WO2023282054A1 - 光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法 - Google Patents

光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法 Download PDF

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WO2023282054A1
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backlight unit
prism
diffusion sheet
light source
sheet
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承亨 蔡
正憲 江原
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恵和株式会社
日亜化学工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical sheet laminate, a backlight unit, a liquid crystal display device, information equipment, and a method for manufacturing a backlight unit.
  • liquid crystal display devices (hereinafter also referred to as liquid crystal displays) have been widely used as display devices for various information devices such as smartphones and tablet terminals.
  • a backlight for a liquid crystal display a direct type in which a light source is arranged on the back surface of a liquid crystal panel or an edge light type in which a light source is arranged in the vicinity of a side surface of the liquid crystal panel is mainly used.
  • an optical system such as a diffusion sheet or prism sheet is required to diffuse the light from the light source such as LED (Light Emitting Diode) and improve the uniformity of brightness and chromaticity over the entire screen.
  • a sheet is used (see, for example, Patent Document 1).
  • a diffusion sheet in which, for example, inverted pyramid-shaped recesses are arranged two-dimensionally is used, and a prism is usually placed on the upper side (display screen) of the diffusion sheet. Two prism sheets whose ridge lines are perpendicular to each other are arranged.
  • Portable information terminals such as laptops and tablets are required to have even lower power consumption.
  • the optical sheet incorporated in the backlight unit is also required to realize a high-brightness screen with low power consumption.
  • An object of the present disclosure is to realize a high-brightness screen even with low power in a backlight unit.
  • an optical sheet laminate according to the present disclosure is an optical sheet laminate to be incorporated in a backlight unit using a white light source, wherein at least one surface has a plurality of substantially inverted quadrangular pyramid-shaped concave portions. and a pair of prism sheets whose prism stretching directions are orthogonal to each other, wherein the diffusion sheet is arranged as one sheet or a plurality of sheets are laminated, and the plurality of concave portions are arranged in a two-dimensional matrix form and the crossing angle between the arrangement direction and the prism stretching direction is 20° or more and 70° or less.
  • the angle difference between the concave (inverted quadrangular pyramid) arrangement direction of the diffusion sheet and the prism stretching direction of the prism sheet is Brightness is greater than when near 0° or near 90°. Therefore, it is possible to realize a high-brightness screen even with low power consumption in the backlight unit.
  • the luminance when the intersection angle is 25° or more and 35° or less, or 55° or more and 65° or less, the luminance can be further increased.
  • a backlight unit according to the present disclosure is a backlight unit that is incorporated in a liquid crystal display device and guides light emitted from a white light source to a display screen side, and the above-described backlight unit is provided between the display screen and the white light source.
  • the optical sheet laminate according to the present disclosure is provided, and the diffusion sheet is arranged between the white light source and the pair of prism sheets.
  • the backlight unit since it includes the above-described optical sheet laminate according to the present disclosure, it is possible to realize a high-brightness screen even with low power.
  • the white light source may be arranged on a reflective sheet provided on the opposite side of the display screen when viewed from the diffusion sheet. In this way, the light is further diffused by multiple reflections between the diffuser sheet and the reflective sheet, thereby improving luminance uniformity.
  • a plurality of diffusion sheets may be laminated and arranged between the pair of prism sheets and the white light source. With this configuration, the light coming straight from the white light source is repeatedly diffused by the plurality of diffusion sheets, so that the luminance uniformity is improved.
  • the distance between the white light source and the diffusion sheet may be 5 mm or less, preferably 2.5 mm or less, more preferably 1 mm or less. By doing so, the thickness of the backlight unit can be reduced.
  • a liquid crystal display device includes the aforementioned backlight unit according to the present disclosure and a liquid crystal display panel.
  • the backlight unit according to the present disclosure described above is provided, it is possible to realize a high-brightness screen even with low power.
  • the information equipment according to the present disclosure includes the above-described liquid crystal display device according to the present disclosure.
  • the liquid crystal display device according to the present disclosure since the liquid crystal display device according to the present disclosure is provided, it is possible to realize a high-brightness screen even with low power.
  • a method for manufacturing a backlight unit according to the present disclosure is a method for manufacturing a backlight unit that is incorporated in a liquid crystal display device and guides light emitted from a white light source to a display screen side, wherein the display is viewed from the white light source.
  • the diffusion sheet and the pair of prism sheets are arranged so that the angle of view is less than or equal to .
  • the angle between the concave (inverted quadrangular pyramid) arrangement direction of the diffusion sheet and the prism stretching direction of the prism sheet Brightness can be increased more than if the difference is near 0° or near 90°. Therefore, it is possible to obtain a backlight unit capable of realizing a high-brightness screen even with low power consumption.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device including a backlight unit according to an embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a backlight unit incorporating the optical sheet laminate according to the embodiment
  • 4 is a cross-sectional view of a diffusion sheet included in the optical sheet laminate according to the embodiment
  • FIG. 4 is a perspective view of a diffusion sheet included in the optical sheet laminate according to the embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the arrangement direction of concave portions of a diffusion sheet and the extending direction of prisms of a prism sheet in an optical sheet laminate according to an embodiment
  • FIG. 10 is a diagram showing a relationship for explaining arrangement angles of a diffusion sheet (inverted pyramid sheet) and a prism sheet in an optical sheet laminate according to an example.
  • FIG. 10 is a diagram showing changes in luminance when the arrangement angle of diffusion sheets (inverted pyramid sheets) is changed in the optical sheet laminate according to the example.
  • FIG. 10 is a diagram showing changes in luminance when the arrangement angle of the upper prism sheet is changed in the optical sheet laminate according to the example.
  • the liquid crystal display device 50 includes a liquid crystal display panel 5, a first polarizing plate 6 attached to the lower surface of the liquid crystal display panel 5, and a second polarizing plate attached to the upper surface of the liquid crystal display panel 5. 7 and a backlight unit 40 provided on the back side of the liquid crystal display panel 5 with the first polarizing plate 6 interposed therebetween.
  • the liquid crystal display panel 5 includes a TFT substrate 1 and a CF substrate 2 facing each other, a liquid crystal layer 3 provided between the TFT substrate 1 and the CF substrate 2, and the TFT substrate 1 and the CF substrate 2.
  • a frame-shaped sealing material (not shown) is provided to seal the liquid crystal layer 3 between them.
  • the shape of the display screen 50a of the liquid crystal display device 50 viewed from the front (upper side in FIG. 1) is, in principle, rectangular or square, but is not limited thereto, and may be a rectangular shape with rounded corners, an elliptical shape, a circular shape, or the like. Any shape such as a trapezoid or an automobile instrument panel (instrument panel) may be used.
  • liquid crystal display device 50 in each sub-pixel corresponding to each pixel electrode, a voltage of a predetermined magnitude is applied to the liquid crystal layer 3 to change the alignment state of the liquid crystal layer 3 . Thereby, the transmittance of the light incident from the backlight unit 40 through the first polarizing plate 6 is adjusted. The light whose transmittance has been adjusted is emitted through the second polarizing plate 7 to display an image.
  • the liquid crystal display device 50 of the present embodiment can be used for various information devices (for example, in-vehicle devices such as car navigation systems, personal computers, mobile phones, portable information terminals such as notebook computers and tablets, portable game machines, copiers, ticket vending machines, It is used as a display device incorporated in an automatic teller machine, etc.).
  • information devices for example, in-vehicle devices such as car navigation systems, personal computers, mobile phones, portable information terminals such as notebook computers and tablets, portable game machines, copiers, ticket vending machines, It is used as a display device incorporated in an automatic teller machine, etc.).
  • the TFT substrate 1 includes, for example, a plurality of TFTs provided in a matrix on a glass substrate, an interlayer insulating film provided so as to cover each TFT, and a plurality of TFTs provided in a matrix on the interlayer insulating film. and an alignment film provided to cover each pixel electrode.
  • the CF substrate 2 includes, for example, a black matrix provided in a grid pattern on a glass substrate, a color filter including a red layer, a green layer, and a blue layer provided between the grids of the black matrix, and a black matrix and a color filter.
  • a common electrode is provided to cover the filter, and an alignment film is provided to cover the common electrode.
  • the liquid crystal layer 3 is made of a nematic liquid crystal material or the like containing liquid crystal molecules having electro-optical properties.
  • the first polarizing plate 6 and the second polarizing plate 7 each include, for example, a polarizer layer having a unidirectional polarization axis and a pair of protective layers provided to sandwich the polarizer layer.
