(57)【要約】【課題】高精細かつ厚みがある光反射性ストライプパターンを有する光学シート、その製造方法、バックライト・ユニットおよびディスプレイを提供すること。【解決手段】入射光を散乱する光散乱層２６と、接着層もしくは粘着層３２と、複数の光透過部４６と光反射部４８とを配列した遮光パターン層と、遮光パターン層の光透過部４６を透過した光の拡散範囲をそれぞれ狭める複数の光学素子４４とを有し、光学素子４４は、透明基材３９の片面に単位レンズがストライプ状に並列されてなるレンズ構造を有し、非レンズ面に、光反射機能を有する前記光反射部４８を有し、光反射部４８は単位レンズそれぞれに１：１で対応したストライプ状の構造であり、光反射部４８は、白色顔料を含有した光分解性樹脂からなる光学シート、その製造方法、これを用いたバックライト・ユニットおよびディスプレイ。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光路制御に使用される光学シートにおいて、
前記光学シートは、
入射光側より、
入射光を散乱する光散乱層と、接着層もしくは粘着層と、複数の光透過部と光反射部とを配列した遮光パターン層と、該遮光パターン層の前記複数の光透過部を透過した光の拡散範囲をそれぞれ狭める複数の光学素子とを有し、それぞれをこの順に積層した構造を有し、
前記光学素子は、
透明基材の片面に単位レンズあるいは単位プリズムがストライプ状に並列されてなるレンズ構造を有し、
前記レンズ構造の反対側の面である非レンズ面に、光反射機能を有する前記光反射部を有し、
前記光反射部は前記単位レンズあるいは単位プリズムそれぞれに１：１で対応したストライプ状の構造であり、
前記光反射部は、白色顔料を含有した光分解性樹脂からなる
ことを特徴とする光学シート。  
【請求項２】
前記単位レンズの配列ピッチが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項３】
前記透明基材の厚さが、３０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項４】
前記光反射部の厚さが、５μｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の光学シート。
【請求項５】
前記光反射部の光透過率が１５％以下であることを特徴とする請求項１、２または４記載の光学シート。
【請求項６】
前記透明基材は、前記光分解性樹脂の溶媒及び現像液に不溶であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学シート。
【請求項７】
表示画像を規定する画像表示素子の背面に、
直下型光源と、請求項１〜６のいずれかに記載の光学シートとを少なくとも備えることを特徴とするディスプレイ用バックライト・ユニット。
【請求項８】
画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子からなる画像表示素子と、請求項７記載のバックライト・ユニットとを備えることを特徴とするディスプレイ。
【請求項９】
ディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光路制御に使用される光学シートを製造する方法であって、
前記光学シートは、
入射光側より、
入射光を散乱する光散乱層と、接着層もしくは粘着層と、複数の光透過部と光反射部とを配列した遮光パターン層と、該遮光パターン層の前記複数の光透過部を透過した光の拡散範囲をそれぞれ狭める複数の光学素子とを有し、それぞれをこの順に積層した構造を有し、
前記光学素子は、
透明基材の片面に単位レンズあるいは単位プリズムがストライプ状に並列されてなるレンズ構造を有し、
前記レンズ構造の反対側の面である非レンズ面に、光反射機能を有する前記光反射部を有し、
前記光反射部は前記単位レンズあるいは単位プリズムそれぞれに１：１で対応した位置に開口部を有するストライプ状の構造であり、
前記光反射部は、白色顔料を含有した光分解性樹脂からなり、
前記光反射部を形成する工程が、
前記非レンズ面に、前記白色顔料を含有した光分解性樹脂からなる層を均一に形成する工程と、
前記レンズ構造の面側から前記光分解性樹脂を光分解させる光を照射し、前記非レンズ面の光透過部に相当する光分解性樹脂を露光し、かつ前記非レンズ面の光反射部に相当する光分解性樹脂を露光しない露光工程と、
前記露光された光分解性樹脂を現像液により現像する工程と
を含むことを特徴とする光学シートの製造方法。
【請求項１０】
前記透明基材は、前記光分解性樹脂の溶媒および現像液に不溶であることを特徴とする請求項９記載の光学シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子を組み込んだ画像表示装置（液晶ディスプレイ）に代表されるディスプレイにおける輝度向上機能を有する光学シートの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイ装置は、画像信号に応じて各画素のＯＮ／ＯＦＦが制御される液晶表示素子の背面側に、バックライト・ユニットを配置し、このバックライト・ユニットからの光を表示光として利用している。図１に示すように、バックライト・ユニット４０は、バックライト光源２３および反射板２７から入射される光を光学部材の積層体６０によって集光し、液晶表示素子に集光光を提供する。このようなＬＣＤは、液晶表示素子の消費電力は小さいが、バックライト・ユニット４０での消費電力が大きくなり、例えば、ラップトップコンピュータ、ノートパソコンや携帯電話などの電池式装置に用いられる場合には、光源の光の利用効率を高めることで装置としての消費電力を低減することが求められている。
