(57)【要約】      （修正有）【課題】光拡散機能と整光機能とが達成されるものとして、厚さが薄く、輝度に優れ、さらに、製造、運搬又は加工の各工程を簡略化しうる光学シートを提供すること。【解決手段】光を透過させる半透明又は透明の光学シートにおいて、透過光の入光面たる下面からその反対面たる上面にかけて順に、基材層１と、光を拡散させる光拡散層２と、光をプリズム構造によって整光させるプリズム層３とを具備してなり、各層が密着して一体化成形されてなること。また、前記光学シートにおいて、光拡散層２の上面とプリズム層３とが直接、隣接してなること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過させる半透明又は透明の光学シートにおいて、透過光の入光面からその反対面にかけて順に、基材層１と、光を拡散させる光拡散層２と、光をプリズム構造によって整光させるプリズム層３とを具備してなり、各層が密着して一体化成形されてなることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
プリズム層３の屈折率が、光拡散層２よりも小さい屈折率である請求項１記載の光学シート。
【請求項３】
プリズム層下面３２が平坦である請求項１又は２記載の光学シート。
【請求項４】
光拡散層２は、層内に複数の有色光拡散粒子２２ｃを分散させてなる請求項１、２又は３記載の光学シート。
【請求項５】
基材層１の下面に、設置面への密着を防止する密着防止手段を設けてなる請求項１、２、３又は４記載の光学シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光源から導光体を経て導かれた光の方向を調整する光透過式シートに関するもののうち、特に、液晶ディスプレイ装置の液晶パネルとバックライト機構の光源との間に重畳されて組み込まれる光学シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在汎用されている液晶ディスプレイ装置においては、図４に示したように、液晶パネルを背面からライティングするバックライト機構が配設されている。バックライト機構の構成は、液晶パネルから遠い順に、１）蛍光ランプ（図４では冷陰極蛍光管）、２）断面台形の導光体、３）下拡散フィルム、４）断面鋸歯状のプリズムレンズを平面視横方向に配置した横格子プリズムレンズフィルム、５）同プリズムレンズを平面視縦方向に配置した縦格子プリズムレンズフィルムシート、及び、６）上光拡散フィルム、という６つの構成からなる。
【０００３】
そして、蛍光ランプから出て導光体内で反射した面光源は、下拡散フィルムで出射方向がやや拡散され、横格子プリズムレンズフィルム、縦格子プリズムレンズフィルムでそれぞれ、液晶パネル側へ向かう平面視縦方向、平面視横方向に整光される。そして、プリズムレンズフィルムと液晶パネル間の上拡散フィルムによって再度配光が調整され、液晶パネル面に対して均一なライティングが可能になっている。
【０００４】
上記記載の上、下各拡散フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等からなる透明プラスチックシートを基材層とし、その液晶パネル側となる上面に、透明アクリルビーズを混入したアクリルバインダー樹脂を塗設してなるものが使用されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、上記記載の縦格子、横格子各プリズムレンズフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等からなる透明プラスチックシートの液晶パネル側の一面に、透明アクリルビーズを混入したアクリルバインダー樹脂２３を塗設してなるものが使用されていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかし、複数枚を重ねて使用すると、光拡散機能や整光機能それぞれを達成するための各枚に、強度維持のための基材が必要になる。このため厚さ方向に嵩張ることとなっていた。また、複数の基材の重ね合わせは輝度の低下をもたらす一要因でもあった。さらに、製造、流通又は加工の各工程において、所定の平面形状への二次加工、ロール化や、運搬、納品作業や、バックライトユニットへの組み込みなどの手間がかかっていた。
【特許文献１】特開平７−１７４９０８号公報