  • the backlight unit 40 includes a reflective sheet 41, a plurality of white light sources 42 two-dimensionally arranged on the reflective sheet 41, and an optical sheet provided above the plurality of white light sources 42. and a laminate 100 .
  • the optical sheet laminate 100 has a diffusion sheet 43 arranged on the side of the white light source 42 and a pair of prism sheets 44 and 45 provided on the upper side of the diffusion sheet 43 (on the display screen 50a side).
  • the diffusion sheet 43 may be used by one sheet, by laminating two sheets, or by laminating four or more sheets.
  • a single diffusion sheet 43 may be used.
  • the pair of prism sheets 44 and 45 may be a lower prism sheet 44 and an upper prism sheet 45 whose prism stretching directions (directions in which prism ridgelines extend) are orthogonal to each other.
  • the reflective sheet 41 is composed of, for example, a white film made of polyethylene terephthalate resin, a silver-deposited film, or the like.
  • the type of the white light source 42 is not particularly limited, it may be, for example, an LED element, a laser element, or the like, and an LED element may be used from the viewpoint of cost, productivity, and the like.
  • a lens may be attached to the LED element in order to adjust the light output angle characteristics of the LED element.
  • the white light source 42 emits light of, for example, 0.24 ⁇ x ⁇ 0.42 and 0.18 ⁇ y ⁇ 0.48 in CIE1931 chromaticity coordinates.
  • the white light source 42 may be composed of an LED element whose peak wavelength is in the blue region, an LED element whose peak wavelength is in the green region, and an LED element whose peak wavelength is in the red region.
  • the LED elements (chips) of each color that constitute the white light source 42 may have a rectangular shape when viewed from above, in which case the length of one side is 10 ⁇ m or more (preferably 50 ⁇ m or more) and 20 mm or less (preferably is 10 mm or less, more preferably 5 mm or less).
  • the LED chips of several mm square corresponding to each color may be two-dimensionally alternately arranged on the reflective sheet 41 at regular intervals. When a plurality of LED chips are arranged at regular intervals, the center-to-center distance between two adjacent chips may be 0.5 mm or more (preferably 2 mm or more) and 20 mm or less.
  • the diffusion sheet 43 has a base material layer 21 as shown in FIG.
  • the diffusion sheet 43 (base material layer 21) has a first surface 21a serving as a light emitting surface and a second surface 21b serving as a light incident surface. That is, the diffusion sheet 43 is arranged with the second surface 21 b facing the white light source 42 .
  • the base material layer 21 is not particularly limited as long as it is made of a resin material that allows light to pass through. It may be cellulose acetate, polyimide, or the like.
  • the base material layer 21 may contain a diffusing agent and other additives, or may contain substantially no additives. Additives that can be contained in the base material layer 21 are not particularly limited. It may be organic particles such as polystyrene, polyamide, and the like.
  • the thickness of the diffusion sheet 43 is not particularly limited, but may be, for example, 3 mm or less (preferably 2 mm or less, more preferably 1.5 mm or less, still more preferably 1 mm or less) and 0.1 mm or more.
  • the thickness of the liquid crystal display can be reduced.
  • the diffusion sheet 43 has a thickness of 0.1 mm or more, luminance uniformity is improved.
  • the diffusion sheet 43 may be film-like or plate-like.
  • a plurality of recesses 22 having a substantially inverted quadrangular pyramid shape are arranged in a two-dimensional matrix.
  • the plurality of recesses 22 are arranged along two directions orthogonal to each other.
  • Adjacent recesses 22 are separated by ridgelines 111 .
  • the ridgeline 111 extends along two directions in which the recesses 22 are arranged.
  • the center 112 of the recess 22 (the apex of the inverted pyramid) is the deepest part of the recess 22 .
  • the recesses 22 may be provided without gaps on the first surface 21a, or may be provided at predetermined intervals. Moreover, some recesses 22 may be arranged randomly to the extent that the light diffusion effect is not impaired.
  • the apex angle ⁇ of the recesses 22 may be, for example, 90°, the arrangement pitch p of the recesses 22 may be, for example, 100 ⁇ m, and the depth of the recesses 22 may be, for example, 50 ⁇ m.
  • the apex angle ⁇ of the concave portion 22 is a plane (longitudinal section) perpendicular to the surface on which the diffusion sheet 43 is arranged, and is a pair of slopes that pass through the center of the concave portion 22 (apex 112 of the inverted pyramid) and face each other across the center. It is the angle formed by the cross-sectional lines of the slopes in the cross-section that appears when the cross-section is cut perpendicular to the cross-section.
  • the arrangement pitch p of the recesses 22 is the distance between the centers (the apexes 112 of the inverted pyramids) of the adjacent recesses 22 (the distance along the direction parallel to the arrangement surface of the diffusion sheet 43).
  • the second surface 21b of the diffusion sheet 43 may be, for example, a flat surface (mirror surface) or an embossed surface.
  • the diffusion sheet 43 may have a one-layer structure of the base material layer 21 having an uneven shape (recesses 22) on the first surface 21a.
  • the diffusion sheet 43 may have a two-layer structure including a substrate layer having flat surfaces on both sides and a layer having an uneven surface on one side.
  • the diffusion sheet 43 may have a structure of three or more layers including a layer having unevenness on one surface.
  • a method for manufacturing the diffusion sheet 43 is not particularly limited, but for example, an extrusion molding method, an injection molding method, or the like may be used.
  • the procedure for manufacturing a single-layer diffusion sheet with an uneven surface using an extrusion molding method is as follows. First, pellet-shaped plastic particles to which a diffusing agent has been added (along with pellet-shaped plastic particles to which no diffusing agent has been added may be mixed) are put into a single-screw extruder, heated and melted, knead. After that, the molten resin extruded by the T-die is sandwiched between two metal rolls, cooled, transported using guide rolls, and cut into single flat plates by a sheet cutter to produce a diffusion sheet.
  • the reverse shape of the roll surface is transferred to the resin, so that the desired uneven shape is formed on the surface of the diffusion sheet. It can be shaped.
  • the shape transferred to the resin does not always correspond to the shape of the roll surface that is 100% transferred, the shape of the roll surface may be designed by calculating backward from the degree of transfer.
  • pellet-shaped plastic particles necessary for forming each layer are put into each of two single-screw extruders. After that, the same procedure as described above is performed for each layer, and each sheet thus produced may be laminated.
  • a diffusion sheet with a two-layer structure having an uneven surface may be produced as follows. First, pellet-like plastic particles necessary for forming each layer are put into each of two single-screw extruders, melted and kneaded while being heated. After that, the molten resin for each layer is put into one T-die, laminated in the T-die, and the laminated molten resin extruded by the T-die is sandwiched between two metal rolls and cooled. After that, the laminated molten resin may be conveyed using guide rolls and cut into flat plates with a sheet cutter to produce a diffusion sheet having a two-layer structure having an uneven surface.
  • the diffusion sheet may be manufactured as follows by shape transfer using UV (ultraviolet). First, a roll having an inverted shape of the uneven shape to be transferred is filled with an uncured UV curable resin, and the substrate is pressed against the resin. Next, in a state in which the roll filled with the ultraviolet curable resin and the substrate are integrated, the resin is cured by irradiating ultraviolet rays. Next, the sheet on which the concavo-convex shape has been shape-transferred by the resin is separated from the roll. Finally, the sheet is again irradiated with ultraviolet rays to completely harden the resin, thereby producing a diffusion sheet having an uneven surface.
  • UV ultraviolet
  • the notation “substantially inverted quadrangular pyramid” in consideration of the fact that it is difficult to form a geometrically strict inverted quadrangular pyramid recess by a normal shape transfer technique, the notation “substantially inverted quadrangular pyramid” is used, but “substantially “Inverted square pyramid” shall include shapes that can be considered true or substantially inverted square pyramids. Further, the term “substantially” means that it can be approximated, and the term “substantially inverted quadrangular pyramid” means a shape that can be approximated to an inverted quadrangular pyramid. For example, an "inverted quadrangular truncated pyramid" with a flat top is also included in the “substantially inverted quadrangular pyramid” if the top area is small enough to maintain the effects of the present invention. Further, a shape that is deformed from the "inverted square pyramid” within the range of unavoidable variations in shape due to processing accuracy in industrial production is also included in the "substantially inverted square pyramid".
  • the prism sheets 44 and 45 are made mainly of a transparent (for example, colorless and transparent) synthetic resin because they need to transmit light.
  • the prism sheets 44 and 45 may be integrally formed.
  • the lower prism sheet 44 has a substrate layer 44a and a row of projections composed of a plurality of ridge prism portions 44b laminated on the surface of the substrate layer 44a.