【０００３】
そのため、バックライト・ユニットからの拡散光をある程度集光するため、液晶表示素子とバックライト・ユニットとの間に、複数のレンズやプリズムなどを有する光学シートが配置されている場合が多い。
例えば、特許文献１には、このような光学シートの一例として、
光の入射面側から順に
（ａ）光散乱層。
（ｂ）接着層もしくは粘着層。
（ｃ）光散乱層（ａ）の出射面側に面して光反射性の高い表面を有しており、光散乱によって散乱された光を光散乱層側に反射する光反射層。
（ｄ）光反射層（ｃ）の他方の面に裏面（平坦面）が固定され、表面に複数の単位レンズが配置されてなるレンズシート。
が一体化されてなる構成であり、光反射層（ｃ）には、レンズシート（ｄ）の単位レンズそれぞれに１：１で対応して、各単位レンズの凸部頂点からレンズシート裏面の平坦面に下ろした垂線が通過するように、空気層を有する光学シートが記載されている。
このような構成により、光散乱層で散乱された光は空気層を透過してレンズシートに入射するため、この入射光の光線が、空気層とレンズシートとの境界面で、レンズシートに対して大きな入射角で入射する光を屈折して光反射層の透過部分に対向するレンズシート側に光線を折り曲げられるようになっている。
【０００４】
しかし前記特許文献１に開示されているバックライト・ユニットでは、レンズ部の作製に加えて光反射性ストライプパターンの位置・形状を高精度に形成する必要がある。
【０００５】
前記特許文献１では、光反射性ストライプパターンの形成方法として印刷方式が記載されているが、印刷方式ではレンズピッチの微細化が進んだ場合、光反射性ストライプパターンの位置・形状を高精度に行なうのは困難であるという課題があった。
【０００６】
また、レンズシートの反レンズ面に形成した感光性樹脂層に対するレンズ部自身の集光特性を利用して、正確に個々のレンズ部の非集光部にあたる位置を規定する、所謂セルフアライメント方式が、正確に単位レンズの集光部を開口する（ ＝ 正確に単位レンズの非集光部を遮光する） 上で有効である。
【０００７】
従来技術として、特許文献２に開示されている方式を利用して、レンズシートの平坦面に電離放射線硬化型樹脂層を形成し、光源とレンズシートとを、シリンドリカルレンズの並設方向に相対移動させながら、シリンドリカルレンズの長手方向に延びた帯状の光線（スリット光） を、シリンドリカルレンズ側からレンズシートの平坦面に対して垂直に照射して、各シリンドリカルレンズによって集光された部分の未硬化状態の前記樹脂を硬化させ、硬化した部分以外の前記樹脂表面（粘性の残る非集光部） に光反射層を転写して、前記平坦面に光反射性ストライプパターンを形成する提案がある。
【０００８】
しかし、光反射層形成手段として、セルフアライメント方式を用いた転写法を実施する場合には、転写箔のインキ層の切れ性が悪く剥離方向に対する方向性が発生し、剥離時の尾引きやギザツキ現象が起こり、精細なパターンが形成できないという問題が生じる。
【０００９】
また、接着層もしくは粘着層を形成する際に、光反射層の厚みを十分に確保できない場合、接着層などが空気層に入り込んで製造不良になる場合がある。
また、前記セルフアライメント方式を用いた転写法では、光反射層の厚みを大きくすると、転写箔のインキ層の切れ性が悪くなり、ストライプパターンの形成ができないという問題が生じる。
【特許文献１】特開２００６−２０８９３０号公報
【特許文献２】特許第３２４３１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、光反射性ストライプに白色顔料を含有した光分解性樹脂を用いることによって、高精細かつ厚みがある光反射性ストライプパターンを有する光学シート、その製造方法、バックライト・ユニットおよびディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、
ディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光路制御に使用される光学シートにおいて、
前記光学シートは、
入射光側より、
入射光を散乱する光散乱層と、接着層もしくは粘着層と、複数の光透過部と光反射部とを配列した遮光パターン層と、該遮光パターン層の前記複数の光透過部を透過した光の拡散範囲をそれぞれ狭める複数の光学素子とを有し、それぞれをこの順に積層した構造を有し、
前記光学素子は、
透明基材の片面に単位レンズあるいは単位プリズムがストライプ状に並列されてなるレンズ構造を有し、
前記レンズ構造の反対側の面である非レンズ面に、光反射機能を有する前記光反射部を有し、
