(57)【要約】【課題】表面上に、少なくとも２つの異なる方向それぞれに複数の光学的構造体が配置され、そのそれぞれの方向において複数の光学的構造体が０．１ｍｍ未満の間隔をもって配置されるように光学シートを形成する光学シート用の金型について、均一な外観品質を得る。【解決手段】光学シート用金型１０は、表面上に、少なくとも２つの異なる方向それぞれに複数の光学的構造体が配置され、かつそのそれぞれの方向において前記複数の光学的構造体が０．１ｍｍ未満の間隔をもって配置されるように光学シートを形成する光学シート用の金型であって、円筒形状をなし、その外周面に光学的構造体を形成するための光学的構造体形成部１２が形成され、かつビッカース硬度が５００Ｈｖ以上から６００Ｈｖ以下の範囲とされて形成されており、複数の光学的構造体は、光学シートの表面に前記外周面が押し付けられて光学的構造体形成部１２が転写されることにより形成される。【選択図】図２
2012103458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に、少なくとも２つの異なる方向それぞれに複数の光学的構造体が配置され、かつそのそれぞれの方向において前記複数の光学的構造体が０．１ｍｍ未満の間隔をもって配置されるように光学シートを形成する光学シート用の金型であって、
円筒形状をなし、その外周面に前記光学的構造体を形成するための光学的構造体形成部が形成され、かつビッカース硬度が５００Ｈｖ以上から６００Ｈｖ以下の範囲とされて形成されており、
前記複数の光学的構造体は、前記光学シートの表面に前記外周面が押し付けられて前記光学的構造体形成部が転写されることにより形成されることを特徴とする光学シート用の金型。
【請求項２】
直交する２つの方向それぞれに配置される複数の光学的構造体を光学シートの表面上に形成するものであり、
前記光学的構造体形成部は、前記外周面に形成された複数の突起であり、
前記複数の突起は、前記外周面を平面に展開したならば、第１の方向に平行な複数の溝と、前記第１の方向に対して直交する第２の方向に平行な複数の溝とにより区画されることにより形成されるものであり、かつ互いが０．１ｍｍ未満の間隔をなしていることを特徴とする請求項１に記載の光学シート用の金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学シート用の金型に関し、具体的には、照明光路制御に用いられ、特に、フラットパネルディスプレイに代表される画像表示装置における照明光路制御に使用される集光拡散機能を有する光学シート用の金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に代表されるディスプレイ装置として、画像を表示するのに必要な明るさを得るために光源（バックライト）を内蔵するタイプの普及が著しい。また、この種のディスプレイ装置においては、光源で消費される電力が装置全体で消費する電力の相当部分を占めており、総電力の低減が強く要望される昨今においては、光源効率の向上が必須となっている。
【０００３】
光源効率の向上策としては、電力−発光変換効率を高めたり、周辺の明るさに応じて必要な分だけ発光するように調光する手法、または、発した光線の利用効率を高める手法がある。
光線の利用効率を高める手段としては、光源または導光板と液晶パネルとの間に、輝度向上フィルム（たとえばＢＥＦ（Brightness Enhancement Film、米国３Ｍ社の登録商標））を備えた光学シートが広く使用されている。
【０００４】
この輝度向上フィルムは、プリズムの反復的アレイ構造が１方向に配列してなるものであり、その配列方向において、入射光の方向転換及び再帰反射による光線のリサイクルが可能である。実際には、ディスプレイの水平および垂直方向での表示光の輝度制御が必要なため、プリズム群の配列方向が互いに交差するように、２枚の光学シートを重ねて組み合わせることが多い。
【０００５】
しかし、光学シートの枚数が増えると、部材価格が上昇し、また部品数が増えるため構成が複雑になり、収率の低下などを招いてしまう。そのため、単位プリズムを２次元乃至はそれ以上の次元で配置し、複数枚の光学シートを１枚の光学シートに集約する（たとえば特許文献１）という開発が盛んに進められている。また、高精細化が進み、プリズムのピッチも０．１ｍｍ未満が主流である。すなわち、表面上に、少なくとも２つの異なる方向それぞれに複数のプリズムが配置され、そのそれぞれの方向において複数のプリズムが０．１ｍｍ未満の間隔をもって配置されるように光学シートを形成することが主流になってきつつある。
