート、メラミンアクリレート、メラミンメタクリレートなどのアクリレート類が挙げられる。
【００４０】
一方で、単量体としては、スチレン、α−メチルスチレンなどのビニルベンゼンモノマーや、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタアクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、メトキシエチルアクリレート、メトキシエチルメタクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチルメタクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレートなどがあり、さらに、Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレート、Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ−ジベンジルアミノエチルアクリレート、Ｎ−ジベンジルアミノエチルメタクリレート、Ｎ−ジエチルアミノプロピルアクリレート、Ｎ−ジエチルアミノプロピルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸とアミノアルコールとのエステルなどがある。
【００４１】
また、アクリルアミド、メタクリルアミドなどの不飽和カルボン酸アミド、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレートなどの不飽和カルボン酸とグリコールなどのエステルがある。
【００４２】
さらに、ジプロピレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレートなどの多官能性化合物、トリメチロールプロパントリチオグリコレート、トリメチロールプロパントリチオプロピレート、ペンタエリスリトールテトラチオグリコレートなどの分子内に２個以上のチオール基をもつポリチオール化合物などがある。
【００４３】
電離放射線硬化型樹脂を得るべく、これら化合物の１つ以上を混合して用いるが、通常は、バインダーを塗布してから硬化するまでの所定の保持時間を付与すべく、プレポリマーまたはオリゴマーを５重量％以上、単量体および／またはポリチオールを95重量％以下の量とする。
【００４４】
なお、電離放射線硬化型樹脂として紫外線硬化型樹脂を選択する場合には、光重合開始剤を併用する。光重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、アルドオキシム、テトラメチルメウラムモノサルファイド、チオキサントン、および／または光増感剤であるｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルホスフィンなどを混合して使用できる。
【００４５】
紫外線硬化型樹脂としては、例えば、イルガキュア 651（チバガイギー社）が本発明において好適に使用することができ、また、好ましくは、光重合開始剤であるユニデック17-183（大日本インキ）との組み合わせにおいて利用する。
【００４６】
また、以上の電離放射線硬化型樹脂を用いて四角形部３を形成するにあたり、製作容易性、形状安定性、帯電防止等の機能を改善するため必要に応じて、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、帯電防止剤等を配合する場合もある。
【００４７】
光拡散部５を構成するビーズ１１について、光透過性、屈折率等を考慮し、アクリル樹脂、スチレン樹脂等の単一あるいは２種類以上の微粒子が混合されたものを使用することができる。その平均粒径は、光拡散性の観点から５μｍから５０μｍ程度が好ましい。
【００４８】
また、バインダー１２については、四角形部３と同様、光透過性及び加工性の観点より熱可塑性樹脂が用いることができ、特に無色透明の樹脂が好ましい。例えば、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。
【００４９】
また、上述のビーズ１１とバインダー樹脂１２の混合割合は、光拡散性、光透過性等を考慮すれば、１００重量部のバインダー樹脂１２に対してビーズ１１を１０〜３００重量部程度にするのが好ましい。
【００５０】
また、上記光学シート１について、その上下方向の厚さは、通常約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の上下方向の厚さに関して、用途及び作業性を考慮すれば、７０μｍ以上２００μｍ以下の範囲とするのが好ましい。
【００５１】
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に基づき説明する。図３において、光線の方向を表す角度θ１乃至θ７は、左右方向を基準として測られる角度である。
【００５２】
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。
【００５３】
光線Ｌ１は、下基板部２の下面２ａより光学シート１に入射するが、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から四角形部３をとおり、四角形部３の第二の側面３ｂを通って四角形部３を出射する。
【００５４】
次に、光線Ｌ１は、光拡散部５の第一の側面５ａより光拡散部５へ入射する。光線Ｌ１は、四角形部３より光拡散部５へ入射する際に四角形部３の屈折率ｎ１とバインダー１２の屈折率ｎ２との差によって、真上方向に近づくように屈折して入射する。また、光線Ｌ１は、以上に説明したように光拡散部５内を伝わる過程で拡散される。これにより、光拡散部５を伝わる光線Ｌ１について、その分布のピークを示す方向をより真上方向に近づけることができる。
【００５５】