  • the upper prism sheet 45 has a substrate layer 45a and a row of projections composed of a plurality of ridge prism portions 45b laminated on the surface of the substrate layer 45a.
  • the ridge prism portions 44b and 45b are laminated in stripes on the surfaces of the substrate layers 44a and 45a, respectively.
  • the ridge prism portions 44b and 45b are triangular prisms whose back surfaces are in contact with the surfaces of the substrate layers 44a and 45a, respectively.
  • the extension direction of the ridge prism portion 44b and the extension direction of the ridge prism portion 45b are orthogonal to each other.
  • the lower limit of the thickness of the prism sheets 44 and 45 (the height from the back surface of the base material layers 44a and 45a to the vertices of the ridge prism portions 44b and 45b) is, for example, about 50 ⁇ m, more preferably about 100 ⁇ m. good.
  • the upper limit of the thickness of the prism sheets 44 and 45 may be approximately 200 ⁇ m, more preferably approximately 180 ⁇ m.
  • the lower limit of the pitch of the ridge prism portions 44b and 45b on the prism sheets 44 and 45 may be, for example, about 20 ⁇ m, more preferably about 25 ⁇ m.
  • the upper limit of the pitch of the prismatic protrusions 16 on the prism sheet 4 may be, for example, about 100 ⁇ m, more preferably about 60 ⁇ m.
  • the apex angles of the ridge prism portions 44b and 45b may be, for example, 85° or more and 95° or less.
  • the lower limit of the refractive index of the ridge prism portions 44b and 45b may be, for example, 1.5, more preferably 1.55.
  • the upper limit of the refractive index of the ridge prism portions 44b and 45b may be, for example, 1.7.
  • Prism sheets 44 and 45 are formed by providing ridge prism portions 44b and 45b, which are shape-transferred using a UV curable acrylic resin, on substrate layers 44a and 45a made of, for example, PET (polyethylene terephthalate) film.
  • substrate layers 44a and 45a made of, for example, PET (polyethylene terephthalate) film.
  • the ridge prism portions 44b and 45b may be formed integrally with the base layers 44a and 45a.
  • a polarizing sheet may be provided above the prism sheets 44 and 45 (on the display screen 50a side).
  • the polarizing sheet prevents the light emitted from the backlight unit 40 from being absorbed by the first polarizing plate 6 of the liquid crystal display device 50, thereby improving the brightness of the display screen 50a.
  • the extending directions of the portions 44b and 45b intersect at 20° or more and 70° or less, more preferably 25° or more and 35° or less or 55° or more and 65° or less.
  • the projection prism portion 44b is not shown for the sake of simplicity.
  • the extending direction of the prism portion 45b satisfies the crossing angle range described above
  • the extending direction of the ridge prism portion 44b also satisfies the crossing angle range described above.
  • the optical sheet laminate 100 of this embodiment is incorporated into a backlight unit 40 using a white light source 42 .
  • the optical sheet laminate 100 includes a diffusion sheet 43 provided with a plurality of recesses 22 in the shape of a substantially inverted quadrangular pyramid on the first surface 21a, and the extending direction of the ridge prism portions 44b and 45b (hereinafter also referred to as the prism extending direction). ) comprises a pair of prism sheets 44 and 45 orthogonal to each other.
  • the diffusion sheet 43 is arranged singly or in a plurality of layers.
  • the plurality of concave portions 22 are arranged in a two-dimensional matrix, and the crossing angle between the arrangement direction and the prism extending direction is 20° or more and 70° or less.
  • the optical sheet laminate 100 of the present embodiment when compared with the same light source, the same power, and the same optical sheet laminate structure, the concave (inverted quadrangular pyramid) arrangement direction of the diffusion sheet 43 and the prism stretching direction of the prism sheets 44 and 45 are compared. , the luminance is increased more than when the angle difference between is near 0° or near 90°. Therefore, the backlight unit 40 can realize a high-brightness screen even with low power consumption.
  • the luminance can be further increased.
  • the backlight unit 40 of this embodiment is incorporated in the liquid crystal display device 50, and guides the light emitted from the white light source 42 to the display screen 50a side.
  • the backlight unit 40 includes the optical sheet laminate 100 of the present embodiment between the display screen 50a and the white light source 42, and the diffusion sheet 43 is arranged between the white light source 42 and the prism sheets 44 and 45. be.
  • the optical sheet laminate 100 of the present embodiment is provided, it is possible to realize a high-brightness screen even with low power consumption.
  • the white light source 42 may be arranged on the reflection sheet 41 provided on the opposite side of the display screen 50a when viewed from the diffusion sheet 43. By doing so, the light is further diffused by multiple reflections between the diffusion sheet 43 and the reflection sheet 41, so that the luminance uniformity is improved.
  • a plurality of diffusion sheets 43 may be laminated and arranged between the prism sheets 44 and 45 and the white light source 42 . By doing so, the light coming straight from the white light source 42 is repeatedly diffused by the plurality of diffusion sheets 43, so that the luminance uniformity is improved.
  • the backlight unit 40 of this embodiment if the distance between the white light source 42 and the diffusion sheet 43 is 5 mm or less, the backlight unit 40 can be miniaturized. In view of future thinning of small and medium-sized liquid crystal displays, the distance between the white light source 42 and the diffusion sheet 43 is preferably 2.5 mm or less, more preferably 1 mm or less, and ultimately 0 mm.
  • one diffusion sheet 43 provided with a plurality of substantially inverted quadrangular pyramid-shaped concave portions 22 is provided on the display screen 50a side when viewed from the white light source 42, or a plurality of diffusion sheets 43 are laminated. and a step of arranging a pair of prism sheets 44 and 45 whose prism stretching directions are orthogonal to each other on the display screen 50a side when viewed from the diffusion sheet 43.
  • the plurality of concave portions 22 are arranged in a two-dimensional matrix, and the diffusion sheet 43 and the pair of prism sheets 44 and 45 are arranged such that the intersection angle between the arrangement direction and the prism stretching direction is 20° or more and 70° or less. is placed.
  • the concave (inverted quadrangular pyramid) arrangement direction of the diffusion sheet 43 and the prisms of the prism sheets 44 and 45 are compared. Brightness can be increased more than when the angle difference with the stretching direction is near 0° or near 90°. Therefore, it is possible to obtain the backlight unit 40 that can realize a high-brightness screen even with low power consumption.
  • the liquid crystal display device 50 of this embodiment includes the backlight unit 40 of this embodiment and the liquid crystal display panel 5 . Therefore, the backlight unit 40 can realize a high-brightness screen even with low power consumption. A similar effect can be obtained with an information device (for example, a portable information terminal such as a notebook computer or a tablet) in which the liquid crystal display device 50 is incorporated.
  • an information device for example, a portable information terminal such as a notebook computer or a tablet
  • optical sheet laminate 100 of the embodiment three diffusion sheets 43 having a thickness of 110 ⁇ m and having the same structure are stacked in the same direction. 45 was used.
  • the diffusion sheet 43 is formed of a single-layer structure by extruding the polycarbonate that forms the base material layer 21, and two-dimensionally arranging the recesses 22 of inverted pyramid shape with an apex angle of 90° and a depth of 50 ⁇ m at a pitch of 100 ⁇ m. .
  • Two types of diffusion sheets 43 were prepared, one having an embossed surface (second surface 21b) opposite to the surface (first surface 21a) on which the recesses 22 were formed, and the other having a flat surface (mirror surface).
  • the diffusion sheet 43 was arranged so that the surface (first surface 21a) on which the recesses 22 were formed was the light exit surface.
  • Prism sheets 44 and 45 were formed by providing base material layers 44a and 45a made of PET films with ridged prism portions 44b and 45b using a UV curable acrylic resin made of acrylate.
  • the lower prism sheet 44 has a total thickness of 145 ⁇ m, and ridged prisms 44 b having a height of 12 ⁇ m and an apex angle of 94° are arranged at a pitch of 25 ⁇ m.
  • the upper prism sheet 45 has a total thickness of 128 ⁇ m, a height of 24 ⁇ m, and ridged prisms 45 b having an apex angle of 93° arranged at a pitch of 51 ⁇ m.
  • a white light source 42 is arranged below the optical sheet laminate 100 of the embodiment (on the side of the diffusion sheet 43), and the optical sheet laminate 100 is arranged while changing the positional relationship between the diffusion sheet 43 and the prism sheets 44 and 45. The brightness of the light that passed through was examined.
