JP2023017428A - 光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、及び情報機器 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトユニットにおいて輝度均一性を維持しながら低電力でも高輝度な画面を実現する。
【解決手段】光学シート積層体１００は、バックライトユニット４０において光源４２とプリズムシート４４との間に組み込まれる。光学シート積層体１００は、一面に略逆四角錐状の複数の凹部２２が設けられた複数の光拡散シート４３を備える。プリズムシート４４に最も近い第１光拡散シート４３Ａにおいて、凹部２２は出光面２１ａに配置される。第１光拡散シート４３Ａを除く複数の光拡散シート４３のうち少なくとも１つの第２光拡散シート４３Ｂにおいて、凹部２２は入光面２１ｂに配置される。第１光拡散シート４３Ａにおける拡散剤の含有率は、０質量％以上２質量％以下である。
【選択図】図２

Description

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、及び情報機器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、光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、複数枚の光拡散シートを重ねて用いることによって、輝度均一性を向上させている。

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。

ところが、一般的に輝度が向上するバックライト構成では、輝度均一性が低下する傾向がある。言い換えると、輝度と輝度均一性との間にはトレードオフの関係がある。

本開示は、バックライトユニットにおいて輝度均一性を維持しながら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、表示画面の背面側に複数の光源が分散して設けられた液晶表示装置において前記複数の光源とプリズムシートとの間に組み込まれる。本開示に係る光学シート積層体は、一面に略逆四角錐状の複数の凹部が設けられた複数の光拡散シートを備える。前記複数の光拡散シートのうち前記プリズムシートに最も近い第１光拡散シートにおいて、前記複数の凹部は出光面に配置される。前記第１光拡散シートを除く前記複数の光拡散シートのうち少なくとも１つの第２光拡散シートにおいて、前記複数の凹部は入光面に配置される。前記第１光拡散シートにおける拡散剤の含有率は、０質量％以上２質量％以下である。

本開示に係る光学シート積層体によると、一面に略逆四角錐状の複数の凹部が設けられた光拡散シート（以下、ピラミッドシートということもある）を複数枚重ねて用いることにより、輝度均一性を向上させることができる。また、プリズムシートに最も近い第１光拡散シートにおいて、略逆四角錐状の凹部が出光面に配置されるため、当該凹部が入光面に配置される場合と比べて、出光光をプリズムシートの方へ収束させやすくなる。さらに、第１光拡散シートにおける拡散剤の含有率を２質量％以下に抑制することによって、第１光拡散シートの出光光の収束性が向上するので、低電力でも輝度を増大させることができる。

従って、本開示に係る光学シート積層体をバックライトユニットに用いることによって、輝度均一性を維持しながら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、前記第２光拡散シートが、前記第１光拡散シートよりも厚いと、以下のような効果が得られる。すなわち、略逆四角錐状の凹部が入光面に配置された第２光拡散シートの厚さを厚くすると、入光面の凹部で拡散されて第２光拡散シート内を斜め方向に進む光の光路が長くなる。このため、入光面に平行な方向における光の拡散距離が長くなるので、光拡散性が増大して、輝度均一性がより一層向上する。また、第１光拡散シートを第２光拡散シートよりも薄くすることによって、光学シート積層体全体としての厚さを抑制して、バックライトユニットつまり液晶表示装置の薄型化を図ることもできる。

本開示に係るバックライトユニットは、前記液晶表示装置に組み込まれ、前記複数の光源から発せられた光を前記表示画面側に導くバックライトユニットであって、前記複数の光源と前記プリズムシートとの間に、前述の本開示に係る光学シート積層体を備える。

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、輝度均一性を維持しながら低電力でも高輝度な画面を実現できる。

本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記複数の光源は、前記光学シート積層体から見て前記プリズムシート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、光学シート積層体を構成する光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、輝度均一性がより一層向上する。

本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記複数の光源と前記光学シート積層体との間の距離は、２ｍｍ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、輝度均一性を維持しながら低電力でも高輝度な画面を実現できる。

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、輝度均一性を維持しながら低電力でも高輝度な画面を実現できる。

本開示によると、バックライトユニットにおいて輝度均一性を維持しながら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光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光拡散シートの斜視図である。 比較例１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。 比較例２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。 実施例及び各比較例に係る光学シート積層体における輝度と輝度均一性との関係を調べた結果を示す図である。

