JP2011206934A - 光学的機能を備えたプラスチックシートを加工するためのロール金型、該ロール金型を用いた光学シートの製造方法、該製造方法により得られる光学シート、該光学シートを用いた液晶表示装置のバックライトユニット、および液晶表示装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】エッジライト型バックライト、あるいは直下型バックライトを用いた液晶表示装置において、光学シートの使用枚数の削減下でも、正面輝度が高く、輝度ムラが低減でき、高輝度視野角範囲が個別に調整可能な光学シートを効率よく得るための加工用成形ロール金型、光学シート、該シートの製造法、該シートを用いたバックライトおよび表示装置の提供。
【解決手段】シリンダ基材上に金属からなる加工層４を備え、該加工層４には互いに交差する2つ以上の方向に延在する畝状に反復配列した凹溝群を有し、うち１つの凹溝群の深さが他の凹溝群の深さよりも深く、しかもその延在方向が該シリンダの回転方向に対して−６０〜６０°の角度をなすプラスチックシート加工用成形ロール金型１、該ロール金型１を用いた光学シートの製造方法、該製造方法により得られる光学シート、該光学シートを用いた液晶表示装置用バックライト、および表示装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示素子や有機ELなどのディスプレイなどの用途において、光源からの光を正面方向に集光するレンズシートとして、あるいは光源からの光を拡散させ輝度の均整化をはかる光拡散シートなどの光学的機能を備えたプラスチックシートを加工するための成形ロール金型、該プラスチックシート加工用成形ロール金型を用いた光学シートの製造方法、該製造方法により得られる光学シート、および該光学シートを用いた液晶表示装置のバックライトユニット、さらには該光学シートを用いた液晶表示装置に関する。

薄型表示装置として、ノート型パソコン、各種モニター、テレビ、インフォメーションディスプレイなどに、液晶表示装置が広く用いられており、環境負荷低減や消費電力削減の観点から、最近では表示装置のバックライト光源として、これまでの主流であった冷陰極管から発光ダイオード（LED）への置き換えが増加してきている。

光源の配置方法も表示装置の端面に配置されるエッジライト型や、表示面の背後に設置される直下型があるが、表示装置全体の薄肉化が図れるエッジライト型の普及が著しい。

しかしながら、エッジライト型は光源からの光を一旦導光板に導入し、反射パターンにより表示画面方向へ広い角度で出光させているため、出光面全体の輝度分布の均一性は比較的高いが、画面正面方向の輝度が低くなる。そのため表示画面の正面方向での輝度を上げるべく、様々な角度への出光した光を画面正面方向へ屈折、集光させるべく、表示画面の横方向に、集光シリンドリカルレンズ群が延在した光学シートと、表示画面の縦方向に集光シリンドリカルレンズ群が延在した光学シートを重ね合わせて用いられている（特許文献１参照）。しかし、この方法では画面正面方向の輝度は大幅に上昇できるものの、高輝度が維持できる水平方向あるいは垂直方向での視野角が狭められ、正面方向から少し外れただけで急に輝度が低下してしまい、表示装置の用途によっては画面品質上問題があった。

また、直下型においては点光源であるLEDを用いると、表示画像に応じて画面の領域毎にバックライト光源のオン・オフができ、画質の向上がはかれるが、LED光源からの光の指向性が強ため、面全体の輝度均一性を出すためには、光源の配置位置に対応した反射パターン付拡散板で光源イメージを低減させた後、面全体の輝度均一化をはかるための拡散シート、表示画面の正面方向での輝度を上げるための集光性シートを重ね合わせることが必要になっている（特許文献２参照）。これらのことは表示装置の薄肉化に障害となるばかりか、部材コストや組立てコストの上昇に繋がる。

一方、光学シートの使用枚数削減下でも表示画面の正面方向における輝度向上や、輝度ムラや色ムラが低減をはかるべく、エッジライト型バックライトにおいては、集光レンズの延在方向が異なる２枚の光学シート重ね合わせる代わりに、透明基材上に紫外線および／または放射線硬化型樹脂からなる逆四角錐状の凹形状を配列させた、すなわち、直交した２つの方向に延在する稜線を有する立体形状が賦型した光学シートを用いることが提案されている（特許文献３参照）。