【０００６】
このような光学シートの原版として、旋盤等を用いてシリンダー上に賦形形状が加工された金型を用いるのが一般的である。前述の通り、光学シートの表面形状はより複雑化且つ高精細化しているため、金型には欠陥の無い一様な外観品質が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５８２５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、一般的な光学シート用の金型は、シリンダーの表面に銅メッキが施され、旋盤等を用い機械加工にて前記銅メッキが所望の形状に加工され、耐磨耗性の向上ためにクロムメッキ等の表面処理が行われている。
しかしながら、バックライトユニット等に用いられる、光学的構造体が少なくとも２つ以上の方向から交差して配置された光学的構造体を持つ光学シート用の金型には、精密な形状品質、均一な外観品質が求められるが、金型表面の加工溝が交差する複雑な形状であり、且つピッチが０．１ｍｍ未満という非常に高精細な形状であるため、クロムメッキ工程等の表面処理での乾燥が難しくなることによる汚れの残存や表面処理のムラといった外観不良を無くすことは困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、表面上に、少なくとも２つの異なる方向それぞれに複数の光学的構造体が配置され、そのそれぞれの方向において複数の光学的構造体が０．１ｍｍ未満の間隔をもって配置されるように光学シートを形成する光学シート用の金型について、均一な外観品質を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
課題を解決するために、請求項１に係る発明は、表面上に、少なくとも２つの異なる方向それぞれに複数の光学的構造体が配置され、かつそのそれぞれの方向において前記複数の光学的構造体が０．１ｍｍ未満の間隔をもって配置されるように光学シートを形成する光学シート用の金型であって、円筒形状をなし、その外周面に前記光学的構造体を形成するための光学的構造体形成部が形成され、かつビッカース硬度が５００Ｈｖ以上から６００Ｈｖ以下の範囲とされて形成されており、前記複数の光学的構造体は、前記光学シートの表面に前記外周面が押し付けられて前記光学的構造体形成部が転写されることにより形成されることを特徴とする光学シート用の金型である。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１の記載において、直交する２つの方向それぞれに配置される複数の光学的構造体を光学シートの表面上に形成するものであり、前記光学的構造体形成部は、前記外周面に形成された複数の突起であり、前記複数の突起は、前記外周面を平面に展開したならば、第１の方向に平行な複数の溝と、前記第１の方向に対して直交する第２の方向に平行な複数の溝とにより区画されることにより形成されるものであり、かつ互いが０．１ｍｍ未満の間隔をなしていることを特徴とする光学シート用の金型である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ビッカース硬度が５００Ｈｖ以上から６００Ｈｖ以下の範囲とされた光学シート用の金型を用いることで、耐摩耗性が向上し、クロムメッキ等の表面処理を省略することが可能となり、均一な外観品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】光学シートの形状を示す斜視図である。
【図２】本実施形態の光学シート用金型を示す図である。
【図３】押し出し機（製造装置）の構成を示す図である。
【図４】実施例の条件等を示す図である。
【図５】実施例で使用した表示装置の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（光学シートの形状）
先ず、本実施形態である光学シート用金型を説明する前に、光学シート用金型により作製される光学シートを説明する。
図１は、その光学シート１の形状を示す斜視図である。