（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、及び情報機器について、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光源４２と、複数の光源４２の上側に設けられた光学シート積層体１００と、光学シート積層体１００の上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、光源４２として、例えば青色光源を用いてもよい。この場合、図２に示すように、光学シート積層体１００とプリズムシート４４及び４５との間に色変換シート４６を設けてもよい。或いは、光源４２として、例えば白色光源を用いてもよい。この場合、色変換シート４６は設けなくてもよい。光学シート積層体１００は、一面に略逆四角錐状の複数の凹部２２が設けられた光拡散シート４３を例えば３枚積層して構成されてもよい。或いは、光拡散シート４３を２枚又は４枚以上積層して光学シート積層体１００を構成してもよい。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。光学シート積層体１００を構成する各光拡散シート４３や、プリズムシート４４及び４５等は、フィルム状であってもよいし、或いは、プレート（板）状であってもよい。これらの光学シートは、バックライトユニット４０の枠体（図示省略）内に、接着剤を使わずに自重によって積層されてもよい。

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。

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。光源４２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。光源４２としてＬＥＤ素子を用いる場合、複数の数ｍｍ角のＬＥＤチップを一定の間隔をもって反射シート４１上に配置してもよい。光源４２となる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。光源４２の配置数も特に限定されないが、複数の光源４２を分散配置する場合は、反射シート４１上に規則的に配置することが好ましい。規則的に配置するとは、一定の法則性をもって配置することを意味し、例えば、光源４２を等間隔で配置する場合が該当する。等間隔で光源４２を配置する場合、隣り合う２つの光源４２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。光源４２として、青色光源を用いる場合、当該青色光源は、例えばＣＩＥ１９３１の色度座標においてｘ＜０．２４、ｙ＜０．１８の光を発してもよい。光源４２として、白色光源を用いる場合、当該白色光源は、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、例えばＣＩＥ１９３１の色度座標において０．２４＜ｘ＜０．４２、０．１８＜ｙ＜０．４８の光を発してもよい。

光学シート積層体１００を構成する複数の光拡散シート４３のうち、下側プリズムシート４４に最も近い第１光拡散シート４３Ａにおいては、複数の凹部２２は出光面２１ａに配置される。第１光拡散シート４３Ａを除く複数の光拡散シート４３のうち、少なくとも１つの第２光拡散シート４３Ｂにおいて、複数の凹部２２は入光面２１ｂに配置される。本実施形態では、第１光拡散シート４３Ａ以外の２枚の光拡散シート４３はいずれも、入光面２１ｂに凹部２２が配置された第２光拡散シート４３Ｂとした。しかし、これに代えて、光源４２側から１層目又は２層目の光拡散シート４３のいずれか一方のみを第２光拡散シート４３Ｂとし、他方を、出光面２１ａに凹部２２が配置された第１光拡散シート４３Ａとしてもよい。

光拡散シート４３Ａ、４３Ｂはそれぞれ、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、基材層２１を有する。光拡散シート４３Ａ、４３Ｂは、光出射面２１ａと、光入射面２１ｂとを有する。すなわち、光拡散シート４３Ａ、４３Ｂは、光入射面２１ｂを光源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。第１光拡散シート４３Ａの基材層２１に拡散剤を添加する場合、拡散剤の含有率は、０質量％以上２質量％以下としてもよい。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。

光拡散シート４３Ａ、４３Ｂ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。光拡散シート４３Ａ、４３Ｂ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。光拡散シート４３Ａ、４３Ｂの厚さが０．１ｍｍ以上であると、輝度均一性が向上する。

第１光拡散シート４３Ａの出光面２１ａ、及び第２光拡散シート４３Ｂの入光面２１ｂ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、光拡散シート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（光拡散シート４３の配置面に平行な方向に沿った距離）のことである。

