KR101094689B1 - 광학 시트 및 이것을 사용한 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

광학적 기능, 특히 광확산 기능, 광선의 법선 방향으로의 변각 기능 및 그 제어 기능이 각별히 높은 광학 시트 및 이것을 사용한 백라이트 유닛의 제공을 도모하는 것이다.
본 발명은 표면이 광반사성을 가지는 시트 형상의 기재와, 이 기재의 상면으로부터 하면으로 관통 설치되고, 상면측에 형성되는 출광부와 하면측에 형성되는 입광부를 가지는 복수의 광 유도 구멍을 구비하는 광학 시트이다. 상기 광 유도 구멍의 출광부의 평균 면적(S₁)의 입광부의 평균 면적(S₂)에 대한 면적비(S₁/S₂)는 1 이상 10000 이하, 출광부의 충전율은 70% 이상 100% 이하이면 된다. 상기 기재의 평균 두께는 5μm 이상 5mm 이하, 상기 출광부의 평균 면적(S₁)은 25μm² 이상 25mm² 이하인 것이 바람직하다.

Description

광학 시트 및 이것을 사용한 백라이트 유닛{OPTICAL SHEET AND BACKLIGHT UNIT USING THE SAME}

본 발명은 광확산, 광선의 법선 방향으로의 변각 등의 광학적 여러 기능을 가지고, 특히 액정 표시 장치용의 백라이트 유닛에 적합한 광학 시트 및 이것을 사용한 백라이트 유닛에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 액정층을 배면으로부터 비추는 백라이트 방식이 보급되어, 액정층의 하면측에 에지 라이트형(사이드 라이트형), 직하형 등의 백라이트 유닛이 장비되어 있다. 이러한 에지 라이트형의 백라이트 유닛(70)은 일반적으로는 도 11(a)에 도시한 바와 같이, 광원으로서의 봉 형상의 램프(71)와, 이 램프(71)에 단부가 따르도록 배치되는 사각형판 형상의 도광판(72)과, 이 도광판(72)의 표면측에 적층되는 복수매의 광학 시트(73)를 장비하고 있다. 이 광학 시트(73)는 굴절, 광확산 등의 특정의 광학적 기능을 가지는 것이며, 구체적으로는 (1) 도광판(72)의 표면측에 배열 설치되고, 주로 광확산 기능이나 집광 기능을 가지는 마이크로 렌즈 시트(74), (2) 마이크로 렌즈 시트(74)의 표면측에 배열 설치되고, 주로 법선 방향측으로의 굴절 기능을 가지는 프리즘 시트(75) 등이 해당된다.

이 백라이트 유닛(70)의 기능을 설명하면, 우선, 램프(71)로부터 도광판(72)에 입사한 광선은 도광판(72) 이면의 반사 도트 또는 반사 시트(도시 생략) 및 각 측면에서 반사되어, 도광판(72) 표면으로부터 출사된다. 도광판(72)으로부터 출사한 광선은 마이크로 렌즈 시트(74)에 입사하고, 표면에 설치된 마이크로 렌즈 계면에서 확산되어 출사된다. 그 후에 마이크로 렌즈 시트(74)로부터 출사된 광선은 프리즘 시트(75)에 입사하고, 표면에 형성된 프리즘부(76)에 의해, 대략 바로 위 방향에 피크를 나타내는 분포의 광선으로서 출사된다. 백라이트 유닛(70)은 이와 같이 램프(71)로부터 출사된 광선이 광학 시트(73)에 의해 확산되고, 대략 바로 위 방향에 피크를 나타내도록 굴절되며, 또한 상방의 도시하지 않는 액정층 전체면을 조명하는 것이다.

또 도시하지 않지만, 상기 서술한 도광판(72)의 도광 특성이나 광학 시트(73)의 광학적 기능 등을 고려하여, 마이크로 렌즈 시트나 프리즘 시트 등의 광학 시트(73)를 더욱 많이 배열 설치한 백라이트 유닛도 있다.

상기 종래의 마이크로 렌즈 시트(74)로서는 일반적으로는 도 11(b)에 도시한 바와 같이 복수의 마이크로 렌즈로 이루어지는 마이크로 렌즈 어레이(77)를 표면에 구비하고 있고, 이면은 평면 형상을 가지고 있다(예를 들어 일본 특허 공개 2004-191611호 공보 등 참조). 이와 같이 마이크로 렌즈 시트 표면에 설치된 이 마이크로 렌즈 계면에 있어서, 램프로부터 발해진 광선은 정면측으로 집광, 확산, 법선 방향측으로 변각되거나 한다.

그러나 이 마이크로 렌즈 시트의 집광, 광확산, 법선 방향으로의 변각 등의 광학적 기능은 표면 형상 및 굴절률에 의해 정해지기 때문에, 기능 향상에는 일정한 한계가 있다. 특히, 직하형 백라이트에 있어서는, 광학 시트의 광확산 기능이 충분하지 않은 경우에는 램프 이미지의 소거 효과가 적어, 램프 이미지가 액정 화면 표면에 나타나 버린다는 문제가 존재한다. 따라서, 종래의 백라이트 유닛(70)에서는 고액이며 또한 취급이 곤란함에도 불구하고, 복수매의 광학 시트를 구비할 필요가 있다. 이와 같이 복수매의 광학 시트를 구비한 경우, 액정 표시 장치로서의 휘도가 저하된다는 문제가 존재함과 아울러, 백라이트 유닛의 박형화를 저해한다. 또 광선의 출사 방향의 제어를 위해서는 마이크로 렌즈의 표면 형상을 조정할 필요가 있는데, 이 조정 및 이 조정에 의한 출사 방향의 제어는 기술적으로 곤란하다.

일본특허공개2004-191611호공보

본 발명은 이들 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 광학적 기능, 특히 광확산 기능, 광선의 법선 방향으로의 변각 기능 및 그 제어 기능이 각별히 높은 광학 시트 및 이것을 사용한 백라이트 유닛의 제공을 도모하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 발명은,

표면이 광반사성을 가지는 시트 형상의 기재와,

이 기재의 상면으로부터 하면으로 관통 설치되고, 상면측에 형성되는 출광부와 하면측에 형성되는 입광부를 가지는 복수의 광 유도 구멍

을 구비하는 광학 시트이다.

해당 광학 시트에 의하면, 기재 하면측에 위치하는 광 유도 구멍의 입광부로부터 광 유도 구멍에 입사한 광이 광 유도 구멍의 벽면에 입사할 때에 해당 광학 시트의 법선 방향으로 반사되어, 출광부로부터 출사되기 때문에, 광선을 효과적으로 법선 방향으로 기립시킬 수 있다. 또 해당 광학 시트에 의하면, 입광부로부터 입광하지 않은 광선도 기재 하면에 의해 반사되고, 해당 광학 시트의 하면측에 설치되는 반사 시트에 의해 반사됨으로써 재이용됨과 아울러 광확산성을 높일 수 있다. 따라서 해당 광학 시트에 의하면, 정면 휘도를 높이고, 광선의 손실을 저감시킬 수 있음과 아울러, 복수회의 반사에 의해 확산성 및 균일성이 높아져, 광원의 램프 이미지의 소거 효과를 높임과 아울러, 넓은 시야각을 가지는 출사광을 조사시킬 수 있고, 또한 출사광의 휘도 편차를 저감시킬 수 있다.

상기 광 유도 구멍의 출광부의 평균 면적(S₁)의 입광부의 평균 면적(S₂)에 대한 면적비(S₁/S₂)는 1 이상 10000 이하이면 된다. 해당 광학 시트에 의하면, 광 유도 구멍의 출광부 및 입광부가 상기 면적비를 가지는 것에 의해, 출광부로부터 출사하는 광선의 확산성 및 지향성을 용이하게 제어할 수 있다.

상기 출광부의 충전율은 70% 이상 100% 이하이면 된다. 이와 같은 출광부의 충전율을 가지는 해당 광학 시트에 의하면, 백라이트로부터의 광선을 광손실을 억제하여 출광부로부터 출사시킬 수 있고, 또 해당 광학 시트의 상면 전체면으로부터 균일하게 출사시킬 수 있기 때문에, 정면 휘도를 높이고 또한 휘도 편차를 저감시킬 수 있다.