そして、光線Ｌ１は、光拡散部５内部を通り、光学シート１の上面の空気層へ出射される。そして、光線Ｌ１は、光学シート１より上方へ出射する際に、空気層の屈折率と光拡散部５の屈折率との関係から、真上方向から遠ざかるように屈折する（θ４＜θ３）。
【００５６】
上記光線Ｌ１は、光学シート１によって、下方から入射した光線がより真上方向に近づくように上方へ出射されたものになっている。即ち、光線Ｌ１は、導光板７を出射して上記θ１の角度をなして光学シート１に下方から入射し、光学シート１より上記角度θ４（θ４＞θ１）をなして上方へ出射される。
【００５７】
一方、光線Ｌ２は、下基板部２の下面２aに入射する際に角度θ２で屈折する（θ１＜θ２）。その後、下基板部２を出射して光拡散部５へ入射するが、該光拡散部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）。
そして、光拡散部５の内部を進行した後に側面５ｂを出射し、四角形部３の側面３aを通って四角形部３に入射する。この際、真上方向から遠ざかるように屈折する（θ６＜θ５）。
【００５８】
さらに、光線Ｌ２は、四角形部３内部を直進して上面部分に到達し、ここで、光線Ｌ２’として下方に反射される（θ７）。この反射した光線Ｌ２’は、四角形部３及び光拡散部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及び四角形部３の屈折率ｎ１と光拡散部５のバインダー１２の屈折率ｎ２との関係から、上記光学シート１へ入射する角度θ１に比べてより真上方向に近づくように出射させることができる。
【００５９】
このように、光学シート１に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に出射させることができる。
【００６０】
以上に説明したように、本発明の光学シート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。
【００６１】
これにより、本発明の光学シート１によると、導光板７を出射した光線をより真上方向に近づけるように導き、液晶表示装置の画面へ効率良く光線を導くことができる。また、この光学シート１によると、光拡散部５において光線を拡散させることができるので、望ましくない光の輝度ムラが液晶表示装置の画面に投影されるのを防止することもでき、輝度の均一化を図ることも可能となる。
【００６２】
また、本発明の光学シート１によると、従来における光の出射方向のコントロールが可能なプリズムシートのように外部に向かって角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して出射させることができるので、角をなす部分が外部に晒されないことから、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。
【００６３】
また、この光学シート１が損傷を受けにくいことに伴い、バックライトユニットの組立工程等における、光学シート１の取り扱いが容易であるという利点もある。
【００６４】
また、本発明の光学シート１によると、四角形部３の屈折率ｎ１と光拡散部５のバインダー１２の屈折率ｎ２との相互の調整により、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、本発明の光学シート１をバックライトユニットに用いると、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ができる。
【００６５】
そして、四角形部３と光拡散部５の材質を選定するにあたり、四角形部３の屈折率ｎ１と光拡散部５のバインダー１２の屈折率ｎ２との差が大きくなるようにするのが好ましく、かかる差が０．１５以上となるようにするのが好ましい。これにより、光線制御部４より上方へ光線を出射させるにあたり、より真上方向に近づけるように出射させ、液晶画面に向かってより効率良く光線を導くことができるからである。
【００６６】
また、四角形部３の屈折率ｎ１と光拡散部５のバインダー１２の屈折率ｎ２との差を０．３以上とするとさらに好ましい。これにより、光線制御部４より出射させる光線を、さらに真上方向に近づけるように出射させ得るからである。
【００６７】
また、四角形部３の屈折率ｎ１を１．５７以上にするのが好ましい。これにより、光線制御部４より出射させる光線を、より真上方向に近づけるように出射させ得るからである。また、四角形部３の屈折率ｎ１を１．６０以上にするのがさらに好ましい。これにより、光線制御部４より出射させる光線を、さらに真上方向に近づけるように出射させ得るからである。
【００６８】
また、四角形部３の屈折率ｎ１を１．６０以上とするとともに、四角形部３の屈折率ｎ１と光拡散部５のバインダー１２の屈折率ｎ２との差を０．３以上とすると、光線制御部４より光線を出射させるにあたり、液晶画面の正面の方向である略真上方向に出射させることができる。
【００６９】
また、本発明の光学シート１によると、光拡散部５におけるバインダー１２へのビーズ１１の配合割合やビーズ１１およびバインダー１２を構成する材質の組み合わせを調整することによって、光拡散部５における光拡散特性を調節することができ、液晶表示装置の画面に向けての光の拡散方向を微妙に調節することもできる。
【００７０】
また、本発明の光学シート１にあっては、光線制御部４を構成する四角形部３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、三角形状のプリズムを形成するにあたり、その三角形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。
【００７１】
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を四角形部３と異なる材質により形成する場合、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り形成するのがより好ましい。例えば、四角形部３をＰＳ系樹脂（ポリスチレン樹脂、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）により形成する例を挙げることができる。