【特許文献２】特開平５−２０３９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこでこの発明は、光拡散機能と整光機能とが達成されるものとして、厚さが薄く、輝度に優れ、さらに、製造、運搬又は加工の各工程を簡略化しうる光学シートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、以下（１）ないし（４）の手段を採用するものとしている。
【０００９】
（１）すなわち、本発明の光学シートは、光を透過させる半透明又は透明の光学シートにおいて、透過光の入光面（下面）からその反対面（上面）にかけて順に、基材層１と、光を拡散させる光拡散層２と、光をプリズム構造によって整光させるプリズム層３とを具備してなり、各層がそれぞれ隣接層同士で密着して一体化成形されてなることを特徴とする。
【００１０】
このような光学シートであれば、基材層１によって十分な強度が確保され、光拡散層２によって透過光が拡散され、そして、上面（プリズム層上面３１）のプリズムレンズ構造によって拡散光が整光される。この層化順や隣接層同士の密着によって、各層の隣接する層境界で透過光が入光方向へ大きく反射することが無く、また一体化成形と相俟って、小さい透過距離内で光拡散機能と整光機能とが連続的に達成される。これは、複数のシートの重ね合わせ構造と比べて、厚さが薄くなり、輝度が向上する。また、枚数が減るため、加工或いは組み込みの手間が削減され、製造・運搬・加工の各工程が簡略化される。
【００１１】
（２）また、前記プリズム層３の屈折率が、光拡散層２よりも小さい屈折率であることが好ましい。
【００１２】
このようなものであれば、光拡散層２内で拡散された光が、プリズム層３内の屈折によって確実に整光される。
【００１３】
（３）また、プリズム層３のプリズム効果を効果的に得るには、前記いずれかのプリズム層３の下面（プリズム層下面３２）が平坦であることが好ましい。
【００１４】
なお、本発明において平坦とは、当該面が平面、或いは、ディスプレイ装置のバックユニットに配置可能な程度の極めて緩やかな緩曲面からなることをいい、少なくとも半径５０ｍｍ程度以下の連続的アーチ曲面を含まない。
【００１５】
（４）前記いずれかの光拡散層２は、層内に複数の有色光拡散粒子２２ｃを分散させてなることが、色相シフトの防止のために好ましい。
【００１６】
（５）また、基材層１の下面に、設置面への密着を防止する密着防止手段を設けてなることが好ましい。
【００１７】
このようなものであれば、本発明の光学シートの最下面と設置面とが部分的に密着することが防止されることで、該両面の距離が略均一となり、モアレ現象の発生要因を除去することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光学シートは、上述のような構成を有しており、光拡散機能と整光機能とが達成されるものとして、厚さが薄く、輝度に優れるものであり、さらに、製造、運搬又は加工の各工程を簡略化することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の好適な実施形態を、図面を参照して説明する。図１、図２はそれぞれ本発明の実施例１の光学シートについて、それぞれ斜視断面説明図、及び断面拡大説明図を示す。図３は本発明の実施例２の光学シートについての断面拡大説明図を示す。
【００２０】
なお、図４は従来の種々光学シートをバックライトユニットへ組みこむ構造を説明する斜視分解説明図であるが、本発明の光学シートは、図４のプリズムレンズフィルム及びこれに隣接する拡散フィルムの代わりに組み込まれて配置されるものである。
【００２１】
各実施例として表される本発明の光学シートはいずれも、光を透過させる半透明又は透明の光学シートであって、基本的に、透過光の入光面たる下面から上面にかけて順に、「基材層１」、光を拡散させる「光拡散層２」、及び、光をプリズム構造によって整光させる「プリズム層３」を少なくとも具備してなり、各層がそれぞれ隣接層同士で密着して、一体化成形されてなる。ここで、光拡散層２とプリズム層３とは、下記実施例１（図２）のようにアンカーコート層４を介して間接的に密着成形されてもよく、或いは、下記実施例２（図３）のように直接隣接して密着成形されてもよい。上記直接的又は間接的のいずれの密着成形においても、プリズム層３の入光面たる下面（プリズム層下面３２）は平坦面（すなわち、平面或いは緩曲面）からなることが好ましい。
【実施例１】
【００２２】