  • a blue LED with a peak wavelength of 456 nm full width at half maximum of 19 nm
  • a green LED with a peak wavelength of 535 nm full width at half maximum of 53 nm
  • a red LED with a peak wavelength of 631 nm full width at half maximum of 10 nm
  • the diffusion sheet 43 is arranged so that one of the arrangement directions of the concave portions 22 is aligned with the reference direction (X-axis direction) (at an arrangement angle of 0°), and is placed downward.
  • the side prism sheet 44 is arranged by rotating the extending direction of the ridged prism portion 44b by 100° counterclockwise with respect to the X axis (at an arrangement angle of 100°), and the upper prism sheet 45 is arranged so as to rotate the ridged prism portion 45b. was rotated counterclockwise by 10° with respect to the X-axis (with an arrangement angle of 10°).
  • luminance changes were measured while rotating the arrangement directions (arrangement angles) of the three diffusion sheets (inverted pyramid sheets) 43 counterclockwise by 10° from the initial state by 90°.
  • luminance changes were measured while rotating the orientation (arrangement angle) of the two prism sheets 44 and 45 by 180 degrees counterclockwise from the initial state by 10 degrees. bottom.
  • the optical sheet laminate 100 of the example was placed on the white light source 42 (LED array), and a transparent glass plate was placed thereon to prevent the sheets from floating.
  • a two-dimensional color luminance meter UA-200 manufactured by Co., Ltd. the luminance in the vertical upward direction (the direction from the LED array toward the glass plate) was measured in a 33 mm square area.
  • the obtained two-dimensional luminance distribution image is corrected for the emission intensity variations of individual LEDs, filtered to suppress bright and dark point noise caused by foreign matter, etc., and then the luminance of all pixels An average value was calculated for
  • FIGS. 7 and 8 show luminance changes obtained in the above-described first luminance measurement and second luminance measurement, respectively.
  • the horizontal axis represents "arrangement angle of the upper prism sheet 45"--"arrangement angle of the diffusion sheet (inverted pyramid sheet) 43" (hereinafter sometimes simply referred to as “arrangement angle difference”).
  • the arrangement angle difference in the initial state is 10° (see FIG. 6).
  • the arrangement angle difference decreases by 10° as the diffusion sheet 43 rotates
  • FIG. Equivalent to an angular difference of 0°. 7 and 8 the luminance is relative to the luminance measured value when the "arrangement angle difference" is 0° when using the diffusion sheet 43 whose second surface 21b is an embossed surface. It is represented by luminance.
  • the intersection angle (hereinafter referred to as , sometimes simply called the intersection angle) is equal to the "arrangement angle difference".
  • the diffusion sheet 43 has an equivalent shape at an arrangement angle of 0° (180°) and 90° (270°)
  • the “arrangement angle difference” is 90°.
  • the case of using the diffusion sheet 43 whose second surface 21b is an embossed surface is better than the case of using the diffusion sheet 43 whose second surface 21b is a flat surface (mirror surface).
  • Brightness is higher than
  • the magnitude of the luminance change accompanying the change in the "arrangement angle difference" is greater in the case of using the diffusion sheet 43 whose second surface 21b is a flat surface (mirror surface).
  • the "arrangement angle difference” is in the range of -70° to -20° (that is, " When the “crossing angle” is in the range of 20° to 70°), the brightness is significantly increased compared to when the “arrangement angle difference” is near 0° (that is, when the “crossing angle” is near 0°).
  • the relative luminance becomes a maximum value when the “arrangement angle difference” is ⁇ 60° and ⁇ 30° (that is, the “crossing angle” is 30° and 60°). Relatively high luminance is obtained within a range of ⁇ 5° of the maximum “arrangement angle difference”.
  • the "arrangement angle difference” is 20° to 70° and 110° to 160°.
  • the brightness is significantly increased compared to when the “arrangement angle difference” is near 0° (that is, the “crossing angle” is near 0°).
  • the relative luminance is maximized when the "arrangement angle differences" are 30°, 60°, 120°, and 150° (that is, the "crossing angles” are 30° and 60°).
  • a large luminance is obtained within a range of ⁇ 5° of the “arrangement angle difference”, which is the maximum value.
  • the "crossing angle” is It was found that the brightness increased in the range of 20° to 70°, and in particular, the brightness increased significantly in the range of the "crossing angle” of 25° to 35° or 55° to 65°.