【００７２】
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１５のように、光線制御部４に対する上側に上基板部６を備える構成とすることもできる。
【００７３】
この光学シート１５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、光拡散部５のバインダー１２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をバインダー１２と異なる材質により形成する場合、バインダー１２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。
【００７４】
なお、光学シート１５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、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１５の下基板部２を四角形部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。
【００７５】
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。
【００７６】
図５に示されるシート成形機２０は、樹脂溶融装置２１と成型ロール部２２とシート幅調整装置２３と巻き取り装置２５とを備えている。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
シート成型機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、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、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より投入させて溶融させた後、成型ロール部２２を通過させる。これにより、下基板部２と四角形部３とを備える形状とされたシートが形成される。
【００８０】
そして、下基板部２及び四角形部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及び四角形部３を構成するシートを形成できる。
【００８１】
次に、以上に得られたシートに対して、四角形部３の各々の間に形成される空隙に、光拡散部５を形成するためのビーズ１１が分散された液状のバインダー樹脂１２を注入して埋め込むことにより光拡散部５を形成できる。
【００８２】
上記光拡散部５を形成するためのビーズ１１が分散されたバインダー樹脂１２の溶液を埋め込むにあたり、周知のロールコート方式を用いることができる。また、ビーズ１１をバインダー樹脂１２に分散するには、周知のディゾルバー方式を用いることができる。
【００８３】
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、四角形部３の上面部分及び光拡散部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、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もに略平面になるようにし、また、光拡散部５の上面部分を略平面に形成するように仕上げ加工を施し、四角形部３の上面部分と光拡散部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。
【００８４】
また、光学シート１５を得る場合には、以上に説明した工程を介して光学シート１を得た後に、上基板部６を形成するための樹脂板を光線制御部４に対する上側に付設するとよい。光線制御部４に上基板部６を付設するにあたっては、透明樹脂製の接着剤を用いて光線制御部４に上基板部６を接着することができる。
【００８５】
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１の例を挙げて説明する。
【００８６】
まず、下基板部２及び四角形部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。
【００８７】
まず、第一工程（ａ）により、金型Ｍ０の表面に液状にされた紫外線硬化型樹脂Ｒ１’を供給し、この紫外線硬化型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。
【００８８】
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及び四角形部３を構成するシートを得ることができる。
【００８９】
次に、第四工程（ｄ）により、以上の下基板部２及び四角形部３を構成するシートに対して、その四角形部３の各々の間に形成される空隙に、光拡散部５を形成するためのビーズ１１が分散された液状のバインダー樹脂１２を注入して埋め込むことにより光拡散部５に相当する樹脂層Ｒ２を形成できる。
【００９０】
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、光線制御部４の上面について略平面となるように仕上げ加工を施す。
【００９１】
以上の説明においては、図３及び図４に示すように四角形部３と光拡散部５から形成される光線制御部４を１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に示されるように、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用いる例を挙げたが、光源としてのランプ８を導光板７の両側に配置することもできる。