상기 기재의 평균 두께(h)는 5μm 이상 5mm 이하이면 된다. 이와 같은 기재의 평균 두께(h)를 가지는 해당 광학 시트에 의하면, 광학 유닛의 박형화의 요구에 대응하면서 높은 광학 기능을 발휘시킬 수 있다.

상기 출광부의 평균 면적(S₁)은 25μm² 이상 25mm² 이하이면 된다. 상기 범위의 출광부를 가지는 해당 광학 시트에 의하면, 일정한 기재 강도 및 제어 기능을 확보하면서, 출사광의 휘도를 높이고 또한 휘도 편차를 저감시킬 수 있다.

상기 출광부 및 입광부는 원형, 타원형, 정사각형, 마름모형 또는 직사각형 중 어느 하나의 형상이면 된다. 출광부 및 입광부가 상기 형상을 가지는 것에 의해, 출광부와 입광부의 면적 및 그 충전율을 높일 수 있으며, 그 결과 휘도를 높임과 아울러 용이하게 제어할 수 있다. 또한 타원, 정사각형, 마름모형 또는 직사각형의 형상을 개구부가 가지는 것에 의해, 출사광이 확산 이방성을 가질 수 있다.

상기 광 유도 구멍의 벽면의 경사각은 입광부로부터 출광부에 걸쳐서 일정, 점증 또는 점감하는 구조를 가지고 있는 것이 바람직하다. 광 유도 구멍의 벽면의 경사각이 상기 구조를 가지고 있는 것에 의해, 광선을 법선 방향으로 매우 효과적으로 변각시킬 수 있음과 아울러, 지향성을 용이하게 제어할 수 있다.

상기 기재의 표면의 반사율은 50% 이상인 것이 바람직하다. 이와 같이 높은 반사율을 기재 전체면이 가지고 있는 것으로, 광원으로부터의 광의 로스를 감소시켜, 효율적으로 광을 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 복수회의 반사가 가능해지는 것으로, 확산성 및 면균일성이 향상되어 휘도 편차가 저감된다.

출광부의 중심점(R₁)과 입광부의 중심점(R₂)을 연결하는 중심선이 기재 평면에 대해서 수직이 되면 된다. 이와 같이, 광 유도 구멍이 기재에 대해서 수직 방향으로 관통 설치됨으로써 광원으로부터 발해지는 광선을 법선 방향으로 매우 효과적으로 변각시킬 수 있다.

또는 출광부의 중심점(R₁)과 입광부의 중심점(R₂)을 연결하는 중심선이 기재 평면에 대해서 경사져도 된다. 이와 같이 광 유도 구멍이 기재에 대해서 비스듬한 방향으로 관통 설치됨으로써 광원으로부터 발해지는 광선의 기립 각도를 임의의 방향으로 조정할 수 있다.

상기 광 유도 구멍의 배열 설치 패턴은 정삼각형 격자 패턴 또는 정사각형 격자 패턴인 것이 바람직하다. 이 정삼각형 격자 패턴 및 정사각형 격자 패턴은 광 유도 구멍을 보다 조밀하게 배열 설치할 수 있기 때문에, 해당 광학 시트의 광 유도 구멍 및 그 출광부 충전율이 용이하게 높아지고, 광확산, 법선 방향으로의 변각 등의 광학적 기능이 각별히 향상된다.

상기 중심선을 포함하는 임의의 평면에 의한 광 유도 구멍의 단면에 있어서,

출광부와 벽면이 이루는 2개의 정점을 점 A와 점 B,

입광부와 벽면이 이루는 2개의 정점 중 점 A와 인접하는 측의 정점을 점 C, 점 B와 인접하는 측의 정점을 점 D,

점 A의 직선 CD에 대한 수점(垂点)을 점 E 및

점 B의 직선 CD에 대한 수점을 점 F라고 하고,

∠ACD=θ, ∠BDF=θ', ∠ADE=φ 및 ∠BCF=φ'로 한 경우에,

θ 및 θ'가 항상 60° 이상 90° 이하이고,

φ 및 φ'가 항상 30° 이상 90° 이하이면 된다.

각 광 유도 구멍에 있어서 θ, θ', φ 및 φ'가 상기 범위인 해당 광학 시트에 의하면, 광 유도 구멍에 입사하는 광선의 대부분이 벽면에 입사함으로써, 광선을 법선 방향으로 반사시킬 수 있기 때문에, 출광부로부터 매우 높은 정면 휘도를 가지는 광선을 출사할 수 있다.

또는 상기 θ 및 θ'가 항상 30° 이상 60° 이하이고, 상기 φ 및 φ'가 항상 20° 이상 60° 이하이면 된다. 각 광 유도 구멍에 있어서 θ, θ', φ 및 φ'가 상기 범위인 해당 광학 시트에 의하면, 광 유도 구멍의 벽면의 구배가 작게 형성되어 있기 때문에, 벽면에 입사한 광선의 법선 방향으로의 반사각이 얕아져, 출광부로부터 광시야각 또한 확산성이 높은 광선을 출사시킬 수 있다.

상기 θ, θ', φ 및 φ'는 항상 |θ-θ'|≤5° 또한 |φ-φ'|≤5°를 만족하고 있는 것이 바람직하다. θ, θ', φ 및 φ'가 상기 범위인 광 유도 구멍은 대칭성이 높게 형성되어 있기 때문에, 해당 광학 시트에 의하면, 광의 확산 방향 및 법선 방향으로의 기립 방향으로 등방성을 가지고, 정면 휘도가 높고 법선 방향으로의 지향성이 우수한 광선을 출사시킬 수 있다.

각 광 유도 구멍에 있어서의 θ의 최대값과 최소값의 차 또는 φ의 최대값과 최소값의 차를 10° 이상 50° 이하가 되도록 광 유도 구멍이 형성되어도 된다. 상기 범위에서 θ 또는 φ에 폭이 있는 광 유도 구멍을 가지는 해당 광학 시트에 의하면, 광선의 확산 이방성을 생기게 할 수 있다.

각 광 유도 구멍에 있어서 θ가 최대가 될 때의 상기 중심선(l)을 포함하는 평면을 평면 α, θ를 θ_α 및 φ를 φ_α로 하고,

상기 중심선을 포함하고 평면 α와 직교하는 평면 β에 의한 광 유도 구멍의 단면에 있어서,

θ를 θ_β 및 φ를 φ_β로 한 경우에,

θ_α, θ_β, φ_α 및 φ_β가 10°≤θ_α-θ_β≤50° 또는 20°≤φ_α-φ_β≤60°를 만족하고 있는 것이 바람직하다.

상기 관계식을 만족하는 광 유도 구멍을 가지는 해당 광학 시트는 세로 방향과 가로 방향에 의해 광확산성 및 광출사 각도를 바꿀 수 있기 때문에, 확산 이방성을 가지고, 광학 시트에 대한 방향에 의해 시야각을 변화시킬 수 있다.

상기 기재의 평균 두께(h)는 (

)/2 이상 (

) 이하이면 된다. 기재의 평균 높이(h)와, 출광부의 평균 면적(S₁) 및 입광부의 평균 면적(S₂)이 상기 관계를 만족시킴으로써, 입광부로의 광선의 입사각과 광 유도 구멍의 벽면의 경사각이 조정되어, 매우 우수한 광선의 법선 방향으로의 변각 기능을 발휘할 수 있고, 또한 지향성을 높일 수 있다.

상기 기재의 상면 또는 하면에 적층되는 투명한 합성 수지층을 구비하고 있는 것도 바람직하다. 이와 같은 합성층을 구비하고 있는 것으로, 해당 광학 시트의 광학적 기능을 유지하면서, 광학 시트의 강도를 높일 수 있다.