実施例１では、光拡散層２の上面と、プリズム層３の下面（プリズム層下面３２）とが、プリズム層３と同程度（の屈折率）、或いはプリズム層３よりも低い屈折率のアンカーコート層４を介して、間接的に密着成形されてなる（図２）。このとき、プリズム層３の下面（プリズム層下面３２）及びアンカーコート層４の上面が密着して一体成形されるが、この密着面は平坦面からなることが好ましい。平坦面、すなわち平面或いは緩曲面からなることで、プリズム層３の上面３１で多重反射した光が入射方向に戻らないようにし、ひいては、光拡散層２とプリズム層３とを一体成形にしてもなお輝度の大幅な低下を抑えることができるものとなる。
【００２３】
（基材層１）
基材層１は光学シートの強度を確保する層である。透過光の向きを調整する光拡散層２やプリズム層３を保持する構造機能を有した板又はフィルムであり、完全又は不完全な透明性を有する。主たる構成材として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、透明ガラス、無機透明物質等の透明質のものであれば使用可能である。厚さは特に限定するものではないが、加工の容易性、ハンドリング性、用途に応じた弾性、耐久性等を考慮して、１０μｍｍ〜５００μｍｍ程度が好ましい。
【００２４】
（光拡散層２）
光拡散層２は、層内の光拡散構造によって基材層１を透過した透過光を拡散させる層である。光拡散構造とは、実施例１のように、層内に透明又は半透明ビーズなどの光拡散粒子２２を散在させてなるものでもよい（図２）。また後述する実施例２のように、層表面にエンボス加工などの微小な凹凸を複数形成してなるものでもよい（図３）。
【００２５】
この光拡散粒子２２は、バインダー樹脂２１等の定着剤によって基材層１に定着されてなる。光拡散層２２の厚みは特に限定するものではないが、基材層１への塗設の容易性、強度、光拡散効果及び色相シフト量などを考慮して、５μｍｍ〜５０μｍｍ程度が好ましい。
【００２６】
定着剤たるバインダー樹脂２１は、透明紫外線硬化型プラスチック樹脂（例えば、アクリル樹脂或いはウレタン樹脂）が使用できる。
【００２７】
光拡散粒子２２は例えば、好ましくは様々な粒度の透明ビーズから構成される。粒度の異なる透明ビーズを混在させて用いることで、多様な拡散方向を得ることができる。粒度の異なる透明ビーズは略同数用いると、拡散方向の偏りを減少させることができる。粒径は特に限定されるものではないが、光拡散効果及び色相シフト量などを考慮して、１μｍ〜５０μｍ程度、さらには６μｍ±１μｍ程度が好ましい。
【００２８】
透明ビーズは基材層１の面をほぼ被うように密集させる態様が好ましい。
【００２９】
また、有色光拡散粒子２２ｃとして、有色透明化された染色透明ビーズを層内にランダムに分散させて混在したものであってもよい。有色光拡散粒子２２ｃたる染色ビーズは、成型により作製されたものが入手の便宜上好ましく、染色プラスチック樹脂（例えば染色アクリル、染色ウレタン、染色塩化ビニール）、染色有機物質、無機着色物質、着色ガラスなどが使用可能である。有色光拡散粒子２２ｃによって色相のシフトによる偏りを解消することができる。染色透明ビーズの色は、青色であることが好ましい。青色透明ビーズであれば、頻繁に起こり且つ視覚への影響が大きい黄色への色相シフトを効果的に補正することができる。
【００３０】
青の色相は具体的には例えば、白黒明度５．２ないし５．４程度の可視反射光下で色差色素計によって測定したときの、青−黄の色相における青色へのシフト量が、赤−緑の赤色へのシフト量の３ないし４倍程度であれば好ましい。さらに具体的には、色相が緑から赤へ１０ないし１５程度シフトしているときに、黄色から青へ４５ないし５０程度（黄色シフトを正値とすれば、−４５ないし−５０、さらには−４７．５程度の色相値）である。
【００３１】
（プリズム層３）
プリズム層３は、断面視連続山形のプリズム層上面３１と、平坦なプリズム層下面３２とを有してなる透明又は半透明樹脂層であり、この平坦なプリズム層下面３２から光拡散層２を透過した透過光を入射させ、連続山形の頂部方向へ光を透過させることで、レンズ効果（所定角度内への屈折効果）を発生させ、連続山形の稜線と平行な光へと整光するものである。
【００３２】
連続山形の断面形状は上方へ幅が小さくなるものであればよく、図1〜図３のような傾斜２直線の他、複数直線による半多角形形状、曲線による山型形状等、任意の形状を採用することができる。但し、プリズム層下面３２はレンズ機能のために平坦であり、断面視において入光方向と略垂直に交わる直線或いは緩曲線からなる。
【００３３】
プリズム層３の主たる構成材として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、透明ガラス、無機透明物質等の透明質のものであれば使用可能である。厚さは特に限定するものではないが、加工の容易性、ハンドリング性、用途に応じた弾性、耐久性等を考慮して、１０μｍｍ〜５００μｍｍ程度が好ましい。