図１に示すように、光学シート１は、光透過性の有る樹脂により形成されており、平板形状の基材２の一面に一体的に規則的に光学的構造体３，４が形成されている。
【００１５】
光学的構造体３，４は、それぞれ所定のピッチＰ１、Ｐ２（Ｐ１、Ｐ２＜０．１ｍｍ）をもって周期的に基材２の表面に配置されている。そして、光学的構造体３と光学的構造体４とは、２つの異なる方向（直交する方向）それぞれに配置されている。
ここで、光学的構造体３，４はともにプリズムであり、このような光学的構造体３，４が異なる２つの方向に配置されることで、基材２上には、配列方向が互いに交差するプリズム群が形成されている。すなわち、基材２上には、入射光に対して光学特性が異なるプリズム群が形成されている。
【００１６】
（光学シート用金型）
次に、本実施形態である光学シート用金型を説明する。
図２は、光学シート用金型１０を示す図である。
図２に示すように、光学シート用金型１０は、略円筒形状をなし、その外周面１１に光学的構造体を形成するための光学的構造体形成部１２が形成されている。そして、光学シート用金型１０は、ビッカース硬度が５００Ｈｖ以上から６００Ｈｖ以下の範囲とされて形成されている。
【００１７】
具体的には、光学的構造体形成部１２は、外周面１１に形成された複数の突起からなり、複数の突起は、前述のような複数の光学的構造体３，４が配置されている光学シート１の表面形状に対応した形状をなしている。詳しくは、複数の突起は、外周面１１を平面に展開したならば、第１の方向に平行な複数の溝１３ａと、第１の方向に対して直交する第２の方向に平行な複数の溝１３ｂとにより区画されることにより形成されており、それぞれが略四角錐の形状をなしている。
【００１８】
ここで、第１の方向と第２の方向とは直交しており、第１の方向は、円筒形状の金型１０の周方向に対応するものとなり、第２の方向は、金型１０の軸方向に対応するものとなる。また、複数の突起間の間隔は、第１の方向及び第２の方向において、ともに前記所定のピッチＰ１、Ｐ２に対応して、０．１ｍｍ未満である。
【００１９】
（光学シート用金型の作製方法）
次に、光学シート用金型１０の作製方法を説明する。
精密切削機に、表面が未加工の金型形成ロール（光学シート用金型１０）を取り付けるとともに、ダイヤモンドバイトを上向きに取り付ける。ここで、ダイヤモンドバイトは、前記第１の方向に平行な溝１３ａを形成可能な形状の先端を有する。
これにより、金型形成ロールを高速回転させて、その金型形成ロールの表面をダイヤモンドバイトで切り込むことにより、金型形成ロールの円周方向に溝１３ａを形成する。そして、ダイヤモンドバイトを金型形成ロールの軸方向に所定のピッチで移動させていきつつ、金型形成ロールの表面をダイヤモンドバイトで切り込むことにより、金型形成ロールの円周方向に延びる溝１３ａを、金型形成ロールの軸方向に複数形成することができる。
【００２０】
また、精密切削機に、前記第２の方向に平行な溝１３ｂを形成可能な形状の先端を有するダイヤモンドバイトを横向き取り付け、回転させていない金型形成ロールの表面をそのダイヤモンドバイトで切り込むことにより、金型形成ロールの軸方向に平行な溝１３ｂを形成する。そして、金型形成ロールを所定の角度に回転させていきつつ、金型形成ロールの表面をそのダイヤモンドバイトで切り込むことにより、金型形成ロールの軸方向に平行に延びる溝１３ｂを、金型形成ロールの周方向に複数形成することができる。
【００２１】
（光学シート用金型を用いた光学シートの作製方法）
次に、光学シート用金型１０を用いた光学シートの作製方法を説明する。
図３は、その光学シートの作製方法を実現する押し出し機（製造装置）２０の構成を示す図である。
図３に示すように、押し出し機２０は、前述の光学シート用金型の作製方法により作製された金型形成ロール（光学シート用金型１０）が装着されており、押出法により光学シートを作製するように構成されている。
【００２２】
すなわち、押し出し機２０では、ダイ２１内において溶融された光透過性の有る樹脂をダイ２１からシート状に押し出し、冷却固化する前に、金型形成ロール（光学シート用金型１０）と金型押圧ロール２２とで挟持して押し出すことで、シート状樹脂からなる光学シート材料３０を成形する。