  • the optical sheet laminate 100 is composed of the diffusion sheet 43 and the prism sheets 44 and 45 .
  • the optical sheet laminate 100 may further include optical sheets other than the diffusion sheet 43 and the prism sheets 44 and 45 .
  • the inverted polygonal pyramid shape of the concave portion 22 provided in the first surface 21a of the diffusion sheet 43 included in the optical sheet laminate 100 is an inverted square pyramid.
  • Other shapes, such as an inverted triangular pyramid or an inverted hexagonal pyramid, may also be used.
  • a row of protrusions such as a prism portion may be provided.
  • the second surface 21b of the diffusion sheet 43 is a flat surface (mirror surface) or an embossed surface.
  • a row of protrusions such as a prism portion may be provided.
  • liquid crystal display panel REFERENCE SIGNS LIST 1 TFT substrate 2 CF substrate 3 liquid crystal layer 5 liquid crystal display panel 6 first polarizing plate 7 second polarizing plate 21 base material layer 21a first surface 21b second surface 22 concave portion 40 backlight unit 41 reflective sheet 42 white light source 43 diffusion sheet 44 lower prism sheet 44a substrate layer 44b ridge prism portion 45 upper prism sheet 45a substrate layer 45b ridge prism portion 50 liquid crystal display device 50a display screen 100 optical sheet laminate 111 ridge line 112 recess center (inverted pyramid vertex)

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Abstract

光学シート積層体１００は、白色光源４２を用いたバックライトユニット４０に組み込まれる。光学シート積層体１００は、第１面２１ａに略逆四角錐状の複数の凹部２２が設けられた拡散シート４３と、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシート４４及び４５とを備える。拡散シート４３は、１枚で又は複数枚積層して配置される。複数の凹部２２は、二次元マトリクス状に配列され、当該配列方向と前記プリズム延伸方向との交差角度は、２０°以上７０°以下である。

Description

光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法
　本開示は、光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法に関するものである。
　近年、スマートフォンやタブレット端末などの各種情報機器の表示装置として、液晶表示装置（以下、液晶ディスプレイということもある。）が広く利用されている。液晶ディスプレイのバックライトとしては、光源が液晶パネルの背面に配置される直下型方式、又は、光源が液晶パネルの側面の近傍に配置されるエッジライト方式が主流となっている。
　直下型バックライトを採用する場合、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源からの光を拡散させて画面全体に亘って輝度や色度の均一性を上げるために、拡散シートやプリズムシート等の光学シートが使用される（例えば特許文献１参照）。
　ノートパソコンやタブレットなどの薄型ディスプレイの直下型バックライトユニットにおいては、例えば逆ピラミッド状の凹部が２次元配列された拡散シートが用いられると共に、拡散シートの上側（表示画面）には、通常、プリズム稜線が互いに直交する２枚のプリズムシートが配置される。
特開２０１１－１２９２７７号公報
　ノートパソコンやタブレットなど持ち運びして使用される携帯情報端末では、さらなる低消費電力が求められている。これに伴い、バックライトユニットに組み込まれる光学シートについても、低電力で高輝度な画面を実現できることが求められている。
　本開示は、バックライトユニットにおいて低電力でも高輝度な画面を実現することを目的とする。
　前記の目的を達成するために、本開示に係る光学シート積層体は、白色光源を用いたバックライトユニットに組み込まれる光学シート積層体であって、少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が設けられた拡散シートと、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシートとを備え、前記拡散シートは、１枚で又は複数枚積層して配置され、前記複数の凹部は、二次元マトリクス状に配列され、当該配列方向と前記プリズム延伸方向との交差角度は、２０°以上７０°以下である。
　本開示に係る光学シート積層体によると、同じ光源、同じ電力、同じ光学シート積層構成で比較して、拡散シートの凹部（逆四角錐）配列方向とプリズムシートのプリズム延伸方向との角度差が０°近傍又は９０°近傍である場合よりも、輝度が増大する。従って、バックライトユニットにおいて低電力でも高輝度な画面を実現することができる。
　本開示に係る光学シート積層体において、前記交差角度が、２５°以上３５°以下、又は５５°以上６５°以下であると、輝度をより一層増大させることができる。
　本開示に係るバックライトユニットは、液晶表示装置に組み込まれ、白色光源から発せられた光を表示画面側に導くバックライトユニットであって、前記表示画面と前記白色光源との間に、前述の本開示に係る光学シート積層体を備え、前記拡散シートは、前記白色光源と前記一対のプリズムシートとの間に配置される。
　本開示に係るバックライトユニットによると、前述の本開示に係る光学シート積層体を備えるため、低電力でも高輝度な画面を実現することができる。
　本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記白色光源は、前記拡散シートから見て前記表示画面の反対側に設けられた反射シートの上に配置されてもよい。このようにすると、拡散シートと反射シートとの間での多重反射によって光がさらに拡散されるので、輝度均一性が向上する。
　本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記拡散シートは、複数枚積層して前記一対のプリズムシートと前記白色光源との間に配置されてもよい。このようにすると、複数枚の拡散シートによって、白色光源から直進してきた光が繰り返し拡散されるので、輝度均一性が向上する。
　本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記白色光源と前記拡散シートとの間の距離は、５ｍｍ以下、好ましくは２．５ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下であってもよい。このようにすると、バックライトユニットを薄型化することができる。
　本開示に係る液晶表示装置は、前述の本開示に係るバックライトユニットと、液晶表示パネルとを備える。
　本開示に係る液晶表示装置によると、前述の本開示に係るバックライトユニットを備えるため、低電力でも高輝度な画面を実現することができる。
　本開示に係る情報機器は、前述の本開示に係る液晶表示装置を備える。
　本開示に係る情報機器によると、前述の本開示に係る液晶表示装置を備えるため、低電力でも高輝度な画面を実現することができる。
　本開示に係るバックライトユニットの製造方法は、液晶表示装置に組み込まれ、白色光源から発せられた光を表示画面側に導くバックライトユニットの製造方法であって、前記白色光源から見て前記表示画面側に、少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が設けられた拡散シートを１枚で又は複数枚積層して配置する工程と、前記拡散シートから見て前記表示画面側に、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシートを配置する工程とを備え、前記複数の凹部は、二次元マトリクス状に配列され、当該配列方向と前記プリズム延伸方向との交差角度が、２０°以上７０°以下となるように、前記拡散シート及び前記一対のプリズムシートが配置される。
　本開示に係るバックライトユニットの製造方法によると、同じ光源、同じ電力、同じ光学シート積層構成で比較して、拡散シートの凹部（逆四角錐）配列方向とプリズムシートのプリズム延伸方向との角度差が０°近傍又は９０°近傍である場合よりも、輝度を増大させることができる。従って、低電力でも高輝度な画面を実現できるバックライトユニットを得ることができる。
　本開示によると、バックライトユニットにおいて低電力でも高輝度な画面を実現することができる。
実施形態に係るバックライトユニットを備える液晶表示装置の断面図である。 実施形態に係る光学シート積層体が組み込まれたバックライトユニットの断面図である。 実施形態に係る光学シート積層体に含まれる拡散シートの断面図である。 実施形態に係る光学シート積層体に含まれる拡散シートの斜視図である。 実施形態に係る光学シート積層体における拡散シートの凹部配列方向とプリズムシートのプリズム延伸方向との関係の一例を示す図でる。 実施例に係る光学シート積層体における拡散シート（逆ピラミッドシート）及びプリズムシートの配置角を説明する関係を示す図でる。 実施例に係る光学シート積層体において拡散シート（逆ピラミッドシート）の配置角を変化させた場合の輝度変化を示す図である。 実施例に係る光学シート積層体において上側プリズムシートの配置角を変化させた場合の輝度変化を示す図である。