前記光反射部は前記単位レンズあるいは単位プリズムそれぞれに１：１で対応したストライプ状の構造であり、
前記光反射部は、白色顔料を含有した光分解性樹脂からなる
ことを特徴とする光学シートである。  
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記単位レンズの配列ピッチが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光学シートである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記透明基材の厚さが、３０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする請求項１記載の光学シートである。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記光反射部の厚さが、５μｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の光学シートである。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記光反射部の光透過率が１５％以下であることを特徴とする請求項１、２または４記載の光学シートである。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記透明基材は、前記光分解性樹脂の溶媒及び現像液に不溶であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学シートである。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、表示画像を規定する画像表示素子の背面に、直下型光源と、請求項１〜６のいずれかに記載の光学シートとを少なくとも備えることを特徴とするディスプレイ用バックライト・ユニットである。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子からなる画像表示素子と、請求項７記載のバックライト・ユニットとを備えることを特徴とするディスプレイである。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、ディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光路制御に使用される光学シートを製造する方法であって、
前記光学シートは、
入射光側より、
入射光を散乱する光散乱層と、接着層もしくは粘着層と、複数の光透過部と光反射部とを配列した遮光パターン層と、該遮光パターン層の前記複数の光透過部を透過した光の拡散範囲をそれぞれ狭める複数の光学素子とを有し、それぞれをこの順に積層した構造を有し、
前記光学素子は、
透明基材の片面に単位レンズあるいは単位プリズムがストライプ状に並列されてなるレンズ構造を有し、
前記レンズ構造の反対側の面である非レンズ面に、光反射機能を有する前記光反射部を有し、
前記光反射部は前記単位レンズあるいは単位プリズムそれぞれに１：１で対応した位置に開口部を有するストライプ状の構造であり、
前記光反射部は、白色顔料を含有した光分解性樹脂からなり、
前記光反射部を形成する工程が、
前記非レンズ面に、前記白色顔料を含有した光分解性樹脂からなる層を均一に形成する工程と、
前記レンズ構造の面側から前記光分解性樹脂を光分解させる光を照射し、前記非レンズ面の光透過部に相当する光分解性樹脂を露光し、かつ前記非レンズ面の光反射部に相当する光分解性樹脂を露光しない露光工程と、
前記露光された光分解性樹脂を現像液により現像する工程と
を含むことを特徴とする光学シートの製造方法である。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、前記透明基材は、前記光分解性樹脂の溶媒および現像液に不溶であることを特徴とする請求項９記載の光学シートの製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、前記レンズ構造のレンズの集光機能を使用してパターニングを実施し、かつ前記光反射部に白色顔料を含有する光分解性樹脂を用いるため、位置・形状を高精度にストライプパターンを作成可能である。
【００２２】
さらに、従来の感光性樹脂層と転写箔方式の多層構造とでは、感光性樹脂層形成工程・露光工程・転写箔ラミネート工程・転写箔剥離工程の４工程であるのと比較して、本発明の方法では、光分解性樹脂単層構造になるため、光分解性樹脂層形成工程・露光工程・現像工程の３工程で作成することが可能であり工程数の削減が可能である。工程数の削減により、収率の向上、ランニングコストの低下が可能であり、低コストでの作成が可能となる。
【００２３】
また、光分解性樹脂に白色顔料を含有することで、光反射性機能を付加することが出来る。
【００２４】
光分解性樹脂を用いることで、パターンピッチ（単位レンズあるいは単位プリズムの配列ピッチ）が0.3mm以下で、かつ厚みが5μm以上３０μm以下の光反射層のストライプパターンを作成することが可能である。
【００２５】