따라서, 램프로부터 발해지는 광선을 분산시켜 그 표면측에 해당 광선을 이끄는 액정 표시 장치용의 백라이트 유닛에 있어서, 광확산 기능, 광선의 법선 방향으로의 변각 기능 및 그 제어 기능이 각별히 높은 해당 광학 시트를 구비함으로써, 휘도의 통일화 및 고도화에 의해 품질이 높아진다.

여기서, 기재의 「표면」은 시트 형상의 기재의 형상을 형성하는 외면의 전체면을 말하고, 상면, 하면 및 광 유도 구멍의 벽면을 포함하는 개념이다. 기재의 「상면」은 상대적인 개념이며, 통상 광학 시트로서 액정 표시 장치용 백라이트에 사용할 때에 액정층측이 되는 기재의 일면을 말한다. 또 기재의 「하면」은 상기 상면과는 상이한 다른 일면이며, 통상 광학 시트로서 액정 표시 장치용 백라이트 유닛에 사용할 때에 도광판측이 되는 기재의 일면을 말한다. 광 유도 구멍의 「출광부」는 기재 상면측의 광 유도 구멍의 개구 부분을 말한다. 광 유도 구멍의 「입광부」는 통상 기재 하면측의 광 유도 구멍의 개구부를 말하고, 광 유도 구멍에 있어서 시트 형상 기재 평행 방향의 단면적이 최소가 되는 단면 부분이 출광부와 하면측의 개구부 사이에 존재하는 경우에는 해당 최소 단면 부분을 말한다. 출광부 및 입광부의 「면적」은 시트 형상 기재 평행 방향의 출광부 및 입광부의 단면적을 말한다. 출광부의 「충전율」은 표면 투영 형상에 있어서의 단위면적당 출광부의 면적비를 의미한다. 출광부 및 입광부의 「중심점」은 출광부 및 입광부가 원인 경우는 그 원의 중심 부근, 타원인 경우는 2개의 촛점의 중점 부근, 정사각형, 마름모형 또는 직사각형인 경우는 2개의 대각선의 교점 부근을 말한다. 「정삼각형 격자 패턴」은 상면을 동일 형상의 정삼각형으로 구분하고, 그 정삼각형의 각 정점에 마이크로 렌즈를 배열 설치하는 패턴, 「정사각형 격자 패턴」은 상면을 동일 형상의 정사각형으로 구분하고, 그 정사각형의 각 정점에 마이크로 렌즈를 배열 설치하는 패턴을 의미한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 광학 시트에 의하면, 광학적 기능, 특히 광확산 기능, 광선의 법선 방향으로의 변각 기능 및 그 제어 기능을 각별히 높일 수 있다. 따라서 해당 광학 시트에 의하면, 광원으로부터의 광을 효율적으로 정면 방향으로 출사시킬 수 있기 때문에, 정면 휘도가 높아지고, 시야각 및 휘도의 제어도 용이하게 행할 수 있다. 또한, 해당 광학 시트에 의하면, 높은 광확산성을 가지는 것에 의해 광시야각을 가지고, 광원의 램프 이미지의 소거 효과를 높이고, 휘도 편차를 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 시트를 도시한 모식적 사시도 (a) 및 모식적 단면도 (b)
도 2는 도 1의 광학 시트의 광 유도 구멍을 도시한 모식적 사시도
도 3은 도 1의 광학 시트를 구비하는 백라이트 유닛을 도시한 모식적 단면도
도 4는 도 1의 광학 시트와는 상이한 형태에 따른 광학 시트를 도시한 모식적 사시도
도 5는 도 4의 광학 시트의 광 유도 구멍을 도시한 모식적 사시도
도 6은 도 1 및 도 4의 광학 시트와는 상이한 형태에 따른 광학 시트를 도시한 모식적 단면도
도 7은 도 1, 도 4 및 도 6의 광학 시트와는 상이한 형태에 따른 광학 시트를 도시한 모식적 단면도
도 8은 도 1, 도 4, 도 6 및 도 7의 광학 시트와는 상이한 형태에 따른 광학 시트를 도시한 모식적 단면도
도 9는 도 1, 도 4, 도 6, 도 7 및 도 8의 광학 시트와는 상이한 형태에 따른 광학 시트를 도시한 모식적 단면도
도 10은 도 1, 도 4, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9의 광학 시트와는 상이한 형태에 따른 광학 시트를 도시한 모식적 단면도
도 11은 종래의 일반적인 에지 라이트형 백라이트 유닛을 도시한 모식적 사시도 (a) 및 종래의 일반적인 마이크로 렌즈 시트를 도시한 모식적 단면도 (b)

이하, 적당히 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다.

도 1의 광학 시트는 기재(2)와, 이 기재(2)의 상면으로부터 하면으로 관통 설치되는 복수의 광 유도 구멍(3)을 구비하고 있다.

기재(2)는 표면이 광반사성을 가지고 있다. 이 표면의 반사율로서는 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상이면 된다. 표면이 상기 반사율을 가지고 있는 것으로, 광원으로부터의 광의 손실을 억제하고, 효율적으로 법선 방향으로 확산성이 높은 광을 출사시킬 수 있으며, 출사광의 휘도를 높일 수 있다.

표면에 광반사성을 구비하기 위해서는 기재(2)가 광반사성을 가지는 백색 합성 수지로 성형되어 있거나, 또는 기재(2) 표면에 백색 합성 수지 또는 금속으로 이루어지는 반사층이 코팅되면 된다. 기재(2)가 백색 합성 수지로 형성되어 있거나, 또는 백색 합성 수지가 표면에 코팅되어 있는 경우, 기재(2)에 입사된 광선은 기재(2) 표면에서 확산 반사되기 때문에 출사광의 확산성 및 균일성을 더욱 높일 수 있다. 한편, 기재 표면에 금속이 코팅되어 있는 경우, 기재(2)에 입사된 광선은 기재(2) 표면에서 경면 반사되기 때문에 출사광의 지향성을 높일 수 있다.

기재(2)가 백색 합성 수지로 형성되어 있는 경우, 이 백색 합성 수지는 백색 안료나 미소 기포를 분산 함유하고 있다. 이 기재(2)에 사용 가능한 합성 수지로서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로오스아세테이트, 내후성 염화비닐 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 내열성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트가 바람직하다. 또한, 함유하는 백색 안료로서는 산화티탄(티탄백), 산화아연(아연화), 탄산납(연백), 황산바륨, 탄산칼슘(백악) 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도 은폐성 향상 효과가 큰 산화티탄이 바람직하다.

상기 백색 안료 및 미소 기포의 평균 직경으로서는 0.1μm 이상 30μm 이하, 바람직하게는 0.1μm 이상 10μm 이하, 특히 바람직하게는 0.2μm 이상 0.4μm 이하인 것이 바람직하다. 백색 안료의 경우, 직경이 상기 범위 이상이면 기재(2)로의 분산성이 양호하며, 균질한 시트를 얻을 수 있다. 또 백색 안료 및 미소 기포의 직경이 상기 범위 이하이면 기재(2)와 백색 안료 또는 미소 기포의 계면이 치밀하게 형성되므로, 해당 광학 시트(1)에 높은 광반사성을 부여할 수 있다. 또한, 미소 입자 또는 기포의 굴절률은 그 직경과 큰 관계가 있으며, 파장의 1/2 전후에서 광산란이 최대가 된다. 즉, 미세 입자 또는 기포는 그 직경의 2배의 파장역의 광선을 가장 높은 비율로 반사한다. 따라서 380nm∼780nm의 가시광 전역에서 높은 반사율을 유지하기 위해서는 직경이 그 파장의 1/2이 되는 190nm∼390nm인 것이 특히 바람직하다.

기재(2)가 표면에 백색 합성 수지 또는 금속으로 이루어지는 반사층이 코팅되어 있는 경우, 기재(2) 본체의 재질로서는 특별히 한정되는 것은 아니다. 가공성, 내열성 등을 고려하여, 상기와 마찬가지로, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로오스아세테이트, 내후성 염화비닐 등을 들 수 있다.