第１光拡散シート４３Ａの入光面２１ｂ、及び第２光拡散シート４３Ｂの出光面２１ａは、例えばマット面、平坦面（鏡面）又はエンボス加工面であってもよい。また、第２光拡散シート４３Ｂの出光面２１ａには、例えば略逆四角錐状（逆ピラミッド状）等の複数の凹部が設けられてもよい。光拡散シート４３Ａ、４３Ｂは、一面に凹凸形状（凹部２２）を持つ基材層２１の１層構造で構成してもよい。光拡散シート４３Ａ、４３Ｂ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。光拡散シート４３Ａ、４３Ｂ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。光拡散シート４３Ａ、４３Ｂ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光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、光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、所望の凹凸形状を光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層構造の光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層構造の光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層構造の光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、以下のように光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ることによって、凹凸形状を表面に持つ光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、第１光拡散シート４３Ａ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４４及び４５における突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂ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。

色変換シート４６は、例えば青色光源である光源４２からの光を、任意の色（例えば緑色や赤色）の波長をピーク波長とする光に変換する波長変換シートである。色変換シート４６は、例えば、波長４５０ｎｍの青色光を、波長５４０ｎｍの緑色光と波長６５０ｎｍの赤色光に変換する。この場合、波長４５０ｎｍの青色光を発する光源４２を用いると、色変換シート４６によって青色光が部分的に緑色光と赤色光に変換されるので、色変換シート４６を透過した光は白色光になる。色変換シート４６としては、例えば、ＱＤ（量子ドット）シートや蛍光シート等を用いてもよい。

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）に上用光拡散シートをさらに設けてもよい。上用光拡散シートは、上側プリズムシート４５側から入射される光線を若干程度拡散させてプリズムシート４４及び４５における突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの形状等に起因する輝度ムラを抑制する。上用光拡散シートは、上側プリズムシート４５の表面に直接積層されてもよい。上用光拡散シートの厚さは、特に限定されないが、例えば、５０μｍ以上３ｍｍ以下であってもよい。上用光拡散シートの厚さが３ｍｍを超えると、液晶ディスプレイの薄型化の達成が難しくなる一方、上用光拡散シートの厚さが５０μｍを下回ると、十分な光拡散効果を得ることが難しくなる。上用光拡散シートは、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。上用光拡散シートとしては、例えば、ＰＥＴフィルムの少なくとも一面にＵＶ硬化型アクリル系樹脂を用いて凹凸形状をつけたものを用いてもよい。

また、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。

＜実施形態の特徴＞
本実施形態の光学シート積層体１００は、表示画面５０ａの背面側に複数の光源４２が分散して設けられた液晶表示装置５０のバックライトユニット４０において光源４２とプリズムシート４４及び４５との間に組み込まれる。本実施形態の光学シート積層体１００は、一面に略逆四角錐状の複数の凹部２２が設けられた複数の光拡散シート４３を備える。複数の光拡散シート４３のうちプリズムシート４４及び４５に最も近い第１光拡散シート４３Ａにおいて、複数の凹部２２は出光面２１ａに配置される。第１光拡散シート４３Ａを除く複数の光拡散シート４３のうち少なくとも１つの第２光拡散シート４３Ｂにおいて、複数の凹部２２は入光面２１ｂに配置される。第１光拡散シート４３Ａにおける拡散剤の含有率は、０質量％以上２質量％以下である。

本実施形態の光学シート積層体１００によると、一面に略逆四角錐状の複数の凹部２２が設けられた光拡散シート（以下、ピラミッドシートということもある）４３を複数枚重ねて用いることにより、輝度均一性を向上させることができる。また、プリズムシート４４及び４５に最も近い第１光拡散シート４３Ａにおいて、略逆四角錐状の凹部２２が出光面２１ａに配置されるため、当該凹部２２が入光面２１ｂに配置される場合と比べて、出光光をプリズムシート４４及び４５の方へ収束させやすくなる。さらに、第１光拡散シート４３Ａにおける拡散剤の含有率を２質量％以下に抑制することにより、第１光拡散シート４３Ａの出光光の収束性が向上するので、低電力でも輝度を増大させることができる。

従って、本実施形態の光学シート積層体１００をバックライトユニット４０に用いることにより、輝度均一性を維持しながら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、第２光拡散シート４３Ｂが、第１光拡散シート４３Ａよりも厚いと、以下のような効果が得られる。すなわち、略逆四角錐状の凹部２２が入光面２１ｂに配置された第２光拡散シート４３Ｂの厚さを厚くすると、入光面２１の凹部２２で拡散されて第２光拡散シート４３Ｂ内を斜め方向に進む光の光路が長くなる。このため、入光面２１ｂに平行な方向における光の拡散距離が長くなるので、光拡散性が増大して、輝度均一性がより一層向上する。また、第１光拡散シート４３Ａを第２光拡散シート４３Ｂよりも薄くすることによって、光学シート積層体１００全体としての厚さを抑制して、バックライトユニット４０つまり液晶表示装置５０の薄型化を図ることもできる。