また、三原色のLEDを光源として表示面の背後に配置した直下型バックライトにおいても、各点光源の配列方向と交差する方向に延在した２方向での稜線群をもつ立体形状を有する光学シートを用いることが提案されている（特許文献４参照）。

しかしながら、光源であるLEDからの熱による温度上昇雰囲気下においても、表示画面の品質低下に繋がる光学シートのしわやたわみを抑制するために必要な、適度の厚み（１５０μ以上）と剛性を有し、しかも該表面に微細な２つ以上の互いに交差する延在方向からなる稜線群をもつ立体形状が賦型された光学シートを、高い生産性を有する熱可塑性樹脂の押出し成形により製造する具体的な方法については知られていない。

特表平１０−５０６５００号公報 特開２００５−１１７０２３号公報 特開平８−２７１８８８号公報 特開２００９−４８９９５号公報

本発明は、従来における前記課題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明は、エッジライト型バックライト、あるいは指向性の強い光源を配置した直下型バックライトを用いた液晶表示装置において、光学シートの使用枚数の削減下でも、正面輝度が高く、しかも輝度ムラが低減でき、表示画面の水平・垂直方向視野角での高輝度範囲が個別に調整可能な光学シートの加工用成形ロール金型、該加工用成形ロール金型を用いた押出し成形による光学シートの製造法、該光学シートの製造方法により得られる光学シート、該光学シートを用いた液晶表示装置用バックライトおよび表示装置の提供を目的とする。

本発明はかかる課題を解決するものであり、発明のひとつは、プラスチックシート加工用成形ロール金型において、該シリンダ基材上に金属からなる加工層を備え、該加工層には互いに交差する2つ以上の方向に延在する畝状に反復配列した凹溝群を有し、うち１つの凹溝群の深さが、他の凹溝群の深さよりも深く、かつ、その延在方向が該シリンダの回転方向に対して−６０〜６０°の角度をなすことを特徴とする。

さらに、プラスチックシート加工用成形ロール金型において、加工層に形成されているいずれの凹溝群も、凹溝間に平坦な間隙部なく畝状に反復配列していることを特徴とする。

さらに、プラスチックシート加工用成形ロール金型において、加工層における最も深い凹溝の深さが、１０〜５００μｍであり、他の凹溝群の深さとの比が、１００：５〜１００：９５の範囲であり、かつ、各凹溝群延在方向の交差角（狭角）が、互いに４５°〜９０°であることを特徴とする。

さらに、プラスチックシート加工用成形ロール金型において、加工層における２つ以上の方向に延在する凹溝群を構成する凹溝の断面形状が、二等辺三角形、不等辺三角形、二次曲線、二次曲線と二等辺三角形または不等辺多角形の組み合わせのいずれかの形状であることを特徴とする。

さらに、プラスチックシート加工用成形型を用い、熱可塑性樹脂の押出し成形により、該プラスチック加工用成形ロール金型の加工層に形成されている凹溝群を該熱可塑性樹脂シートの少なくとも片面に反転転写させることを特徴とする。

さらに、光学シートにおいて、前記特定の製造方法により、少なくとも熱可塑性樹脂シートの片面に凹溝群を反転転写され、得られたことを特徴とする。

さらに、液晶表示装置のバックライトユニットにおいて、前記特定の光学シートを用いることを特徴とする。

さらに、液晶表示装置において、前記特定のバックライトユニットを用いることを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも１つの表面に、互いに交差する延在方向を有する２つ以上微細なの稜線群をもつ立体形状が賦型された光学シートの製造に際し、加工層に一つの凹溝群の深さが他の凹溝群の深さよりも深く、しかも、互いに交差する２つ以上の方向に延在する畝状に繰返し配列した凹溝群が形成されているプラスチックシート加工成形用成形ロール金型を用いることにより、該加工層の凹溝パターンが該光学シートの少なくとも１面に反転転写され、この反転転写された凹凸形状により、光学シートとしての集光性や拡散性を生じさせることができる。この際、交差する凹溝間の深さ差、交差角を特定範囲内に調整することにより、これら光学機能特性の強調方向や、さらには方向間での光学機能特性の強弱を調整できるようになる。すなわち、液晶画面の正面方向における輝度を上げつつ、画面水平方向や垂直方向での輝度の視野角依存性を一枚の光学シートで調整できるようになることになり、液晶表示装置毎に最適な集光性、拡散性を数少ない光学シートのみで達成でき、液晶表示装置の薄型化や部材コスト、組立てコストの低減効果がはかれる。