これにより、金型形成ロール（光学シート用金型１０）の外周面に形成された複数の突起が光学シート材料３０の表面に転写されて、光学的構造体３，４を有する光学シート１を形成することができる。
【００２３】
（作用、効果等）
前述のように、光学シート用金型１０は、ビッカース硬度が５００Ｈｖ以上から６００Ｈｖ以下の範囲とされている。
これにより、表面上に、少なくとも２つの異なる方向それぞれに複数の光学的構造体３，４が配置され、そのそれぞれの方向において複数の光学的構造体３，４が０．１ｍｍ未満の間隔をもって配置されるように光学シートを形成する場合でも、光学シート用金型１０は、耐摩耗性が向上していることで、クロムメッキ等の表面処理を省略することが可能となり、均一な外観品質を得ることができるものとなる。
【００２４】
（実施形態の変形例）
本実施形態では、光学的構造体３，４は、２つの異なる方向に沿って配置されることに限定されるものではない。すなわち、光学的構造体を、３つ以上の異なる方向に沿って配置されるものとすることもできる。この場合には、光学シート用金型の外周面形状（光学的構造体形成部１２の形状）もそのような光学的構造体を形成することができるような形状になる。
【００２５】
また、本実施形態では、光学的構造体３，４は、プリズムに限定されるものではない。すなわち、光学的構造体３，４は、断面略三角形状の光学素子に限定されるものではなく、シリンドリカルレンズのような他の断面形状を有する光学素子であってもよい。この場合には、光学シート用金型の外周面形状（光学的構造体形成部１２の形状）もそのような光学的構造体を形成することができるような形状になる。
【００２６】
また、本実施形態では、光学的構造体は、プリズムのような長尺の光学素子に限定されるものではなく、マイクロレンズのような微小な光学素子（光学的構造体）が複数配置されることで構成されていてもよい。すなわち、前述のような光学的構造体（プリズム）３，４が延在した方向においても、複数の微小な光学素子が互いに０．１ｍｍ未満に配置されることになる。この場合には、光学シート用金型の外周面形状（光学的構造体形成部１２の形状）もそのような光学的構造体を形成することができるような形状になる。
【００２７】
また、本実施形態では、光学シート１の作製方法は、押出法に限定されるものではない。例えば、光学シート用金型と透光性基材との隙間に紫外線硬化型樹脂を充填、押圧し、且つ紫外線を基材側より照射し、剥離することで光学シート１を作製することもできる。
【実施例】
【００２８】
（１）光学シート用金型の作製及び光学シートの作製
（１−１）機械加工工程
機械加工工程では、前述の光学シート用金型の作製方法と同様な方法により、金型形成ロール（光学シート用金型）を加工している。すなわち、金型形成ロールを作製するための、表面が未加工の各金型形成ロールを、精密切削機にて高速回転させて、その金型形成ロールの表面を上向きのダイヤモンドバイトで切り込むことにより、金型形成ロールの円周方向に延びる溝を形成する。そして、回転させていない金型形成ロールの表面を横向きダイヤモンドバイトで切り込むことにより、金型形成ロールの軸方向に平行な溝を形成する。
【００２９】
そして、このような光学シート用金型に対する加工や光学シート用金型の材料、製造方法を変更することで、図４に示すような条件の実施例１乃至８の光学シート用金型を作製した。
ここで、全ての実施例において、金型形成ロールの円周方向に延びる溝を形成するためのダイヤモンドバイトの先端の角度、及び金型形成ロールの軸方向に平行な溝を形成するためのダイヤモンドバイトの先端の角度、すなわち、金型形成ロールの円周方向に延びる溝がなす角度相当、及び金型形成ロールの軸方向に平行に延びる溝がなす角度相当を、ともに９０°とした。
【００３０】
そして、金型形成ロールの円周方向に延びる各溝の間のピッチ（図１に示すピッチＰ１相当）と金型形成ロールの軸方向に平行に延びる各溝の間のピッチ（図１に示すピッチＰ２相当）とを同じ値にした。ここで、実施例１乃至６では、そのピッチを０．０５ｍｍ（深さは０．０２５ｍｍ）とした。また、実施例７では、そのピッチを０．０８（深さは０．０４ｍｍ）とした。また、実施例８では、そのピッチを０．１ｍｍ（深さは０．０５ｍｍ）とした。
【００３１】
（１−２）クロムメッキ工程
クロムメッキ工程では、実施例６乃至８に対応する金型形成ロールについて、クロムメッキによる表面処理を行った。そして、クロムメッキ後、メッキ液を洗浄するため、金型形成ロールの水洗浄を実施した。