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、光源４２から発せられた光を表示画面５０ａ側に導く。本実施形態のバックライトユニット４０は、光源４２とプリズムシート４４及び４５との間に、本実施形態の光学シート積層体１００を備える。

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、輝度均一性を維持しながら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、光源４２は、光学シート積層体１００から見てプリズムシート４４及び４５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、光学シート積層体１００を構成する光拡散シート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、光源４２と光学シート積層体１００との間の距離が２ｍｍ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、光源４２と光学シート積層体１００との距離を、より好ましくは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、本実施形態のバックライトユニット４０によって、輝度均一性を維持しながら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は、一面に略逆四角錐状の複数の凹部２２が設けられた光拡散シート（ピラミッドシート）４３を３枚重ねて構成した。具体的には、下記の表１に示すように、上層（下側プリズムシート４４に最も近い層）に、凹部２２が設けられた面（ピラミッド面）が出光面２１ａである厚さ１６０μｍの第１光拡散シート４３Ａを配置し、下層及び中層に、ピラミッド面が入光面２１ｂである厚さ２２０μｍの２枚の第２光拡散シート４３Ｂを配置して、実施例の光学シート積層体１００を構成した。第１光拡散シート４３Ａにおける凹部（逆ピラミッド）２２の配列ピッチ及び頂角はそれぞれ１００μｍ及び９０°とし、第２光拡散シート４３Ｂにおける凹部（逆ピラミッド）２２の配列ピッチ及び頂角はそれぞれ１８０μｍ及び８０°とした。また、実施例の光学シート積層体１００として、第１光拡散シート４３Ａにおける拡散剤の含有率を０質量％から８質量％まで段階的に変化させた（具体的には０質量％、０．２質量％、０．４質量％、０．８質量％、２質量％、４質量％、８質量％に設定した）複数種類のサンプルを用意した。ここで、拡散剤の含有率とは、第１光拡散シート４３Ａの全体重量に対する拡散剤の重量の比率である。尚、２枚の第２光拡散シート４３Ｂには拡散剤を添加しなかった。

実施例において、光拡散シート４３Ａ及び４３Ｂはそれぞれ、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、逆ピラミッド形状の凹部２２が２次元配列された単層構造で形成した。また、第１光拡散シート４３Ａの入光面２１ｂ、及び第２光拡散シート４３Ｂの出光面２１ａはそれぞれマット面に加工した。また、第１光拡散シート４３Ａに添加する拡散剤としては、平均粒径２μｍのシリコーンビーズを用いた。

以上に説明した実施例の光学シート積層体１００を、図２に示すバックライトユニット４０に組み込み、トプコンテクノハウス社の２Ｄ分光放射計ＳＲ－５０００ＨＳを使用して輝度測定を行った。複数の光源４２としては、２．８ｍｍピッチで青色ＬＥＤをアレイ状に配列したものを用いた。輝度測定においては、輝度ムラ測定器で４０ｍｍ角の範囲の２次元輝度分布を取得し、全体の輝度バランスの補正を行った上で、輝度の平均値及び標準偏差を算出し、「輝度＝平均値」、「輝度均一性＝平均値／標準偏差」と定義し、輝度及び輝度均一性を算出した。

また、表１に示す比較例１、２の光学シート積層体１００をそれぞれ、図５、図６に示すバックライトユニット４０に組み込み、実施例と同様の輝度測定を行った。具体的には、上層に、ピラミッド面が入光面２１ｂである厚さ２２０μｍの第３光拡散シート４３Ｃを配置し、下層及び中層に、ピラミッド面が入光面２１ｂである厚さ１９０μｍの２枚の第２光拡散シート４３Ｂを配置して、比較例１の光学シート積層体１００を構成した。また、上層に、ピラミッド面が入光面２１ｂである厚さ１６０μｍの第４光拡散シート４３Ｄを配置し、下層及び中層に、ピラミッド面が入光面２１ｂである厚さ２１０μｍの２枚の第２光拡散シート４３Ｂを配置して、比較例２の光学シート積層体１００を構成した。