単位レンズあるいは単位プリズムの配列ピッチを０．３ｍｍ以下にすることで、ディスプレイの高解像化に対応することができ、モアレの低減が可能である。透明基材の厚さが、３０μｍ〜２００μｍであれば、透明基材の強度を維持することが可能となる。
前記光反射部の厚さが、５μｍ〜３０μｍであれば、光反射率を得ることが可能である。
前記光反射部の光透過率が１５％以下であれば、光反射層と透過した光による、透過光の横抜けの課題を解決することが出来る。
【００２６】
前記透明基材が、光分解性樹脂の溶媒および現像液に不溶であれば、光分解性樹脂からなる層を均一に形成する工程および現像工程でレンズ・透明基材へのレンズ形状変化・透明基材の歪などのダメージが無いため、輝度分布などの光学特性の変化が発生しなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００２８】
図２および図３は、本発明の光学シートを説明するための概略断面図である。
本発明の光学シート５５は、バックライト光源２３および反射板２７からの入射光２３ａ（照明光）の光路制御に使用され、その入射光２３ａ側より、入射光２３ａを散乱する光散乱層２６と、接着層もしくは粘着層３２と、複数の光透過部４６と光反射部４８とを配列した遮光パターン層と、該遮光パターン層の前記複数の光透過部４６を透過した光の拡散範囲をそれぞれ狭める複数の光学素子４４とを有し、それぞれをこの順に積層した構造を有し、前記光学素子４４は、透明基材３９の片面に単位レンズあるいは単位プリズムがストライプ状に並列されてなるレンズ構造を有し、前記レンズ構造の反対側の面である非レンズ面に、光反射機能を有する前記光反射部４８を有し、前記光反射部４８は前記単位レンズあるいは単位プリズムそれぞれに１：１で対応したストライプ状の構造であり、前記光反射部４８は、白色顔料を含有した光分解性樹脂からなる。図２に示したように、ディスプレイの使用時は、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させる。ここで言う「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向（図２中に示す方向Ｆ）側である。また図２に示すように、光学シートの屈折作用によって、光源２３からの入射光２３ａが、最終的には、制御された角度φで出射されることによって、視聴者の視覚方向Ｆの光の強度を高めるように制御することができる。本発明の光学シートは、図２で示すような直下型の冷陰極線管あるいはＬＥＤ等の光源２３と組み合わせることにより、ディスプレイ用バックライト・ユニットとして有用なものとなる。また、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子からなる画像表示素子と、前記バックライト・ユニットとを備えたディスプレイは、低コストでの作成が可能であり、また輝度分布などの光学特性が優れたものとなる。
【００２９】
図４は、本発明の光学シートの製造方法を説明するための図である。
【００３０】
図４（ａ）は光学素子４４のレンズ構造の反対側の面である非レンズ面に光分解性樹脂４８１からなる層を均一に形成する工程を示す図である。
光学素子４４は透明基材３９上に紫外線硬化型樹脂（材質；エポキシアクリレート系）の硬化物からなるシリンドリカルレンズ群を形成したものであった。
透明基材３９には、ＰＥＴフィルム（東洋紡製：Ａ４３００）を使用した。透明基材３９の厚さは７５μｍのものを使用した。
光学素子４４は、透明基材３９に紫外線硬化樹脂を塗布し、レンズ成型用ロールに通し、レンズ成型用ロール形状を転写すると同時に、紫外線照射により、前記樹脂層を硬化させレンズ成形を行なった。
レンズピッチは、１４０μｍであった。
この他にも、熱可塑性樹脂を使用した押出し成形を行うことにより、光学素子４４の形成が可能であった。
【００３１】
光分解性樹脂４８１には、ポジ型フォトレジスト（ローム・アンド・ハース社製ＬＣ−１２０）を使用し、白色顔料にはＴｉＯ２（酸化チタン）を使用した。
白色顔料を含有した光分解性樹脂４８１の混合比は下記の通りであった。
ポジ型フォトレジスト：９５重量％
白色顔料：５重量％
また光分解性樹脂４８１の溶媒はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートであった。
なお、白色顔料の含有率は、３〜３０重量％が好適であった。３重量％未満では、十分な光反射率が得られず、３０重量％より大きいと、光分解性樹脂の反応性が低下してしまい、所望のストライプパターンを得ることができなかった。
【００３２】
前記白色顔料を含有した光分解性樹脂４８１を、公知のコーティング方法、すなわち、ロールコーティング、グラビアコーティング、カーテンフローコーティング、スピンコーティング等によって、レンズシートの非レンズ面に均一に塗布し、光分解性樹脂の層を形成した。
また前記ウェット方式の形成方法だけでなく、光分解性樹脂４８１をドライフィルム化してレンズシートとラミネートすることによって、光分解性樹脂層を形成することも可能であった。
光分解性樹脂４８１の溶媒による光学素子４４の溶解は発生しなかった。
【００３３】