기재(2) 중에는 대전 방지제를 함유하면 된다. 이와 같이 대전 방지제가 혼련된 합성 수지로 기재(2)를 형성함으로써 해당 광학 시트(1)에 대전 방지 효과가 발현되어, 먼지를 빨아 당기거나, 다른 광학 시트 등과의 중첩이 곤란해지는 등의 정전기의 대전에 의해 발생하는 문제를 방지할 수 있다. 또 대전 방지제를 표면에 코팅하면 표면의 끈적임이나 오탁이 생기지만, 이와 같이 기재(2) 중에 대전 방지제를 혼련함으로써 이러한 폐해는 저감된다. 이 대전 방지제로서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 알킬황산염, 알킬인산염 등의 음이온계 대전 방지제, 제4암모늄염, 이미다졸린 화합물 등의 양이온계 대전 방지제, 폴리에틸렌글리콜계, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아르산에스테르, 에탄올아미드류 등의 비이온계 대전 방지제, 폴리아크릴산 등의 고분자계 대전 방지제 등이 사용된다. 그 중에서도, 대전 방지 효과가 비교적 큰 양이온계 대전 방지제가 바람직하며, 소량의 첨가로 대전 방지 효과가 나타난다.

또 기재(2) 중에 자외선 흡수제를 함유하면 된다. 이와 같이 자외선 흡수제를 함유하는 기재(2)를 형성함으로써 해당 광학 시트(1)에 자외선 커트 기능이 부여되어, 백라이트 유닛의 램프로부터 발해지는 미량의 자외선을 커트하여, 자외선에 의한 액정층의 파괴를 방지할 수 있다.

이러한 자외선 흡수제로서는 자외선을 흡수하고, 효율적으로 열에너지로 변환할 수 있는 것이고, 또한 광에 대해서 안정적인 화합물이면 특별히 한정되는 것은 아니며 공지된 것을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 자외선 흡수 기능이 높고, 상기 기재(2)를 구성하는 합성 수지와의 상용성(相溶性)이 양호하며, 합성 수지 중에 안정적으로 존재하는 살리실산계 자외선 흡수제, 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제 및 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제가 바람직하고, 이들 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 것을 사용하면 된다. 또 자외선 흡수제로서는 분자쇄에 자외선 흡수기를 가지는 폴리머(예를 들어 (주)니혼쇼쿠바이의 「유더블 UV」 시리즈 등)도 적합하게 사용된다. 이러한 분자쇄에 자외선 흡수기를 가지는 폴리머를 사용함으로써 기재(2)를 구성하는 합성 수지와의 상용성이 높고, 자외선 흡수제의 블리드 아웃 등에 의한 자외선 흡수 기능의 열화를 방지할 수 있다.

기재(2)를 형성하는 합성 수지에 대한 상기 자외선 흡수제의 함유량의 하한으로서는 0.1질량%, 특히 1질량%, 또한 3질량%가 바람직하고, 자외선 흡수제의 상기 함유량의 상한으로서는 10질량%, 특히 8질량%, 또한 5질량%가 바람직하다. 이것은 합성 수지에 대해서 자외선 흡수제의 질량비가 상기 하한보다 작으면 광학 시트(1)의 자외선 흡수 기능을 효과적으로 나타낼 수 없기 때문이며, 반대로, 자외선 흡수제의 질량비가 상기 상한을 넘으면 기재(2)를 형성하는 합성 수지에 악영향을 끼쳐, 기재(2)의 강도, 내구성 등의 저하를 초래하기 때문이다.

상기 자외선 흡수제 대신에 또는 자외선 흡수제와 함께 자외선 안정제(분자쇄에 자외선 안정기가 결합한 기재 폴리머를 포함함)를 사용하는 것도 가능하다. 이 자외선 안정제에 의해, 자외선에서 발생하는 라디컬, 활성산소 등이 불활성화되어, 자외선 안정성, 내후성 등을 향상시킬 수 있다. 이 자외선 안정제로서는 자외선에 대한 안정성이 높은 힌더드 아민계 자외선 안정제가 적합하게 사용된다. 또한, 자외선 흡수제와 자외선 안정제를 병용함으로써 자외선에 의한 열화 방지 및 내후성이 각별히 향상된다.

기재(2) 표면에 반사층으로서 코팅하는 금속으로서는 은 혹은 알루미늄이 바람직하다. 특히, 은 반사층을 진공 증착, 스퍼터링 또는 이온 플레이팅 등의 드라이 프로세스를 사용하여 박막 성형하고, 기재(2) 본체의 표면에 코팅하는 방법이 특히 바람직하다.

또한, 은 반사층 등의 광택성 금속 표면은 매우 흠집이 나기 쉽고, 또 산화 열화 등도 발생하기 쉬운 상태에 있기 때문에, 표면에 보호막으로서 자외선 경화성 아크릴 수지 도료를 도포하거나 하여 흠집 등에 의한 광학 특성의 악화를 방지하는 것이 바람직하다.

또 반사층으로서 백색 합성 수지를 코팅하는 방법으로서는 백색 안료로 이루어지는 도료를 코팅하는 것이 바람직하다. 해당 백색 안료로서는 산화티탄(티탄백), 산화아연(아연화), 탄산납(연백), 황산바륨, 탄산칼슘(백악) 등을 사용할 수 있다. 이 도료에 함유되는 경우의 백색 안료의 입경도 기재(2)에 직접 함유되는 상기 백색 안료와 동일한 사이즈가 바람직하다.

기재(2)의 평균 두께로서는 5μm 이상 5mm 이하, 바람직하게는 10μm 이상 500μm 이하, 특히 바람직하게는 50μm 이상 200μm 이하이면 된다. 기재(2)의 평균 두께가 상기 범위 미만이면 컬이 발생하기 쉬워지는 경우가 있고, 또 후술하는 광 유도 구멍(3)의 광학 기능을 충분히 발휘 및 제어하는 것이 곤란해짐과 아울러, 기재(2)의 강도가 저하되어 광학 시트의 장기 사용이 곤란해진다. 반대로, 기재(2)의 두께가 상기 범위를 넘는 경우에는 백라이트 유닛의 두께가 커져서 액정 표시 장치의 박형화의 요구에도 반하게 된다.

광 유도 구멍(3)은 상면측에 형성되는 원 형상의 출광부(4), 하면측에 형성되는 원 형상의 입광부(5) 및 벽면(6)을 가지고, 대략 균등한 크기(출광부(4) 및 입광부(5)의 면적) 및 간격으로 기재(2)에 복수 관통 설치되어 있다. 광 유도 구멍(3)의 출광부(4)의 평균 면적(S₁)으로서는 25μm² 이상 25mm² 이하, 바람직하게는 100μm² 이상 250000μm², 특히 바람직하게는 2500μm² 이상 40000μm² 이하이면 된다. 출광부(4)의 면적이 상기 범위 미만이면 광 유도 구멍(3)으로의 광선의 출사 효율이 낮아지기 때문에 조사 휘도가 저하되고, 상기 범위를 넘으면 광확산성이 저하되고, 휘도 편차가 생길 우려가 있다.

광 유도 구멍(3)의 출광부(4)의 평균 면적(S₁)의 입광부(5)의 평균 면적(S₂)에 대한 면적비(S₁/S₂)로서는 1 이상 10000 이하, 바람직하게는 2 이상 1000 이하, 더욱 바람직하게는 4 이상 500 이하이면 된다. 광 유도 구멍(3)의 출광부(4)와 입광부(5)가 이와 같은 면적비로 구성되어 있는 것에 의해, 광원으로부터의 광선을 광 유도 구멍(3)의 입광부(5)로부터 입광되었을 때, 벽면(6)에 의해 법선 방향으로 반사시킬 수 있기 때문에, 광원으로부터의 광을 효율적으로 확산 및 법선 방향으로 기립시킬 수 있다. 또한, 출광부(4)의 면적(S₁)의 입광부(5)의 면적(S₂)에 대한 면적비(S₁/S₂)가 1에 가까워질수록, 지향성이 높은 광을 출광부(4)로부터 출사시킬 수 있고, 면적비(S₁/S₂)를 크게 함에 따라서 지향성을 억제하고 넓은 시야각으로 출사시킬 수 있다. 이와 같이 해당 광학 시트(1)에 의하면, 필요로 하는 기능 및 용도 등에 따라 면적비(S₁/S₂)를 조정함으로써, 지향성 및 시야각의 제어를 용이하게 행할 수 있다.