　（実施形態）
　以下、実施形態に係る光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法について、図面を参照しながら説明する。尚、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
　＜液晶表示装置の構成＞
　図１に示すように、液晶表示装置５０は、液晶表示パネル５と、液晶表示パネル５の下面に貼付された第１偏光板６と、液晶表示パネル５の上面に貼付された第２偏光板７と、液晶表示パネル５の背面側に第１偏光板６を介して設けられたバックライトユニット４０とを備えている。
　液晶表示パネル５は、互いに対向するように設けられたＴＦＴ基板１及びＣＦ基板２と、ＴＦＴ基板１とＣＦ基板２との間に設けられた液晶層３と、ＴＦＴ基板１とＣＦ基板２との間に液晶層３を封入するために枠状に設けられたシール材（図示省略）とを備える。
　液晶表示装置５０の表示画面５０ａを正面（図１の上方）から見た形状は、原則、長方形又は正方形であるが、これに限らず、長方形の角が丸くなった形状、楕円形、円形、台形、又は、自動車のインストルメントパネル（インパネ）などの任意の形状であってもよい。
　液晶表示装置５０では、各画素電極に対応する各サブ画素において、液晶層３に所定の大きさの電圧を印加して液晶層３の配向状態を変える。これにより、バックライトユニット４０から第１偏光板６を介して入射した光の透過率が調整される。透過率が調整された光は第２偏光板７を介して出射されて画像が表示される。
　本実施形態の液晶表示装置５０は、種々の情報機器（例えばカーナビゲーション等の車載装置、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ノートパソコンやタブレット等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コピー機、券売機、現金自動預け払い機など）に組み込まれる表示装置として用いられる。
　ＴＦＴ基板１は、例えば、ガラス基板上にマトリクス状に設けられた複数のＴＦＴと、各ＴＦＴを覆うように設けられた層間絶縁膜と、層間絶縁膜上にマトリクス状に設けられ且つ複数のＴＦＴにそれぞれ接続された複数の画素電極と、各画素電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。ＣＦ基板２は、例えば、ガラス基板上に格子状に設けられたブラックマトリクスと、ブラックマトリクスの各格子間にそれぞれ設けられた赤色層、緑色層及び青色層を含むカラーフィルターと、ブラックマトリクス及びカラーフィルターを覆うように設けられた共通電極と、共通電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。液晶層３は、電気光学特性を有する液晶分子を含むネマチック液晶材料等により構成される。第１偏光板６及び第２偏光板７は、例えば、一方向の偏光軸を有する偏光子層と、その偏光子層を挟持するように設けられた一対の保護層とを備える。
　＜バックライトユニット及び光学シート積層体の構成＞
　図２に示すように、バックライトユニット４０は、反射シート４１と、反射シート４１上に２次元状に配置された複数の白色光源４２と、複数の白色光源４２の上側に設けられた光学シート積層体１００とを備える。光学シート積層体１００は、白色光源４２の側に配置された拡散シート４３と、拡散シート４３の上側（表示画面５０ａの側）に設けられた一対のプリズムシート４４及び４５とを有する。
　本実施形態では、同じ構造の拡散シート４３を例えば３枚積層してバックライトユニット４０に設ける。拡散シート４３は１枚で若しくは２枚積層で用いてもよいし、或いは、４枚以上積層して用いてもよい。特に、バックライトユニット４０の白色光源４０の精密配置等によって輝度均一性を十分に大きくできる場合には、拡散シート４３を１枚で用いてもよい。一対のプリズムシート４４及び４５は、プリズム延伸方向（プリズム稜線の延びる方向）が互いに直交する下側プリズムシート４４及び上側プリズムシート４５であってもよい。
　反射シート４１は、例えば、白色のポリエチレンテレフタレート樹脂製のフィルム、銀蒸着フィルム等により構成される。
　白色光源４２の種類は特に限定されないが、例えばＬＥＤ素子やレーザー素子等であってもよく、コスト、生産性等の観点からＬＥＤ素子を用いてもよい。ＬＥＤ素子の出光角度特性を調節するために、ＬＥＤ素子にレンズを装着してもよい。白色光源４２は、例えば、ＣＩＥ１９３１の色度座標において０．２４＜ｘ＜０．４２、０．１８＜ｙ＜０．４８の光を発する。白色光源４２は、ピーク波長が青色領域のＬＥＤ素子と、ピーク波長が緑色領域のＬＥＤ素子と、ピーク波長が赤色領域のＬＥＤ素子とから構成されてもよい。白色光源４２を構成する各色のＬＥＤ素子（チップ）は、平面視した場合に長方形状を有していてもよく、その場合、一辺の長さは１０μｍ以上（好ましくは５０μｍ以上）２０ｍｍ以下（好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下）であってもよい。各色に対応する数ｍｍ角のＬＥＤチップは、２次元的に交互に一定の間隔で反射シート４１上に配置されてもよい。複数のＬＥＤチップを等間隔で配置する場合、隣り合う２つのチップの中心間距離は、０．５ｍｍ以上（好ましくは２ｍｍ以上）２０ｍｍ以下であってもよい。
　拡散シート４３は、図３に示すように、基材層２１を有する。拡散シート４３（基材層２１）は、光出射面となる第１面２１ａと、光入射面となる第２面２１ｂとを有する。すなわち、拡散シート４３は、第２面２１ｂを白色光源４２の方に向けて配置される。基材層２１は、光を透過させる樹脂材料で構成されていれば、特に限定されないが、例えば、アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン共重合）樹脂、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、セルロールアセテート、ポリイミド等であってもよい。基材層２１は、拡散剤その他の添加剤を含んでいてもよいし、或いは、実質的に添加剤を含有しなくてもよい。基材層２１に含有可能な添加剤は、特に限定されないが、例えば、シリカ、酸化チタン、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等の無機粒子であってもよいし、例えば、アクリル、アクリルニトリル、シリコーン、ポリスチレン、ポリアミド等の有機粒子であってよい。
　拡散シート４３の厚さは、特に限定されないが、例えば、３ｍｍ以下（好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ以下、更に好ましくは１ｍｍ以下）で０．１ｍｍ以上であってもよい。拡散シート４３の厚さが３ｍｍ以下であると、液晶ディスプレイを薄型化できる。拡散シート４３の厚さが０．１ｍｍ以上であると、輝度均一性が向上する。拡散シート４３は、フィルム状であってもよいし、プレート（板）状であってもよい。
　拡散シート４３の第１面２１ａには、図４に示すように、略逆四角錐状（逆ピラミッド状）の複数の凹部２２が二次元マトリクス状に配列される。言い換えると、複数の凹部２２は、互いに直交する２方向に沿って配列される。隣り合う凹部２２同士は、稜線１１１によって区画される。稜線１１１は、凹部２２が配列される２方向に沿って延びる。凹部２２の中心（逆ピラミッドの頂点）１１２は、凹部２２の最深部である。図４では、簡単のため、凹部２２が５×５のマトリクス状に配置された様子を例示しているが、凹部２２の実際の配列数ははるかに多い。複数の凹部２２の２次元配列において、各凹部２２は、第１面２１ａに隙間無く設けられてもよいし、所定の間隔をあけて設けられてもよい。また、光拡散効果が損なわれない程度に、一部の凹部２２がランダムに配列されてもよい。
　凹部２２の頂角θは例えば９０°であり、凹部２２の配列ピッチｐは例えば１００μｍであり、凹部２２の深さは例えば５０μｍであってもよい。凹部２２の頂角θとは、拡散シート４３の配置面に対して垂直な面（縦断面）で、凹部２２の中心（逆ピラミッドの頂点１１２）を通り且つ当該中心を挟んで向き合う一対の斜面を垂直に横切るように切断したときに現れる断面において、斜面の断面線同士がなす角のことである。また、凹部２２の配列ピッチｐとは、隣り合う凹部２２の中心（逆ピラミッドの頂点１１２）同士の間の距離（拡散シート４３の配置面に平行な方向に沿った距離）のことである。
　拡散シート４３の第２面２１ｂは、例えば平坦面（鏡面）又はエンボス加工面であってもよい。拡散シート４３は、第１面２１ａに凹凸形状（凹部２２）を持つ基材層２１の１層構造で構成してもよい。拡散シート４３は、両面が平坦な基材層と、一面に凹凸形状を持つ層との２層構造で構成してもよい。拡散シート４３は、一面に凹凸形状を持つ層を含む３層以上の構造で構成してもよい。拡散シート４３の製造方法は、特に限定されないが、例えば、押し出し成型法、射出成型法などを用いてもよい。
　押し出し成型法を用いて、凹凸形状を表面に持つ単層の拡散シートを製造する手順は次の通りである。まず、拡散剤が添加されたペレット状のプラスチック粒子（併せて、拡散剤が添加されていないペレット状のプラスチック粒子を混合してもよい）を単軸押し出し機に投入し、加熱しながら溶融、混錬する。その後、Ｔ－ダイスにより押し出された溶融樹脂を２本の金属ロールで挟んで冷却した後、ガイドロールを用いて搬送し、シートカッター機により枚葉平板に切り落とすことによって、拡散シートを作製する。ここで、所望の凹凸形状を反転した形状を表面に持つ金属ロールを使用して溶融樹脂を挟むことにより、ロール表面の反転形状が樹脂に転写されるので、所望の凹凸形状を拡散シート表面に賦形することができる。また、樹脂に転写された形状は、必ずしもロール表面の形状が１００％転写されたものとはならないので、転写度合いから逆算して、ロール表面の形状を設計してもよい。
　押し出し成型法を用いて、凹凸形状を表面に持つ２層構造の拡散シートを製造する場合は、例えば、２つの単軸押し出し機のそれぞれに、各層の形成に必要なペレット状のプラスチック粒子を投入した後、各層毎に前述と同様の手順を実施し、作製された各シートを積層すればよい。