図４（ｂ）は非レンズ面に光分解性樹脂層を形成された光学素子４４に対して、レンズ構造の面側から光分解反応を発生させる光を照射し、露光する工程を示した図である。
光分解性樹脂層の形成後、光学素子４４のレンズ構造の面側から光分解性樹脂の光分解を発生させる光５０をレンズシートに対して垂直に照射し露光した。露光に使用した光は、紫外光（波長：３６５ｎｍ）であった。図４（ｂ）において符号４７は露光された部分であり、非レンズ面の光透過部に相当する。符号４８は露光されなかった部分であり、光反射部に相当する。
シリンドリカルレンズのレンズ機能によって集光された部分の前記光分解性樹脂層は光分解が発生し、レンズ機能によって集光されない部分の光分解性樹脂層は光分解が発生しない。
【００３４】
図４（ｃ）は露光後に、現像処理を施し光分解された光分解性樹脂４７を除去する工程を示した図である。
露光後、現像処理を行い光分解された前記光分解性樹脂４７を除去した。現像液として（ローム・アンド・ハース社製マイクロポジット  ３０３Ａデベロッパー）を使用した。現像液は水酸化ナトリウム水溶液であった。
現像液による光学素子４４の溶解は発生しなかった。
【００３５】
現像後の残存した光分解性樹脂層の膜厚は、１５μｍであり、光透過率は１０％であった。光分解性樹脂を使用して、レンズパターンと光反射性ストライプパターンを有する光学シートを得ることができた。
【００３６】
図４（ｄ）は、光散乱層２６に接着層または粘着層３２を均一に形成し、光反射ストライプパターンを形成された光学素子４４と積層する工程を示した図である。
公知のコーティング方法、すなわち、ロールコーティング、グラビアコーティング、カーテンフローコーティング、スピンコーティング等によって、光散乱層２６に接着剤または粘着剤を均一に塗布し、接着層または粘着層３２を形成した。
また前記ウェット方式の形成方法だけでなく、接着層または粘着層をドライフィルム化して光散乱層とラミネートすることによって、接着層または粘着層３２を形成することも可能であった。
接着層または粘着層３２を形成後、光反射性ストライプパターンがついた光学素子４４とラミネートを行い、積層した。
【００３７】
光散乱層２６としては、例えば、ＰＥＴ、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＫ）、ＭＳ樹脂などの透明樹脂を基材とし、拡散材としてこの基材樹脂と屈折率が異なる有機あるいは無機の微粒子（フィラー）を分散混合して成形したものを採用することができる。成形方法として、例えば、溶融押し出し成形法などを採用することができる。
本実施形態では、ＭＳ樹脂に、屈折率１．５５のフィラーを分散させた板厚ｔ＝１．９８５ｍｍの平板部材を採用している。
【００３８】
接着層または粘着層３２は、光透過性の粘着剤または接着剤からなる。粘着剤、接着剤の種類は特に限定されないが、例えば、アクリル系の粘着剤や、溶剤希釈型、水分散型などの接着剤を採用することができる。
接着層または粘着層３２の十分な接着力を得られるための好適な厚さの範囲は、３μｍ以上５０μｍ以下である。
本実施形態では、接着層または粘着層３２として、粘着剤を層厚１５μｍとして使用している。
【００３９】
前記の製造方法によって、パターンピッチが１５０μｍと高精細かつ、膜厚が１５μｍで空気層の確保が十分可能である光反射性ストライプパターンを作成することが出来た。
【００４０】
ここで挙げた例はあくまで一例であり、これらの構成を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の光学シートは、ディスプレイ用バックライト・ユニットとして有用であり、とくに、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子からなる画像表示素子と組み合わせれば、低コストでの作成が可能であり、また輝度分布などの光学特性が優れた液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】一般的なディスプレイの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の光学シートを説明するための概略断面図である。
【図３】本発明の光学シートを説明するための概略断面図である。
【図４】本発明の光学シートの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４３】
２３    バックライト光源
２３ａ  入射光
２６    光散乱層
２７    反射板
３２    接着層もしくは粘着層
３９    透明基材
４０    バックライト・ユニット
４２    液晶表示素子
４４    光学素子
４６    光透過部
４７    露光された部分の光分解性樹脂
４８    露光されなかった部分の光分解性樹脂
５０    光分解反応を発生させる光
５５    光学シート
６０    光学部材の積層体
４８１  光分解性樹脂
【図１】
2008299088.tif 000003
【図２】
2008299088.tif 000004
【図３】
2008299088.tif 000005
【図４】
2008299088.tif 000006