광 유도 구멍(3)은 비교적 조밀하게 또한 기하학적으로 배열 설치되어 있다. 광 유도 구멍(3)은 기재(2)의 상면에 있어서 정사각형 격자 패턴으로 배열 설치되어 있다. 따라서, 광 유도 구멍(3)의 피치는 모두 일정하다. 이 배열 설치 패턴은 기재(2)의 강도를 확보하면서 광 유도 구멍(3)을 균일하고 또한 조밀하게 배열 설치할 수 있고, 해당 광학 시트(1)의 광확산 기능, 변각 기능 등의 광학적 기능 및 출사광의 면균일성을 높일 수 있다.

출광부(4)의 충전율로서는 70% 이상 100% 이하, 바람직하게는 85% 이상 100% 이하이면 된다. 이와 같이 출광부(4)의 충전율이 높은 해당 광학 시트에 의하면, 상면 전체면으로부터 광원으로부터의 광선을 효율적으로 출사시킬 수 있기 때문에, 광선의 손실을 억제하고, 정면 휘도를 높일 수 있다.

도 1에 도시한 광학 시트(1)의 출광부(4)는 정사각형 격자 패턴 또는 원 형상으로 설치되어 있기 때문에, 충전율은 최대 80%를 넘는 일은 없지만(정사각형에 내접하는 원의 면적의 비율은 π/4≒0.79), 후술하는 도 4에 도시한 광학 시트(11)와 같이 출광부(14)를 마름모형 등으로 설치함으로써 출광부(14)의 충전율을 최대 100%로 하는 것이 가능해진다.

벽면(6)은 경사각이 입광부(5)로부터 출광부(4)에 걸쳐서 일정한 구조를 가지고 있으며, 광 유도 구멍(3)은 소위 원추사다리꼴 형상으로 되어 있다. 해당 수단에 의하면, 벽면(6)의 경사각이 일정한 것에 의해, 광선의 벽면(6)에 의한 반사가 균일해져, 출사광의 확산성 및 균일성을 높이고, 휘도 편차를 저감시킬 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 광 유도 구멍(3)은 출광부(4)의 중심점(R₁)과 입광부(5)의 중심점(R₂)을 연결하는 중심선(l)이 기재(2) 평면에 대해서 수직이 되도록 관통 설치되어 있다. 이와 같이, 광 유도 구멍(3)이 기재(2)에 대해서 수직 방향으로 관통 설치되어 있는 것으로, 입광부(5)로부터 입사하는 광원으로부터의 광선을 벽면(6)에 의해 법선 방향으로 효과적으로 변각시킬 수 있기 때문에, 매우 높은 정면 휘도를 가지고, 법선 방향으로 지향성이 높은 출사광을 출사할 수 있다.

중심선(l)을 포함하는 임의의 평면에 의한 광 유도 구멍(3)의 단면에 있어서, 출광부(4)와 벽면(6)이 이루는 2개의 정점을 점 A와 점 B, 입광부(5)와 벽면(6)이 이루는 2개의 정점 중 점 A와 인접하는 측의 정점을 점 C, 점 B와 인접하는 측의 정점을 점 D, 점 A의 직선 CD에 대한 수점을 점 E 및 점 B의 직선 CD에 대한 수점을 점 F로 하고, ∠ACE=θ, ∠BDF=θ', ∠ADE=φ 및 ∠BCF=φ'로 한 경우에 있어서, θ 및 θ'가 항상 30° 이상 60° 이하, φ 및 φ'가 항상 20° 이상 60° 이하가 되도록 형성되어 있다.

광 유도 구멍(3)의 θ, θ', φ 및 φ'가 상기 범위인 것에 의해 벽면(6)의 구배가 작게 형성되는 해당 광학 시트(1)에 의하면, 입광부(5)로부터 광이 입사했을 때에, 벽면(6)에 의한 법선 방향으로의 반사에 있어서의 반사각을 얕게 할 수 있다. 광 유도 구멍(3)의 θ 및 φ의 각도를 작게 하면 지향성이 낮은 광선을 출사할 수 있고, 반대로 θ 및 φ의 각도를 크게 함으로써 지향성이 높은 광선을 출사할 수 있다. 따라서 해당 광학 시트(1)에 의하면, 출광부(4)로부터 출사하는 광선의 방향이 중심선(l) 방향(광학 시트(1)에 있어서는 법선 방향)을 중심으로 넓은 각도를 가지게(지향성이 낮게) 되고, 출광부(4)로부터 넓은 시야각의 광선을 출사할 수 있다.

광 유도 구멍(3)은 θ, θ', φ 및 φ'가 항상 |θ-θ'|≤5° 또한 |φ-φ'|≤5°, 바람직하게는 |θ-θ'|≤2° 또한 |φ-φ'|≤2°, 특히 바람직하게는 θ=θ' 또한 φ=φ'의 관계식을 만족하고 있도록 형성되어 있다. θ, θ', φ 및 φ'가 상기 범위인 광 유도 구멍(3)은 대칭성이 높게 형성되어 있기 때문에, 해당 광학 시트(1)에 의하면, 광의 확산 방향 및 법선 방향으로의 기립 방향으로 등방성을 가지고, 정면 휘도가 높은 광선을 출광부(4)로부터 출사시킬 수 있다.

기재(2)의 평균 두께(h)와 광 유도 구멍(3)의 출광부 평균 면적(S₁) 및 입광부 평균 면적(S₂)의 관계로서는 (

)/2≤h≤(

)이면 된다. 출광부(4) 및 입광부(5)의 형상을 대략 정사각형이라고 근사한 경우, 각 개구부의 제곱근은 각 개구부의 한 변의 길이를 나타낸다. 또한, 출광부(4)의 중심이 입광부(5)의 중심 상에 위치하도록 관통 설치되고, 광 유도 구멍(3)의 벽면(6)이 일정한 경사를 가지고 있는(경사각이 출광부(4)로부터 입광부(5)까지 일정) 해당 광학 시트(1)에 있어서는, θ와 h와 S₁ 및 S₂가 tanθ=2h/(

)의 관계식으로 나타난다. 여기서, 광원으로부터의 광선을 입광부(5)로부터 입사시켜, 벽면(6)에서 법선 방향으로 반사시키기 위해서는 θ=60°(tanθ=

)인 것이 가장 효과적이며, 1≤tanθ≤2의 범위 내에서 효과적으로 행할 수 있다. 즉, h와 S₁과 S₂가 (

)/2≤h≤(

)의 관계를 만족하고 있는 해당 광학 시트(1)는 비스듬한 방향을 포함하는 모든 방향으로부터 입광부(5)에 입사하는 광원으로부터의 광선을 효율적으로 법선 방향으로 기립시킬 수 있다.

도 3에 도시한 에지 라이트형 백라이트 유닛은 도광판(7)과, 이 도광판의 한 변에 배열 설치되는 선 형상 램프(8)와, 도광판의 표면측에 겹쳐져 배열 설치되는 광학 시트(1)를 구비하고 있다. 해당 백라이트 유닛에 의하면, 램프(8)로부터 발해져서 도광판(7) 표면으로부터 출사되는 광선은 광학 시트(1)의 입광부(5)로 입사된다. 입광부(5)에 입사한 광선은 소정의 경사각 θ 또는 θ'를 가지는 벽면(6)에 입사하고, 법선 방향으로 반사된다. 또 직접 입광부(5)에 입사되지 않은 광선은 기재(2)의 하면에 의해 반사되어, 다시 도광판(7)에 의해 반사된다. 따라서, 최종적으로 모든 광선이 입광부(5)에 입사되어, 출광부(4)로부터 출사되게 된다. 이와 같이 해당 백라이트 유닛에 의하면, 램프(8)로부터 발해지는 모든 광선이 광학 시트(1) 표면으로부터 법선 방향을 중심으로 한 방향으로 출사되고, 또 복수회의 반사에 의해 확산성이 높은 광선으로 변환된다. 램프(8)로부터 발해지고, 도광판(7) 표면으로부터 출사되는 광선은 법선 방향에 대해서 소정 각도 경사진 비교적 강한 피크를 가지고 있지만, 해당 백라이트 유닛에 의하면, 정면측으로의 확산 기능, 법선 방향측으로의 변각 기능이 각별히 높은 해당 광학 시트(1)에 의해, 휘도의 균일화가 도모되고, 넓은 시야각을 가지는 광이 되어 출사된다. 따라서, 해당 백라이트 유닛은 종래 필요했던 광학 시트(비즈 도공 시트 등)의 장비 매수의 저감화가 도모되어 박형화, 고품질화 및 저비용화가 촉진된다. 또 해당 백라이트 유닛은 광확산성이 높기 때문에 램프 이미지 소거 효과가 높다. 또한, 광학 시트 장비 매수의 저감화에 의해 휘도의 향상이 촉진된다.