以上のようにして、実施例１乃至８の金型形成ロール（光学シート用金型）を作製した。
【００３２】
（１−３）シート成形工程
シート成形工程では、前述の光学シートの作製方法と同様な方法により、光学シートを作製した。すなわち、図３に示すように、押し出し機２０には、光学シート用金型１０が金型形成ロールとして装着されており、押出法により光学シートを作製した。ここで、押し出し機２０では、ダイ２１内において帝人化成（株）製の熱可塑性ポリカーボネート樹脂を配合して溶融し、その溶融した樹脂をダイ２１からシート状に押し出し、冷却固化する前に、さらに金型形成ロール（光学シート用金型）と金型押圧ロール２２とで挟持して押し出して、シート状に成形した。これにより、金型形成ロール（光学シート用金型）の外周面に形成された複数の突起を光学シート材料３０の表面に転写して、光学的構造体を有する光学シート１を形成した。
なお、光学シートの作製方法は、押出法に限ったものではなく、光学シート用金型と透光性基材との隙間に紫外線硬化型樹脂を充填、押圧し、且つ紫外線を基材側より照射し、剥離することで光学シートを作製しても良い。
【００３３】
（２）光学シート等の評価
光学シートの評価では、実施例１乃至８の金型形成ロールを用いて作製した光学シートを表示装置に組み込むことで、目視によりシート表面のムラや欠陥の様子を観察した。
図５は、表示装置の構成を示す側面図である。
図５に示すように、表示装置４０は、バックライトユニット５０と、画像表示素子としての液晶パネル（液晶表示素子）６０とを有する。
【００３４】
バックライトユニット５０は、ランプハウス７０、拡散板５１、及び光学シート１を有する。ランプハウス７０は、所定の間隔で配列された冷陰極管（ＣＣＦＴ）からなる複数の光源７１と、光源７１の背面に配設されていて背面側の出射光を反射させる反射板７２とを有する。拡散板５１は、光源７１の光照射方向前方側に配置されており、光源７１から進入する光を拡散する光拡散層として機能する。
【００３５】
液晶パネル６０は、偏光板６１，６２間に液晶素子６３が挟持されて構成されている。拡散板５１と液晶パネル６０との間には、拡散板５１を透過する光を集光及び拡散する光学シート１が配設されている。
このような構成からなる表示装置４０における光学シート１を、実施例１乃至８の金型形成ロールを用いて作製した光学シートに置き換えて、目視によりシート表面のムラや欠陥の様子を観察した。
【００３６】
この結果、実施例６、７の場合、クロムメッキ工程におけるクロムメッキ後の水洗浄において、乾燥ムラが発生し不良となった。しかし、実施例８の場合、クロムメッキ工程では、形成された形状の周期的なピッチが大きく、水の乾燥が容易であるため、良好な外観を得ることが出来た。しかし、実施例８の場合、ピッチが０．１ｍｍ以上と大きいため、一般的な光学シートとして使用が難しいという問題がある。
【００３７】
また、実施例１乃至４、６、７の場合、機械加工工程において、良好な所望の加工形状を得ることが出来た。また、実施例５の場合、ビッカース硬度が高いため、機械加工工程においてダイヤモンドバイトの欠けが発生し、不良となった。
また、実施例１の場合、シート成形工程において、金型の表面が磨耗してしまい不良となった。また、実施例２乃至８の場合、シート成形工程における問題は無かった。また、実施例５の場合、機械加工工程での不良が、実施例６及び７の場合、クロムメッキ工程での不良が、光学シートに転写され不良となった。
【００３８】
以上の通りであり、交差された周期性のある光学的構造体のピッチが０．１ｍｍ未満の場合、金型のビッカース硬度を５００Ｈｖ以上から６００Ｈｖ以下の範囲に設定することで、クロムメッキ等の表面処理を省略することが可能となり、それに伴いクロムメッキ工程で発生していた不良を解決することができ、欠陥の無い一様な外観である光学シート用の金型を作製できるようになった。
【符号の説明】
【００３９】
１  光学シート、３，４  光学的構造体、１０  光学シート用金型、１２  光学的構造体形成部、１３ａ，１３ｂ  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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