尚、第３光拡散シート４３Ｃ（比較例１）及び第４光拡散シート４３Ｄ（比較例２）のそれぞれにおける凹部（逆ピラミッド）２２の配列ピッチ及び頂角はそれぞれ１００μｍ及び９０°とした。また、比較例１については第３光拡散シート４３Ｃにおける拡散剤の含有率を０．８質量％とした一方、比較例２については第４光拡散シート４３Ｄにおける拡散剤の含有率を０質量％から８質量％まで段階的に変化させた（具体的には０質量％、０．２質量％、０．４質量％、０．８質量％、２質量％、４質量％、８質量％に設定した）複数種類のサンプルを用意した。

また、比較例１、２において、第３光拡散シート４３Ｃ及び第４光拡散シート４３Ｄはそれぞれ、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、逆ピラミッド形状の凹部２２が２次元配列された単層構造で形成した。また、第３光拡散シート４３Ｃ及び第４光拡散シート４３Ｄのそれぞれの入光面２１ｂはマット面に加工した。また、第３光拡散シート４３Ｃ及び第４光拡散シート４３Ｄに添加する拡散剤としては、平均粒径２μｍのシリコーンビーズを用いた。

図７は、以上に説明した実施例及び比較例１、２に係る光学シート積層体１００における輝度と輝度均一性との関係を調べた結果を示す図である。尚、図中に示す数値は、上層の光拡散シートの重量を１とした場合における当該シート中の拡散剤の含有率を表している。また、輝度は、比較例１の輝度を１としたときの相対輝度で表している。

図７に示すように、実施例の光学シート積層体１００では、出光面２１ａをピラミッド面として上層に配置された第１光拡散シート４３Ａにおける拡散剤の含有率が０質量％（０）以上２質量％（０．０２）以下の範囲において、比較例１と比べて、輝度均一性を同程度に維持しながら、輝度を３％以上増大させることができた。

一方、比較例２の光学シート積層体１００では、入光面２１ｂをピラミッド面として上層に配置された第４光拡散シート４３Ｄにおける拡散剤の含有率が０質量％（０）以上２質量％（０．０２）以下の範囲において、比較例１と比べて、輝度均一性を同程度に維持できる一方、輝度の増大は３％未満であった。

（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、光学シート積層体１００に含まれる光拡散シート４３Ａ、４３Ｂの一面に設ける凹部２２の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逆多角錐形状、例えば逆三角錐や逆六角錐としてもよい。また、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。

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 出光面
２１ｂ 入光面
２２ 凹部
４０ バックライトユニット
４１ 反射シート
４２ 光源
４３（４３Ａ、４３Ｂ） 光拡散シート
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
４６ 色変換シート
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 (7)

1. 表示画面の背面側に複数の光源が分散して設けられた液晶表示装置において前記複数の光源とプリズムシートとの間に組み込まれる光学シート積層体であって、
   一面に略逆四角錐状の複数の凹部が設けられた複数の光拡散シートを備え、
   前記複数の光拡散シートのうち前記プリズムシートに最も近い第１光拡散シートにおいて、前記複数の凹部は出光面に配置され、
   前記第１光拡散シートを除く前記複数の光拡散シートのうち少なくとも１つの第２光拡散シートにおいて、前記複数の凹部は入光面に配置され、
   前記第１光拡散シートにおける拡散剤の含有率は、０質量％以上２質量％以下である
   光学シート積層体。
2. 前記第２光拡散シートは、前記第１光拡散シートよりも厚い
   請求項１に記載の光学シート積層体。
3. 前記液晶表示装置に組み込まれ、前記複数の光源から発せられた光を前記表示画面側に導くバックライトユニットであって、
   前記複数の光源と前記プリズムシートとの間に、請求項１又は２に記載の光学シート積層体を備える
   バックライトユニット。
4. 前記複数の光源は、前記光学シート積層体から見て前記プリズムシート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. 前記複数の光源と前記光学シート積層体との間の距離は、２ｍｍ以下である
   請求項３又は４に記載のバックライトユニット。
6. 請求項３～５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。
7. 請求項６に記載の液晶表示装置を備える情報機器。

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