백라이트 유닛으로서는 광학 시트(1) 뿐만 아니라, 광학 유닛으로서 해당 광학 시트(1)와 광확산 시트(비즈 도공 시트 등)를 중첩시켜서 사용할 수도 있다. 이와 같이 해당 광학 시트(1)와 광확산 시트를 중첩시킴으로써, 해당 광학 시트(1)의 광학적 기능과 광확산 시트의 광확산 기능의 상승 효과에 의해, 광확산 기능, 법선 방향측으로의 변각 기능 등의 광학적 기능을 더욱 높일 수 있다.

또는, 광학 유닛으로서 광학 시트(1)와, 마이크로 렌즈 시트 또는 프리즘 시트를 중첩시켜서 사용할 수도 있다. 이와 같이 해당 광학 시트와 마이크로 렌즈 시트 또는 프리즘 시트를 중첩시키는 것에 의해서도, 해당 광학 시트(1)의 광학적 기능과, 마이크로 렌즈 시트 또는 프리즘 시트의 높은 광학적 기능(투과 광선에 대한 정면측으로의 집광 기능, 확산 기능, 법선 방향측으로의 변각 기능 등)의 상승 효과에 의해, 상기 광학적 기능을 더욱 높일 수 있다.

도 4에 도시한 광학 시트(11)는 기재(2)와, 이 기재(2)의 상면으로부터 하면으로 관통 설치되는 복수의 광 유도 구멍(13)을 구비하고 있다. 기재(2)는 상기 광학 시트(1)와 마찬가지이기 때문에 동일 번호를 붙이고 설명을 생략한다.

광 유도 구멍(13)은 마름모형 형상의 출광부(14), 마름모형 형상의 입광부(15) 및 벽면(16)을 가지고, 출광부(14)의 충전율이 100%가 되도록 형성되어 있다. 이와 같이 광 유도 구멍(13)의 출광부(14)를 마름모 형상으로 함으로써 출광부(14)의 충전율을 최대 100%까지 높일 수 있기 때문에, 용이하게 충전율을 조정할 수 있고, 출사하는 광선의 휘도를 용이하게 제어 및 높일 수 있다. 또한, 이와 같이 출광부의 충전율을 100%로 하기 위해서는 출광부의 형상을 마름모형 형상 뿐만 아니라, 정사각형, 직사각형, 평행사변형 등의 사각형, 정삼각형 또는 정육각형 등으로 해도 되고, 상이한 형상의 출광부의 조합으로 해도 된다.

또 광학 시트(11)는 도 5에 도시한 바와 같이, 각 광 유도 구멍(13)에 있어서 θ가 최대가 될 때의 중심선(l)을 포함하는 평면을 평면 α, θ를 θ_α 및 φ를 φ_α로 하고, 상기 중심선(l)을 포함하고 평면 α와 직교하는 평면 β에 의한 광 유도 구멍(13)의 단면에 있어서, θ를 θ_β 및 φ를 φ_β로 한 경우에, θ_α, θ_β, φ_α 및 φ_β의 관계가 10°≤θ_α-θ_β≤50° 또는 20°≤φ_α-φ_β≤60°를 만족하도록 형성되어 있다. 상기 관계식을 만족하는 각 광 유도 구멍(13)을 가지는 해당 광학 시트(11)는 광 유도 구멍(13)의 개구 각도가 세로 방향(평면 β 방향)보다 가로 방향(평면 α 방향)으로 크게 형성되어 있기 때문에, 가로 방향(평면 α 방향)으로 넓은 각도로 광선을 출사시킬 수 있다. 즉 해당 광학 시트(11)에 의하면, 세로 방향과 가로 방향에서 시야각이 상이한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, θ_α-θ_β 및 φ_α-φ_β의 값이 상기 범위 미만인 경우에는 가로 세로의 각도차가 작아 충분한 특징을 발휘할 수 없고, 상기 범위를 넘는 경우에는 확산 이방성이 지나치게 강하기 때문에 휘도 편차 등이 생겨 버린다.

또한, 해당 광학 시트(11)에 의하면, 각 광 유도 구멍(13)에 있어서 평면 α 및 평면 β의 방향 이외의 방향으로 θ 및 φ의 각도가 더욱 작아지는 방향이 존재한다. 이와 같이, 광 유도 구멍의 형상을 마름모형 이외에도 다양한 형상(정사각형, 직사각형, 타원형 등)으로 함으로써 θ 및 φ의 각도를 조정할 수 있고, 용도에 따른 광확산성 등의 광학적 기능을 조정할 수 있다. 즉, 하나의 광 유도 구멍에 있어서도, θ 및 φ의 각도를 작게 하면 그 방향에 있어서 지향성이 낮은 광선을 출사할 수 있고, 반대로 θ 및 φ의 각도를 크게 하면 그 방향에 있어서 지향성이 높은 광선을 출사할 수 있다. 이 때, θ의 최대값과 최소값의 폭 또는 φ의 최대값과 최소값의 폭은 10° 이상 50° 이하이면 된다. 이 폭이 10° 미만이면 충분한 확산 이방성을 발휘할 수 없고, 50°를 넘는 경우에는 확산 이방성이 지나치게 강하기 때문에 휘도 편차 등이 생겨 버린다.

도 6에 도시한 광학 시트(21)는 기재(2)와 복수의 광 유도 구멍(23)을 구비하고 있다. 기재(2)는 상기 광학 시트(1)와 마찬가지이기 때문에 동일 번호를 붙이고 설명을 생략한다.

광 유도 구멍(23)은 벽면(26)이 입광부(25)로부터 출광부(24)에 걸쳐서 경사각이 점증하는 구조를 가지고 있다. 출광부(24) 및 입광부(25)의 형상으로서는 특별히 한정되지 않는다. 벽면(26)은 해당 구조를 가지고 있기 때문에, 입광부(25)로부터의 입사광의 집광 기능을 가지고 있으며, 광 유도 구멍(23)에 입사한 광선은 급각도로 법선 방향으로 반사되게 된다. 따라서 해당 광학 시트(21)에 의하면, 광확산성 및 법선 방향으로의 변각성에 더해 집광성을 높일 수 있고, 지향성 및 정면 휘도가 매우 높은 광을 조사할 수 있다.

도 7에 도시한 광학 시트(31)는 기재(2)와 복수의 광 유도 구멍(33)을 구비하고 있다. 기재(2)는 상기 광학 시트(1)와 마찬가지이기 때문에 동일 번호를 붙이고 설명을 생략한다.

광 유도 구멍(33)은 벽면(36)이 입광부(35)로부터 출광부(34)에 걸쳐서 경사각이 점감하는 구조를 가지고 있다. 출광부(34) 및 입광부(35)의 형상으로서는 특별히 한정되지 않는다. 벽면(36)은 해당 구조를 가지고 있기 때문에 입사광의 분산 기능을 가지고 있으며, 입광부(35)로부터 광 유도 구멍(33)에 입사한 광선은 벽면(36)에 의해 얕은 각도로 법선 방향으로 반사되게 된다. 따라서, 이와 같은 벽면(36)을 가지는 해당 광학 시트(31)에 의하면, 지향성을 억제할 수 있고, 매우 넓은 출사각도폭 및 광확산성을 가지는 광선을 조사할 수 있다.