また、該ロール金型の加工層に形成されている最も深い凹溝群の延在方向が、ロール金型のシリンダの回転方向に対して−６０〜６０°の角度に配向していることにより、ロールの回転に伴い、加工層の凹溝群に溶融熱可塑性樹脂で順次充填してく際に、凹溝内の空気が、浅い方の凹溝から開放性の高い深い方の凹溝へ逐次排除されることになり、空気が樹脂と成形型の間に閉じ込められ難くなる。このとにより、所望の光学特性を有する光学シートを効率よく生産ができる。

本発明のプラスチックシート加工用成形ロール金型の概念図 本発明のプラスチックシート加工用成形ロール金型表面の凹溝パターンの概念を拡大した説明図 本発明の光学シートの光学要素が賦型された表面の概念を拡大した説明図 押出し成形による本発明の光学シートの製造方法

（図１）
１：ロール金型
２：ロール保持部
３：保持層
４：加工層
５：回転軸
（図２）
１：ダイ
２：第１ロール
３：第２ロール
Ａ：表面賦型ロール
Ｂ：巻取りロール
６：テイクオフロール

以下、本発明について具体的に説明する。
図１は、本発明のプラスチックシート加工用成形ロール金型の一実施例の外観図である。図２は、本発明のプラスチックシート加工用成形ロール金型表面の凹溝パターンの一例を示した説明図である。図３は、本発明の光学シートの光学要素が賦型された表面の一例を拡大した説明図である。図４は、押出し成形による本発明の光学シートの製造方法の一例を示した説明図である。

成形用ロール金型１は、ロール保持部２とその周囲に金属からなる保持層３があり、その外側に凹溝が設けられた加工層４が形成されている。保持層３は、充分な機械的強度と剛性が要求され、鉄またはその合金を素材とした場合は、概ね１３ｍｍ以上の肉厚にすることが好ましい。ロールの外径公差は、光学シートを製造する観点から、±０．５ｍｍ以下にすることが好ましい。光学シートとして機能を発揮させるためには、シリンダ基材上の加工層の緻密な凹溝形状を熱可塑性樹脂シート表面に反転転写する必要があり、転写過程での温度管理が重要となる。したがって、ロール温度を一定に調温するためにロール保持部を二重構造とし、内部に熱媒循環のための配管を設置することが好ましい。ロールの支持部５においては、ロールを支えるために充分な強度を得る素材と構造で構成されればよい。

ロール表面の加工層４は、緻密な凹溝を精度よく加工できることが必要であり、また、熱可塑性樹脂シート表面に凹溝群を反転転写する際、高温下での加工工程が必要なことから、銅材質やリン−ニッケル材質からなることが好ましく、加工層の厚みとしては、０．３〜３ｍｍが好ましい。

また、実際の使用に当っては、成形型としての耐久性、生産性を維持するため、保護層６を設けることが好ましく、銅材質やリン−ニッケル材質の保護層にはクロムメッキが好適である。

加工層に、互いに交差する２つ以上の方向に延在する畝状に繰返し配列した凹溝群を形成する方法としては、精密旋盤を用い、ダイヤモンドバイトにより一つの延在方向の凹溝群を切削し、続いて、順次最初の凹溝群の延在方向と異なる延在方向の凹溝群を切削していくが、延在方向の異なる凹溝群毎に、切削形状や切削深さが異なるダイヤモンドバイトを用いてもよいし、また同一のダイヤモンドバイトで送り深さのみ変更して、各延在方向の凹溝群の深さを調整してもよい。

また、先ず精密旋盤で、互いに交差する２つ以上の方向に延在する畝状に繰返し配列した凹溝群を切削した親ダイスを作製し、続いて該親ダイスを用い、親ダイスの凹凸を反転させた反転型ダイスを作製し、この反転型ダイスをロール加工層の銅メッキ層に反転転写させ、目的の形状をもった成形用ロール加工金型を作製する方法なども採用できる。