　或いは、以下のように、凹凸形状を表面に持つ２層構造の拡散シートを作製してもよい。まず、２つの単軸押し出し機のそれぞれに、各層の形成に必要なペレット状のプラスチック粒子を投入し、加熱しながら溶融、混錬する。その後、各層となる溶融樹脂を１つのＴ－ダイスに投入し、当該Ｔ－ダイス内で積層し、当該Ｔ－ダイスにより押し出された積層溶融樹脂を２本の金属ロールで挟んで冷却する。その後、ガイドロールを用いて積層溶融樹脂を搬送し、シートカッター機により枚葉平板に切り落とすことによって、凹凸形状を表面に持つ２層構造の拡散シートを作製してもよい。
　また、ＵＶ（紫外線）を用いた賦形転写によって、以下のように拡散シートを製造してもよい。まず、転写したい凹凸形状の反転形状を有するロールに未硬化の紫外線硬化樹脂を充填し、当該樹脂に基材を押し当てる。次に、紫外線硬化樹脂が充填されたロールと基材とが一体になっている状態で、紫外線を照射して樹脂を硬化させる。次に、樹脂によって凹凸形状が賦形転写されたシートをロールからはく離させる。最後に、再度シートに紫外線照射を行って樹脂を完全硬化させ、凹凸形状を表面に持つ拡散シートを作製する。
　尚、本開示では、通常の形状転写技術により幾何学的に厳密な逆四角錐の凹部を形成することが難しいことを考慮して、「略逆四角錐」との表記を用いるが、「略逆四角錐」は、真正の又は実質的に逆四角錐とみなせる形状を含むものとする。また、「略」とは、近似可能であることを意味し、「略逆四角錐」とは、逆四角錐に近似可能な形状をいう。例えば、頂部が平坦な「逆四角錐台形」についても、本発明の作用効果が失われない程度に頂部面積が小さいものは、「略逆四角錐」に包含されるものとする。また、工業生産上の加工精度に起因する不可避的な形状のばらつきの範囲内で「逆四角錐」から変形した形状も、「略逆四角錐」に包含される。
　プリズムシート４４及び４５は、光線を透過させる必要があるので、透明（例えば無色透明）の合成樹脂を主成分として形成される。プリズムシート４４及び４５は、一体に形成されてもよい。下側プリズムシート４４は、基材層４４ａと、基材層４４ａの表面に積層される複数の突条プリズム部４４ｂからなる突起列とを有する。同様に、上側プリズムシート４５は、基材層４５ａと、基材層４５ａの表面に積層される複数の突条プリズム部４５ｂからなる突起列とを有する。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂはそれぞれ、基材層４４ａ及び４５ａの表面にストライプ状に積層される。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂはそれぞれ、裏面が基材層４４ａ及び４５ａの表面に接する三角柱状体である。突条プリズム部４４ｂの延伸方向と突条プリズム部４５ｂの延伸方向とは、互いに直交する。これにより、拡散シート４３から入射される光線を下側プリズムシート４４によって法線方向側に屈折させ、さらに下側プリズムシート４４から出射される光線を上側プリズムシート４５によって表示画面５０ａに対して略垂直に進むように屈折させることができる。
　プリズムシート４４及び４５の厚さ（基材層４４ａ及び４５ａの裏面から突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの頂点までの高さ）の下限は、例えば、５０μｍ程度、より好ましくは１００μｍ程度であってもよい。プリズムシート４４及び４５の厚さの上限は、２００μｍ程度、より好ましくは１８０μｍ程度であってもよい。プリズムシート４４及び４５における突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂのピッチの下限は、例えば、２０μｍ程度、より好ましくは２５μｍ程度であってもよい。プリズムシート４における突条プリズム部１６のピッチの上限は、例えば、１００μｍ程度、より好ましくは６０μｍ程度であってもよい。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの頂角は、例えば、８５°以上９５°以下であってもよい。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの屈折率の下限は、例えば、１．５、より好ましくは１．５５であってもよい。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの屈折率の上限は、例えば、１．７であってもよい。
　プリズムシート４４及び４５は、例えばＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルムからなる基材層４４ａ及び４５ａに、ＵＶ硬化型アクリル系樹脂を用いて形状転写された突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂを設けたものであってもよいし、或いは、突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂが基材層４４ａ及び４５ａと一体成形されたものであってもよい。
　図示は省略しているが、プリズムシート４４及び４５の上側（表示画面５０ａの側）に偏光シートを設けてもよい。偏光シートは、バックライトユニット４０から出射された光が液晶表示装置５０の第１偏光板６に吸収されることを防止することによって、表示画面５０ａの輝度を向上させる。
　以上に説明した本実施形態の光学シート積層体１００において、例えば図５に示すように、拡散シート４３の凹部２２の配列方向（Ｘ方向及びＹ方向）と、プリズムシート４４及び４５の突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの延伸方向とは、２０°以上７０°以下、より好ましくは２５°以上３５°以下又は５５°以上６５°以下で交差する。尚、図５では、簡単のため、突条プリズム部４４ｂの図示を省略しているが、突条プリズム部４４ｂの延伸方向と突条プリズム部４５ｂの延伸方向とは互いに直交するため、突条プリズム部４５ｂの延伸方向が前述の交差角度範囲を満たす場合、突条プリズム部４４ｂの延伸方向も前述の交差角度範囲を満たす。
　＜実施形態の特徴＞
　本実施形態の光学シート積層体１００は、白色光源４２を用いたバックライトユニット４０に組み込まれる。光学シート積層体１００は、第１面２１ａに略逆四角錐状の複数の凹部２２が設けられた拡散シート４３と、突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの延伸方向（以下、プリズム延伸方向ということもある）が互いに直交する一対のプリズムシート４４及び４５とを備える。拡散シート４３は、１枚で又は複数枚積層して配置される。複数の凹部２２は、二次元マトリクス状に配列され、当該配列方向と前記プリズム延伸方向との交差角度は、２０°以上７０°以下である。
　本実施形態の光学シート積層体１００によると、同じ光源、同じ電力、同じ光学シート積層構成で比較して、拡散シート４３の凹部（逆四角錐）配列方向とプリズムシート４４及び４５のプリズム延伸方向との角度差が０°近傍又は９０°近傍である場合よりも、輝度が増大する。従って、バックライトユニット４０において低電力でも高輝度な画面を実現することができる。
　本実施形態の光学シート積層体１００において、前記交差角度が、２５°以上３５°以下、又は５５°以上６５°以下であると、輝度をより一層増大させることができる。
　本実施形態のバックライトユニット４０は、液晶表示装置５０に組み込まれ、白色光源４２から発せられた光を表示画面５０ａ側に導く。バックライトユニット４０は、表示画面５０ａと白色光源４２との間に、本実施形態の光学シート積層体１００を備え、拡散シート４３は、白色光源４２とプリズムシート４４及び４５との間に配置される。
　本実施形態のバックライトユニット４０によると、本実施形態の光学シート積層体１００を備えるため、低電力でも高輝度な画面を実現することができる。
　本実施形態のバックライトユニット４０において、白色光源４２は、拡散シート４３から見て表示画面５０ａの反対側に設けられた反射シート４１の上に配置されてもよい。このようにすると、拡散シート４３と反射シート４１との間での多重反射によって光がさらに拡散されるので、輝度均一性が向上する。
　本実施形態のバックライトユニット４０において、拡散シート４３は、複数枚積層してプリズムシート４４及び４５と白色光源４２との間に配置されてもよい。このようにすると、複数枚の拡散シート４３によって、白色光源４２から直進してきた光が繰り返し拡散されるので、輝度均一性が向上する。
　本実施形態のバックライトユニット４０において、白色光源４２と拡散シート４３との間の距離が５ｍｍ以下であると、バックライトユニット４０を小型化することができる。また、今後の中小型液晶ディスプレイの薄型化をにらみ、白色光源４２と拡散シート４３との距離をより好ましくは２．５ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下、究極的には０ｍｍとしてもよい。
　本実施形態のバックライトユニット４０の製造方法では、白色光源４２から見て表示画面５０ａ側に、略逆四角錐状の複数の凹部２２が設けられた拡散シート４３を１枚で又は複数枚積層して配置する工程と、拡散シート４３から見て表示画面５０ａ側に、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシート４４及び４５を配置する工程とを備える。複数の凹部２２は、二次元マトリクス状に配列され、当該配列方向と前記プリズム延伸方向との交差角度が、２０°以上７０°以下となるように、拡散シート４３と一対のプリズムシート４４及び４５が配置される。
　本実施形態のバックライトユニット４０の製造方法によると、同じ光源、同じ電力、同じ光学シート積層構成で比較して、拡散シート４３の凹部（逆四角錐）配列方向とプリズムシート４４及び４５のプリズム延伸方向との角度差が０°近傍又は９０°近傍である場合よりも、輝度を増大させることができる。従って、低電力でも高輝度な画面を実現できるバックライトユニット４０を得ることができる。
　本実施形態の液晶表示装置５０は、本実施形態のバックライトユニット４０と、液晶表示パネル５とを備える。このため、バックライトユニット４０によって、低電力でも高輝度な画面を実現することができる。液晶表示装置５０が組み込まれた情報機器（例えばノートパソコンやタブレットなどの携帯情報端末）でも同様の効果を得ることができる。
　（実施例）
　以下、実施例について説明する。
　実施例の光学シート積層体１００として、厚さ１１０μｍで同じ構造の拡散シート４３を同じ向きに３枚重ねたものの上に、プリズム延伸方向が互いに直交する下側プリズムシ－ト４４及び上側プリズムシ－ト４５を配置したものを用いた。
　拡散シート４３は、基材層２１となるポリカーボネートを押し出し成型により加工して、頂角９０°、深さ５０μｍの逆ピラミッド形状の凹部２２をピッチ１００μｍで２次元配列して単層構造で形成した。尚、拡散シート４３として、凹部２２の形成面（第１面２１ａ）の反対面（第２面２１ｂ）がエンボス加工面であるものと、平坦面（鏡面）であるものの２種類を用意した。また、拡散シート４３は、凹部２２の形成面（第１面２１ａ）が光出射面となるように配置した。