상기 광학 시트(21) 및 광학 시트(31)와 같이, θ, θ', φ 및 φ'의 설정 대신에 광 유도 구멍의 벽면 경사 구조를 조정함으로써 출사광의 광확산성, 지향성 및 출사각도폭의 제어를 행할 수도 있다.

도 8에 도시한 광학 시트(41)는 기재(2)와 복수의 광 유도 구멍(43)을 구비하고 있다. 기재(2)는 상기 광학 시트(1)와 마찬가지이기 때문에 동일 번호를 붙이고 설명을 생략한다.

각 광 유도 구멍(43)은 출광부(44)의 중심점(R₁)과 입광부(45)의 중심점(R₂)을 연결하는 중심선(l)이 기재(2) 평면에 대해서 경사지도록 관통 설치된다. 이 때, θ, θ', φ 및 φ' 사이에 θ≠θ' 및 φ≠φ'의 관계식이 성립한다. 이와 같이, 각 광 유도 구멍(43)이 기재(2) 평면에 대해서 비스듬한 방향으로 관통 설치되어 있는(θ≠θ' 및 φ≠φ'의 관계식이 성립하고 있는) 것으로, 광선의 기립 방향을 조정하는 것이 가능해지고, 구체적으로는 중심선(l)의 방향으로 광선을 출사시킬 수 있다. 또한, 상기 서술한 바와 같이, θ, θ', φ 및 φ'의 값을 조정함으로써 중심선(l) 방향에 있어서의 지향성도 제어할 수 있다. 따라서 해당 광학 시트(41)에 의하면, 임의의 방향으로 출사시킬 수 있고, 또한 지향성을 제어할 수 있다. 이와 같은 광학 시트는 예를 들어 일정 방향으로부터의 시인(視認)이 많은 카 내비게이션용 액정 표시 장치 등에 구비하는 광학 시트로서 적합하게 사용할 수 있다.

도 9에 도시한 광학 시트(51)는 기재(2)와, 복수의 광 유도 구멍(3)과, 기재(2)의 하면측에 적층되는 투명한 합성 수지층(52)을 구비하고 있다. 기재(2)와 광 유도 구멍(3)은 상기 광학 시트(1)와 마찬가지이므로 동일 번호를 붙이고 설명을 생략한다.

합성 수지층(52)은 투명, 특히 무색 투명의 합성 수지로 형성되어 있다. 이러한 합성 수지층(52)에 사용되는 합성 수지로서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로오스아세테이트, 내후성 염화비닐, 방사선 경화형 수지 등을 들 수 있다.

합성 수지층(52)의 두께(평균 두께)는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 5μm 이상 5mm 이하, 바람직하게는 10μm 이상 500μm 이하, 특히 바람직하게는 50μm 이상 200μm 이하가 된다. 합성 수지층(52)의 두께가 상기 범위 미만이면, 백라이트 유닛 등에 있어서 열에 노출되었을 때에 컬이 발생하기 쉬워지고, 취급이 곤란해지는 등의 문제가 발생한다. 반대로, 합성 수지층(52)의 두께가 상기범위를 넘으면, 액정 표시 장치의 휘도가 저하되어 버리는 경우가 있고, 또 백라이트 유닛의 두께가 커져서 액정 표시 장치의 박형화의 요구에도 반하게 된다.

해당 광학 시트(51)에 의하면, 기재(2)의 하면측에 합성 수지층(52)이 적층되어 있기 때문에 휘도나 광학 기능을 유지하면서, 복잡한 형상을 가지는 기재(2)의 구조를 고정함으로써, 광학 시트(51)의 강도를 높일 수 있기 때문에, 광학 시트(51)의 장기 신뢰성이 향상되고, 장기 사용을 가능하게 할 수 있다.

다음에 광학 시트(1)의 제조 방법에 대해 설명한다. 광학 시트(11, 21, 31 및 41) 제조 방법에 대해서는 광학 시트(1)와 마찬가지로 제조할 수 있기 때문에 생략한다. 또 광학 시트(51)에 대해서는, 하기 방법으로 광학 시트(1)를 제조한 후에 합성 수지층(52)을 적층함으로써 제조할 수 있다. 해당 광학 시트(1)의 제조 방법으로서는 상기 구조의 것을 형성할 수 있으면 특별히 한정되는 것은 아니고, 다양한 방법이 채용된다. 해당 광학 시트(1)의 제조 방법으로서는 시트 형상의 기재(2)를 형성한 후에 광 유도 구멍(3)을 형성하는 방법과 시트 형상의 기재(2)와 광 유도 구멍(3)을 일체 성형하는 방법이 가능하며, 구체적으로는,

(a) 광 유도 구멍(3)의 반전 형상(기재(2)의 두께보다 광 유도 구멍(3)의 반전 형상의 높이를 높게 설정)을 가지는 시트형에 기재(2)가 되는 합성 수지를 소정의 두께로 적층하고, 그 시트형을 벗김으로써 해당 광학 시트를 형성하는 방법,

(b) 따로 준비한 시트 상에 기재(2)가 되는 합성 수지를 적층하고, 기재(2)에 대해서 상기와 마찬가지의 반전 형상을 가지는 시트형 또는 롤형에 눌러, 광 유도 구멍(3)을 형성한 후에 시트를 벗김으로써 해당 광학 시트를 형성하는 방법,

(c) 광 유도 구멍(3)의 반전 형상을 가지는 금형에 용융 수지를 주입하는 사출 성형법,

(d) 시트화된 수지를 재가열하여 상기와 마찬가지의 금형과 금속판 사이에 끼워 프레스하여 광 유도 구멍(3)을 전사하는 방법,

(e) 시트화된 기재(2)를 에칭, 레이저 조사, 펀칭 형성 등에 의해 광 유도 구멍을 설치함으로써 해당 광학 시트를 형성하는 방법

등이 있다.

상기 (a) 내지 (d)의 방법에 있어서는, 광 유도 구멍(3)이 기재(2) 양면에 충분히 관통되지 않는 경우가 있지만, 그러한 것도 상정하여 상기 (a) 내지 (d)의 방법으로 광 유도 구멍(3)의 개형을 형성한 후, 에칭 등에 의해 광 유도 구멍(3)의 최종적인 형성을 행해도 된다.

상기 (c)의 사출 성형법이나, (d)의 프레스 성형 등에 있어서는, 도 10에 도시한 광학 시트(61)를 성형할 수도 있다. 광학 시트(61)는 기재(2)와, 광 유도 구멍(3)과, 기재(2)의 하면측에 형성되는 오목부(62)를 구비하고 있다. 기재(2) 및 광 유도 구멍(3)은 상기 광학 시트(1)와 마찬가지이기 때문에 동일 번호를 붙이고 설명을 생략한다.

오목부(62)는 광 유도 구멍(3)의 입광부(5)의 각 비배열 설치 부분에 곡면 형상으로 기재(2)의 두께가 전체면에 있어서 대략 일정하게 되도록 형성되어 있다. 여기서 기재(2)의 두께는 기재(2)에 있어서의 상면측의 표면과, 하면측의 표면의 단면 수직 방향의 거리를 말한다. 해당 오목부(62)를 가지는 광학 시트(61)에 의하면, 광원으로부터의 광선 중 입광부(5)에 입사되지 않은 것이 오목부(62)에 입사된다. 오목부(62)는 표면이 곡면 형상으로 형성되어 있기 때문에, 오목부(62)에 입사한 광선은 모든 방향으로 반사되어 광이 확산된다. 이 반사된 광은 광학 시트(61)의 이면에 설치된 반사 시트에 의해 반사되기 때문에, 최종적으로는 입광부(5)에 입사된다. 따라서, 해당 광학 시트(61)에 의하면, 오목부(62)와 반사 시트 사이를 광선이 복수 반사됨으로써, 광선의 지향성이 저하되기 때문에, 면균일성 및 확산성이 높은 광선을 광학 시트(61) 상면(출광부(4))으로부터 출사할 수 있다.