【００３４】
（隣接層同士（光拡散層２とアンカーコート層４、或いはアンカーコート層４とプリズム層３）の関係）
光拡散層２の少なくとも上面とアンカーコート層４の少なくとも下面、或いは、アンカーコート層４の少なくとも上面とプリズム層３の少なくとも下面（プリズム層下面３２）とは、それぞれ同一樹脂を主成分としてなる。このようなものであれば、層境界での光の入光方向への反射をより効果的に抑えることができ、輝度にも優れたものとなる。また同一樹脂を主成分とする二層が隣接する場合、特に実施例１のように隣接層の構成樹脂同士を密着させた上で一体硬化させる場合には、層同士の密着性がよいものとなる。
【００３５】
さらに、隣接する二層は、各層のＳＰ値が（±４〔（J/cm3）1/2〕以内、更には±２〔（J/cm3）1/2〕以内の差で）近似することが好ましい。但し、ＳＰ値δ〔（J/cm3）1/2〕はＦｅｄｏｒｓによる膨潤度法で測定したときの値とする。
【００３６】
（アンカーコート層４）
アンカーコート層４は、両層を確実且つ安定的に定着させるための介在層である。アンカーコート層４の主成分は、プリズム層３及び光拡散層２の構成樹脂の主成分と同一であることが好ましい。具体的には、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、アセテート樹脂等が用いられる。
【００３７】
（屈折率）
アンカーコート層４の屈折率は、１．３〜１．６程度、好ましくは１．５３〜１．５５以下、更に好ましくは１．５０以下である。この屈折率は、プリズム層３の屈折率よりも小さいことが好ましく、更に言えば、少なくとも０．０５以上、好ましくは０．１以上小さいことが好ましい。これによって、アンカーコート層４の介在による、拡散した透過光の乱反射や入射方向への返光、及び、これらによる輝度の低下を防止することが出来る。
【００３８】
上記に加えて、アンカーコート層４の屈折率は、光拡散粒子２２の屈折率よりも小さいことが更に好ましい。なおプリズム層３、光拡散粒子２２が共にアクリルを主成分とする場合には、光拡散粒子２２の屈折率は、その粒形状によってプリズム層３の屈折率よりも小さいものとなる。
【００３９】
屈折率の調整は、屈折率の比較的小さい樹脂を混合することによって行うことができる。例えばプリズム樹脂がアクリル樹脂を主成分とする場合には、アクリル樹脂にウレタン樹脂を混合することによって、屈折率を容易に小さくすることができる。またアクリル樹脂とウレタン樹脂は、相溶性や固化温度が近似するため、容易にその混合比を調節することができる。
【００４０】
（密着防止手段）
さらに、設置面と接触する基材層１の下面には、設置面との密着を防止する密着防止手段として透明粒体５が散設されている（図２）。密着防止手段たる散設された透明粒体５は、本発明の光学シートの最下面（設置面との接触面）について、設置面への密着を防止して設置面間距離を所定範囲内に保つものである。いわゆるスティッキング防止材となることで、光学シートの撓みや設置歪みを回避し、モアレ現象の発生要因を除去することができる。
【００４１】
透明流体５は、基材層１の両面のうち液晶パネル側の拡散層よりも低密度として、（平面視での）面積占有率３％以内として分散して付設される。なお、予備的に拡散機能も発揮する。透明粒体５は、透明ビーズを用いることが好ましい。前記拡散層１の無色透明粒体２２と同一のものを使用すれば、より安価に得ることができる。スティッキング防止と予備的な光拡散効果を考慮して、１μｍｍ〜５０μｍｍ程度の粒径のもの、好ましくは、粒度の異なるビーズを、互いに１ｍｍ〜５ｍｍ程度の間隔を設けて配置する。
【００４２】
（作用）
このような光学シートをバックライトユニットへ組み込むことで、バックライトユニットにおいて以下の作用がある。すなわちバックライトユニットの側方の光源から出て反射シートで液晶パネルに対して斜めに反射した光は、組み込まれた本発明の光学シートの下面から上面へと透過する。本発明の光学シートの光拡散層２をこの光が通過することによって入射方向に対してランダムかつ略均一に拡散される。これにより、反射シートの反射による偏光が液晶パネル面に対して均一化される。そして続けて本発明の光学シートのプリズム層３を通過することによって、この均一化された拡散光が整光される。拡散光の整光は、プリズム層３庫の層化順や隣接層同士の密着によって、各層の隣接する層境界で透過光が入光方向へ大きく反射することが無く、また一体化成形と相俟って、小さい透過距離内で光拡散機能と整光機能とが連続的に達成される。これは、複数のシートの重ね合わせ構造と比べて、厚さが薄くなり、輝度が向上する。また、枚数が減るため、加工或いは組み込みの手間が不要となり、製造・運搬・加工の各工程が簡略化される。