　プリズムシート４４及び４５は、ＰＥＴフィルムからなる基材層４４ａ及び４５ａに、アクリレートからなるＵＶ硬化型アクリル系樹脂を用いて突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂを設けて形成した。下側プリズムシ－ト４４は、総厚さが１４５μｍで、高さ１２μｍ、頂角９４°の突条プリズム部４４ｂをピッチ２５μｍで配列した。上側プリズムシ－ト４５は、総厚さが１２８μｍで、高さ２４μｍ、頂角９３°の突条プリズム部４５ｂをピッチ５１μｍで配列した。
　実施例の光学シート積層体１００の下側（拡散シート４３の側）に白色光源４２を配置し、拡散シート４３とプリズムシート４４及び４５との配置関係を変化させながら、光学シート積層体１００を通過した光の輝度を調べた。
　白色光源４２としては、ピーク波長４５６ｎｍ（半値全幅１９ｎｍ）の青色ＬＥＤ、ピーク波長５３５ｎｍ（半値全幅５３ｎｍ）の緑色ＬＥＤ、及び、ピーク波長６３１ｎｍ（半値全幅１０ｎｍ）の赤色ＬＥＤがそれぞれ８．４ｍｍピッチで２次元的に交互に複数配置されたＬＥＤアレイを用いた。
　輝度測定の初期状態として、図６に示すように、拡散シート４３は、凹部２２の配列方向の１つを基準方向（Ｘ軸方向）に一致させて（配置角０°で）配置し、下側プリズムシート４４は、突条プリズム部４４ｂの延伸方向をＸ軸に対して反時計回りに１００°回転させて（配置角１００°で）配置し、上側プリズムシート４５は、突条プリズム部４５ｂの延伸方向をＸ軸に対して反時計回りに１０°回転させて（配置角１０°で）配置した。
　第１輝度測定として、前記初期状態から、３枚の拡散シート（逆ピラミッドシート）４３の配置向き（配置角）を反時計回りに１０°ずつ９０°回転させながら、輝度変化を測定した。また、比較のため、第２輝度測定として、前記初期状態から、２枚のプリズムシート４４及び４５の配置向き（配置角）を反時計回りに１０°ずつ１８０°回転させながら、輝度変化を測定した。
　各輝度測定では、白色光源４２（ＬＥＤアレイ）の上に、実施例の光学シート積層体１００を配置し、さらにその上にシート類の浮きを抑えるために透明ガラス板を載せて、トプコンテクノハウス社製の２次元色彩輝度計ＵＡ－２００を用いて、鉛直方向上向き（ＬＥＤアレイからガラス板に向かう方向）の輝度を３３ｍｍ四方の範囲について測定した。得られた二次元輝度分布画像に対して、個々のＬＥＤの発光強度バラツキに対する補正を行い、異物等に起因する輝点・暗点ノイズを抑えるためのフィルタリング処理を行った後、全画素の輝度について平均値を算出した。
　図７及び図８にそれぞれ、前述の第１輝度測定及び第２輝度測定で得られた輝度変化を示す。図７及び図８において、横軸は、「上側プリズムシ－ト４５の配置角」－「拡散シート（逆ピラミッドシート）４３の配置角」（以下、単に「配置角差」ということもある）を表し、初期状態の配置角差は１０°（図６参照）である。図７では、拡散シート４３の回転に伴い、配置角差が１０°ずつ減り、図８では、上側プリズムシート４５の回転に伴い、配置角差が１０°ずつ増え、配置角差１８０°で配置角差０°と等価になる。尚、図７及び図８において、輝度は、第２面２１ｂがエンボス加工面である拡散シート４３を用いた場合において「配置角差」が０°のときの輝度測定値を１００％とした相対輝度で表している。
　ところで、「配置角差」が０°以上９０°以下の場合、拡散シート４３の凹部２２の配列方向と、プリズムシート４４及び４５の突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの延伸方向との交差角度（以下、単に交差角度ということもある）は、「配置角差」に等しい。また、拡散シート４３が配置角０°（１８０°）及び９０°（２７０°）で等価な形状を有することから、「配置角差」がマイナスの値の場合は、「配置角差」に９０°の倍数を加算して０°以上９０°以下の値になったとき、当該値が「交差角度」になり、「配置角差」が９０°を超える場合は、「配置角差」から９０°の倍数を減算して０°以上９０°以下の値になったとき、当該値が「交差角度」になる。
　図７及び図８に示すように、第２面２１ｂがエンボス加工面である拡散シート４３を用いた場合の方が、第２面２１ｂが平坦面（鏡面）である拡散シート４３を用いた場合よりも、輝度が高くなっている。また、「配置角差」の変化に伴う輝度変化の大きさは、第２面２１ｂが平坦面（鏡面）である拡散シート４３を用いた場合の方が大きくなっている。
　また、図７に示すように、拡散シート４３の第２面２１ｂがエンボス加工面及び鏡面のいずれの場合であっても、「配置角差」が－７０°～－２０°の範囲（つまり「交差角度」が２０°～７０°の範囲）で、「配置角差」が０°近傍（つまり「交差角度」が０°近傍）のときと比べて、輝度が有意に増大している。特に、拡散シート４３の第２面２１ｂが鏡面の場合、「配置角差」が－６０°及び－３０°（つまり「交差角度」が３０°及び６０°）で相対輝度は極大値となり、当該極大値となる「配置角差」の±５°の範囲で比較的大きな輝度が得られている。
　また、図８に示すように、拡散シート４３の第２面２１ｂがエンボス加工面及び鏡面のいずれの場合であっても、「配置角差」が２０°～７０°及び１１０°～１６０°の範囲（つまり「交差角度」が２０°～７０°の範囲）で、「配置角差」が０°近傍（つまり「交差角度」が０°近傍）のときと比べて、輝度が有意に増大している。特に、拡散シート４３の第２面２１ｂが鏡面の場合、「配置角差」が３０°、６０°、１２０°、１５０°（つまり「交差角度」が３０°及び６０°）で相対輝度は極大値となり、当該極大値となる「配置角差」の±５°の範囲で大きな輝度が得られている。
　以上に説明したように、実施例の光学シート積層体１００では、拡散シート４３の配置角を変化させた場合でも、プリズムシート４４及び４５の配置角を変化させた場合でも、「交差角度」が２０°～７０°の範囲で輝度が増大し、特に、「交差角度」が２５°～３５°又は５５°～６５°の範囲で輝度が顕著に増大することが分かった。
　（その他の実施形態）
　前記実施形態（実施例を含む。以下同じ。）では、拡散シート４３とプリズムシート４４及び４５とから光学シート積層体１００を構成した。しかし、光学シート積層体１００は、拡散シート４３及びプリズムシート４４、４５以外の他の光学シートをさらに含んでいてもよい。
　また、前記実施形態では、光学シート積層体１００に含まれる拡散シート４３の第１面２１ａに設ける凹部２２の逆多角錐形状を逆四角錐としたが、これに代えて、二次元配置可能な他の形状、例えば逆三角錐や逆六角錐としてもよい。或いは、二次元配置可能な凹部２２に代えて、突条プリズム部等の突起列を設けてもよい。また、拡散シート４３の第２面２１ｂは、平坦面（鏡面）又はエンボス加工面としたが、拡散シート４３の第２面２１ｂに、二次元配置可能な逆多角錐形状の凹部や、突条プリズム部等の突起列を設けてもよい。
　以上、本開示についての実施形態を説明したが、本開示は前述の実施形態のみに限定されず、開示の範囲内で種々の変更が可能である。すなわち、前述の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
　　　１　　ＴＦＴ基板
　　　２　　ＣＦ基板
　　　３　　液晶層
　　　５　　液晶表示パネル
　　　６　　第１偏光板
　　　７　　第２偏光板
　　２１　　基材層
　　２１ａ　　第１面
　　２１ｂ　　第２面
　　２２　　凹部
　　４０　　バックライトユニット
　　４１　　反射シート
　　４２　　白色光源
　　４３　　拡散シート
　　４４　　下側プリズムシート
　　４４ａ　　基材層
　　４４ｂ　　突条プリズム部
　　４５　　上側プリズムシート
　　４５ａ　　基材層
　　４５ｂ　　突条プリズム部
　　５０　　液晶表示装置
　　５０ａ　　表示画面
　１００　　光学シート積層体
　１１１　　稜線
　１１２　　凹部中心（逆ピラミッド頂点）

Claims (9)

  1. 　白色光源を用いたバックライトユニットに組み込まれる光学シート積層体であって、
    　少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が設けられた拡散シートと、
    　プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシートとを備え、
    　前記拡散シートは、１枚で又は複数枚積層して配置され、
    　前記複数の凹部は、二次元マトリクス状に配列され、当該配列方向と前記プリズム延伸方向との交差角度は、２０°以上７０°以下である
    光学シート積層体。
  2. 　前記交差角度は、２５°以上３５°以下、又は５５°以上６５°以下である
    請求項１に記載の光学シート積層体。
  3. 　液晶表示装置に組み込まれ、白色光源から発せられた光を表示画面側に導くバックライトユニットであって、
    　前記表示画面と前記白色光源との間に、請求項１又は２に記載の光学シート積層体を備え、
    　前記拡散シートは、前記白色光源と前記一対のプリズムシートとの間に配置される
    バックライトユニット。
  4. 　前記白色光源は、前記拡散シートから見て前記表示画面の反対側に設けられた反射シートの上に配置される
    請求項３に記載のバックライトユニット。
  5. 　前記拡散シートは、複数枚積層して前記一対のプリズムシートと前記白色光源との間に配置される
    請求項３に記載のバックライトユニット。
  6. 　前記白色光源と前記拡散シートとの間の距離は、５ｍｍ以下である
    請求項３に記載のバックライトユニット。
  7. 　請求項３～６のいずれか１項に記載のバックライトユニットと、
    　液晶表示パネルとを備える
    液晶表示装置。
  8. 　請求項７に記載の液晶表示装置を備える情報機器。
  9. 　液晶表示装置に組み込まれ、白色光源から発せられた光を表示画面側に導くバックライトユニットの製造方法であって、
    　前記白色光源から見て前記表示画面側に、少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が設けられた拡散シートを１枚で又は複数枚積層して配置する工程と、
    　前記拡散シートから見て前記表示画面側に、プリズム延伸方向が互いに直交する一対のプリズムシートを配置する工程とを備え、
    　前記複数の凹部は、二次元マトリクス状に配列され、当該配列方向と前記プリズム延伸方向との交差角度が、２０°以上７０°以下となるように、前記拡散シート及び前記一対のプリズムシートが配置される
    バックライトユニットの製造方法。
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