또한, 본 발명의 광학 시트는 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 광학 시트(1)에 있어서, 광 유도 구멍(3)이 θ 및 θ'가 항상 60° 이상 90° 이하이고, φ 및 φ'가 항상 30° 이상 90° 이하가 되도록 형성되어 있어도 된다. θ, θ', φ 및 φ'가 상기 범위에서 큰 각도를 가지고 광 유도 구멍(3)의 벽면(6)이 급구배로 형성되어 있는 해당 광학 시트(1)에 의하면, 광 유도 구멍(3)에 입사하는 광선의 대부분을 벽면(6)에 의해 법선 방향으로 반사시킬 수 있다. 따라서, 출광부(4) 즉 광학 시트(1)의 표면으로부터 출사하는 광선은 법선 방향을 중심으로 출사 각도가 좁은 광선이 되기 때문에, 매우 높은 정면 휘도 및 지향성을 가지는 광선을 출사할 수 있다.

또 광학 시트(1)에 있어서, 광 유도 구멍(3)을 정삼각형 격자 패턴으로 배열 설치해도 된다. 이 배열 설치 패턴은 원형의 출광부를 가지는 광 유도 구멍(3)을 가장 조밀하게 배열 설치할 수 있고, 해당 광학 시트의 광확산 기능, 변각 기능 등의 광학적 기능 및 면균일성을 높일 수 있다.

또 광학 시트(11, 21, 31, 41 및 61)의 하면측 또는 상면측에 합성 수지층을 적층시킬 수도 있다. 이와 같은 광학 시트에 있어서도, 광학 시트(51)와 마찬가지로 합성 수지층에 의해 기재(2)의 구조를 고정함으로써, 광학 시트의 강도를 높일 수 있기 때문에, 광학 시트의 장기 신뢰성이 향상되고, 장기 사용을 가능하게 할 수 있다.

또한, 광 유도 구멍의 출광부 및 입광부를 상이한 형상으로 하는 것이나, 크기나 충전율을 시트의 장소에 따라 변화, 조정시킬 수도 있다. 또 광 유도 구멍을 네크 형상으로 함으로써, 광 유도 구멍의 입광부를 광 유도 구멍의 중간에 형성할 수도 있다. 이들과 같은 광학 시트에 의해, 출사광의 확산 이방성이나 정면 휘도 등의 광학적 요소를 조정할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 광학 시트는 액정 표시 장치의 백라이트 유닛의 구성 요소로서 유용하며, 특히 투과형 액정 표시 장치에 사용하는데 적합하다.

1, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 73… 광학 시트 2…기재
3, 13, 23, 33, 43… 광 유도 구멍 4, 14, 24, 34, 44… 출광부
5, 15, 25, 35, 45…입광부 6, 16, 26, 36…벽면
7, 72…도광판 8…램프
52…합성 수지층 62…오목부
70…백라이트 유닛 71…램프
74…마이크로 렌즈 시트 75…프리즘 시트
76…프리즘부 77…마이크로 렌즈 어레이
R₁…출광부의 중심점 R₂…입광부의 중심점
l…중심선
α…θ가 최대가 될 때의 중심선(l)을 포함하는 평면
β…중심선(l)을 포함하고 평면 α와 직교하는 평면

Claims (19)

1. 표면이 광반사성을 가지는 시트 형상의 기재와,
   상기 기재의 상면으로부터 하면으로 관통 설치되고, 상기 상면측에 형성되는 출광부와 상기 하면측에 형성되는 입광부를 가지는 복수의 광 유도 구멍을 구비하고,
   상기 광 유도 구멍의 출광부의 평균면적을 S₁, 입광부의 평균 면적을 S₂로 한 경우,
   상기 기재의 평균 두께(h)가 (

   

   )/2 이상 (

   

   ) 이하이고,
   도광판의 표면측에 배치된 백라이트 유닛용 광학 시트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 유도 구멍의 출광부의 평균 면적(S₁)의 입광부의 평균 면적(S₂)에 대한 면적비(S₁/S₂)가 1 이상 10000 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 출광부의 충전율이 70% 이상 100% 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 기재의 평균 두께(h)가 5μm 이상 5mm 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 출광부의 평균 면적(S₁)이 25μm² 이상 25mm² 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 출광부 및 입광부가 원형, 타원형, 정사각형, 마름모형 또는 직사각형 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 광 유도 구멍의 벽면의 경사각이 입광부로부터 출광부에 걸쳐서 일정, 점증 또는 점감하는 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 기재의 표면의 반사율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 출광부의 중심점(R₁)과 상기 입광부의 중심점(R₂)을 연결하는 중심선이 기재 평면에 대해서 수직이 되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 출광부의 중심점(R₁)과 상기 입광부의 중심점(R₂)을 연결하는 중심선이 기재 평면에 대해서 경사진 것을 특징으로 하는 광학 시트.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 광 유도 구멍의 배열 설치 패턴이 정삼각형 격자 패턴 또는 정사각형 격자 패턴인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 출광부의 중심점(R₁)과 상기 입광부의 중심점(R₂)을 연결하는 중심선을 포함하는 임의의 평면에 의한 광 유도 구멍의 단면에 있어서,
    출광부와 벽면이 이루는 2개의 정점을 점 A와 점 B,
    입광부와 벽면이 이루는 2개의 정점 중 점 A와 인접하는 측의 정점을 점 C, 점 B와 인접하는 측의 정점을 점 D,
    점 A의 직선 CD에 대한 수점을 점 E 및
    점 B의 직선 CD에 대한 수점을 점 F라고 하고,
    ∠ACE=θ, ∠BDF=θ', ∠ADE=φ 및 ∠BCF=φ'로 한 경우에,
    θ 및 θ'가 항상 60° 이상 90° 이하이고,
    φ 및 φ'가 항상 30° 이상 90° 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 출광부의 중심점(R₁)과 상기 입광부의 중심점(R₂)을 연결하는 중심선을 포함하는 임의의 평면에 의한 광 유도 구멍의 단면에 있어서,
    상기 출광부와 벽면이 이루는 2개의 정점을 점 A와 점 B,
    상기 입광부와 벽면이 이루는 2개의 정점 중 점 A와 인접하는 측의 정점을 점 C, 점 B와 인접하는 측의 정점을 점 D,
    점 A의 직선 CD에 대한 수점을 점 E 및
    점 B의 직선 CD에 대한 수점을 점 F라고 하고,
    ∠ACE=θ, ∠BDF=θ', ∠ADE=φ 및 ∠BCF=φ'로 한 경우에,
    상기 θ 및 θ'가 항상 30° 이상 60° 이하이고,
    상기 φ 및 φ'가 항상 20° 이상 60° 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 θ, θ', φ 및 φ'가 항상 |θ-θ'|≤5° 또한 |φ-φ'|≤5°를 만족시키는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
15. 제 12 항에 있어서,
    각 광 유도 구멍에 있어서의 θ의 최대값과 최소값의 차 또는 φ의 최대값과 최소값의 차가 10° 이상 50° 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
16. 제 12 항에 있어서,
    각 광 유도 구멍에 있어서 θ가 최대가 될 때의 상기 중심선을 포함하는 평면을 평면 α, θ를 θ_α 및 φ를 φ_α로 하고,
    상기 중심선을 포함하고 평면 α와 직교하는 평면 β에 의한 광 유도 구멍의 단면에 있어서,
    θ를 θ_β 및 φ를 φ_β로 한 경우에,
    θ_α, θ_β, φ_α 및 φ_β가 10°≤θ_α-θ_β≤50° 또는 20°≤φ_α-φ_β≤60°를 만족시키는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 기재의 상면 또는 하면에 적층되는 투명한 합성 수지층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
18. 램프로부터 발해지는 광선을 분산시켜 그 표면측에 해당 광선을 이끄는 액정 표시 장치용의 백라이트 유닛에 있어서,
    제 1 항에 기재된 광학 시트가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용의 백라이트 유닛.
19. 삭제

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