【００９３】
即ち、本発明の光学シートを用いるにあたり、図１の導光板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、以上に説明した本発明の光学シートについて、特に図示しない光拡散層を最上層に設けることもできる。光拡散層を設けると、光学シートより上方へ出射させる光線をより拡散させることができ、それにより、望ましくない光の輝度ムラが液晶画面に投影されることをより防止することができる。また、光線を拡散させることにより、光学シートより上方へ出射する光線のピークの方向をより真上方向に近づけることができる。
【００９５】
かか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。
【００９６】
また、以上に説明した本発明の光学シートについて、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。これにより、バックライトユニットを構成する場合に、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。このスティッキング防止層は、互いに離間したビーズを設けることにより形成できる。
【００９７】
【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ると、下方から入射した光線を液晶の画面に向かって集光するにあたり、より真上方向に近づけるように導くことができ、液晶表示装置の画面に向かって効率良く光線を導くことができるという効果を奏する。
【００９８】
また、本発明の光学シートによると、従来のプリズムシートのような光学的に機能する部分が損傷を受け易いという問題を解消することもできる。
【００９９】
また、本発明の光学シートによると、上記液晶表示装置の画面に向かって効率良く光線を導き得ることにより、液晶表示装置のバックライトユニットを構成する部材数を低減させ得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 四角形部
３ａ 側面
３ｂ 側面
４ 光線制御部
５ 光拡散部
５ａ 側面
５ｂ 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 ビーズ
１２ バインダー
１５ 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 (9)
- 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、
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光拡散部とによって形成された光線制御部を有し、
前記光拡散部が、ビーズと該ビーズが分散されたバインダーとによって形成されており、
前記四角形部と前記光拡散部は、上下方向の高さが等しく横方向に交互に配設され、
前記光拡散部は、バインダーが前記四角形部より屈折率の小さい材質によって形成され、ビーズがバインダーよりも屈折率の大きい材質によって形成されており、
前記四角形部の上面部分と光拡散部の上面部分とによって形成される光線制御部の上面部分、及び前記四角形部の下面部分と前記光拡散部の下面部分とによって形成される光線制御部の下面部分が略平面に形成されており、
前記光線制御部の下側に下基板部が設けられており、前記下基板部の屈折率が前記四角形部の屈折率と略等しく、
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光学シート。 - 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、
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光拡散部とによって形成された光線制御部を有し、
前記光拡散部が、ビーズと該ビーズが分散されたバインダーとによって形成されており、
前記四角形部と光拡散部は、上下方向の高さが等しく横方向に交互に配設され、
前記光拡散部は、バインダーが前記四角形部より屈折率の小さい材質によって形成され、ビーズがバインダーと屈折率の異なる材質によって形成されており、
ビーズとしては、アクリル樹脂又はスチレン樹脂から構成されたビーズが少なくとも用いられ、
前記四角形部の上面部分と光拡散部の上面部分とによって形成される光線制御部の上面部分、及び前記四角形部の下面部分と前記光拡散部の下面部分とによって形成される光線制御部の下面部分が略平面に形成されており、
前記光線制御部の下側に下基板部が設けられており、前記下基板部の屈折率が前記四角形部の屈折率と略等しく、
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光学シート。 - 前記下基板部が四角形部と同一の材質から形成される、請求項１又は２に記載の光学シート。
- 前記四角形部の屈折率と光拡散部のバインダーの屈折率との差が、０．１５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。
- 前記四角形部の屈折率と光拡散部のバインダーの屈折率との差が、０．３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５のいずれかに記載の光学シート。
- 前記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５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７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８に記載の光学シート。
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