【実施例２】
【００４３】
実施例２では、図３に示すように光拡散層２の上面と、プリズム層３の下面（プリズム層下面３２）とを直接密着させて、光拡散層２とプリズム層３の少なくともいずれかの層（の構成樹脂）を硬化させてなる。これにより、光拡散層２の上面と、プリズム層３の平坦なプリズム層下面３２とが、他の層を介さずに直接、隣接して密着される。そして、光拡散層２の上面とプリズム層３とが直接、隣接して一体化成形される。このようなものであれば、層境界での光の入光方向への反射をより一層抑えることができ、輝度にも優れたものとなる。
【００４４】
（隣接する各層の材質）
実施例２において、互いに隣接する光拡散層２の少なくとも上面と、プリズム層３の少なくとも下面（プリズム層下面３２）とが、同一樹脂を主成分としてなる。このようなものであれば、隣接する２層の密着性がよいため、一体化成形が容易となり、好ましい。
【００４５】
（実施例２の光拡散層２）
実施例２の光拡散層２は、その平坦な上面に多数のエンボス加工を施してなる。エンボス加工は複数種類の大きさの窪みを、ランダムに複数個設けたものであり、これによりエンボス部分に様々な境界縁の光拡散空気泡２３が平面内に分散して形成される。光拡散層２の下面からの光は、ランダムに設けられた様々な大きさや形状の光拡散空気泡２３を通過することで拡散し、プリズム層３の平坦な下面（プリズム層下面３２）からプリズム層３へ入光する。
【００４６】
実施例２は、実施例１のアンカーコート層４を具備しない他、密着防止手段は施されていない。その他の特記しない具体的な構成は、実施例１と同様である。
【００４７】
（実施例２の光学シートの製造方法例）
実施例２においては、プリズム層３が、半硬化した光拡散層２の構成樹脂の上面に樹脂の状態で塗布され、光拡散層２の半硬化樹脂と共に硬化成形されることによって、光拡散層２の上面と、プリズム層３の平坦な下面（プリズム層下面３２）とが直接密着して一体化される。具体的には、実施例１の光学シートは、以下のようにして製造される。
【００４８】
すなわち、先ず、流動状とした光拡散層２の構成樹脂を基材層１の上面に塗布し、この光拡散層２の構成樹脂を熱硬化あるいは紫外線等の照射によって半硬化させる（この工程を以下、半硬化工程をいう）。次に、光拡散層２の構成樹脂が完全に硬化する前の状態、すなわち半硬化の状態のとき、流動状としたプリズム層３の構成樹脂を光拡散層２の上面に塗布し、プリズム層３及び半硬化状態の光拡散層２の各構成樹脂を、熱硬化あるいは紫外線等の照射によって、一体的なものとして完全硬化させる（この工程を以下、一体硬化工程をいう）。
【００４９】
このような半硬化工程を介することにより、この二層を容易に一体化することが出来る。特に、各層の主たる構成成分（例えば、ポリマーの主幹構成）を同一或いは近似のものとすれば、光拡散層２の上面と、プリズム層３の平坦な下面（プリズム層下面３２）との密着が良好となる。なお、ここでいう近似とは化学組成の特性が近似することをいい、例えば、化学組成において枝幹の一部や塩基のみが部分的に相違することをいう。
【００５０】
なお各工程における塗布は、スプレー法、ディッピング法、ロールコーター法、カーテンフロー法、メイヤーバー法等の任意の方法が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
液晶表示装置のバックライトにおいて利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１の光学シートの一部断面斜視図である。
【図２】実施例１の光学シートの断面構造説明図である。
【図３】本発明の実施例２の光学シートの断面構造説明図である。
【図４】従来のバックライトユニットの構成を説明する斜視分解説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  基材層
２  光拡散層
２１  バインダー樹脂
２２  光拡散粒子
２２ｃ  有色光拡散粒子
３  プリズム層
３１  プリズム層上面
３２  プリズム層下面
４  アンカーコート層
５  透明粒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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