本発明のプラスチックシート加工用成形ロール金型の加工層には、互いに交差する2つ以上の方向に延在する畝状に反復配列した凹溝群を有し、うち１つの凹溝群の深さが、他の凹溝群の深さよりも深く、しかも延在方向が該シリンダの回転方向に対して−６０〜６０°の角度をなすことを必須としており、 深さの異なる凹溝群とこれらの凹溝群の延在方向互いに異なることにより、該プラスチックシート加工用成形ロール金型を用いて、反転転写させて得られる光学シートの少なくとも一つの表面には、互いに異なる２つ以上の方向に延在した反転形状が形成されることになる。しかも、集光性や光拡散性などの光学特性発現に影響が大きい反転立体形状の表面積が延在方向毎に異なった光学要素が形成できるため、液晶表示装置のバックライトの光学シートととして用いた場合には、光学機能特性の強調方向や、さらには方向間での光学機能性の強弱を調整できるようになる。

また、最も深い凹溝群の延在方向が、該シリンダの回転方向に対して−６０〜６０°の角度をなしているため、加工層の凹溝群に溶融あるいは軟質化した熱可塑性樹脂が充填していく際に、凹溝郡内に存在していた空気の排除が円滑に行われることになり、光学シート表面への光学要素の転写度向上がはかれ、設計通りの光学特性を付与しやすくなる。

加工層のいずれの凹溝群も、凹溝間に平坦な間隙部なく畝状に反復配列していることが好ましく、このことにより該プラスチックシート加工用成形ロール金型により得られる光学シート表面には、光学要素を高密度で形成することができ、より光学性能の発現効率を高めることができる。

本発明の該プラスチックシート加工用成形ロール金型の加工層における最も深い凹溝群の深さは、５００μｍを超えると一つの凹溝群を反転転写して得られる光学要素による光学的均質性が低下し、また、１０μｍ未満になると、ロール金型による反転転写性が低下してくるため、１０〜５００μｍが好ましい。より好ましくは、１５〜３００μｍである。

また、最も深い凹溝群とその他の凹溝群の深さとの比は、１００：５未満や１００：９５以上では、本ロール金型により反転転写して得られる光学シートを、液晶表示装置のバックライトの光学シートととして用いた場合に、光学機能特性の強調方向や、方向間での光学機能性の強弱を調整することが困難になり、１００：５〜１００：９５の範囲であることが好ましい。さらに、１００：９５を超えると、すなわち、凹溝群間での深さの差が小さくなると、熱可塑性樹脂シート表面への反転転写時に、上記した最も深い凹溝群を経由した各凹溝群内の空気の排除に支障を来たすようになり、転写率が低下する恐れを生じる。

プラスチックシート加工用成形ロール金型の加工層における２つ以上の方向に延在する凹溝群を構成する凹溝の断面形状は、反転転写させて得られる光学シート表面に形成される光学要素の集光性、光拡散性などの点から、二等辺三角形、不等辺三角形、二次曲線、二次曲線と二等辺三角形または不等辺多角形の組み合わせのいずれかの形状であることが好ましく、これらの断面形状は凹溝群により異なっても、同一であってもよい。さらに同一の場合には、深さと幅の比が、同一でも異なってもよい。

本発明のプラスチックシート加工用成形ロール金型を用い、該ロール型の加工層の凹溝群パターンを熱可塑性樹脂シートの少なくとも１面に反転転写させることにより光学要素を形成させ得られる光学シートの製造方法は、押出し成形による方法が、生産性の点で特に好ましい。

押出し成形による光学シートの製造方法の一例としては、図４に示すように、押出し機のダイ（１）から押し出されたシート状溶融熱可塑性樹脂を、第１ロール（２）および第２ロール（３）の２本のロールの間隙を通過させ、圧延されたシート状溶融熱可塑性樹脂を得る工程と、前記圧延されたシート状溶融熱可塑性樹脂を、そのまま第２ロール（３）に、次いで３本目の第３ロール（４）に順に外接させて移送する工程と、続いて表面賦型されたシート状溶融熱可塑性樹脂を第３ロール（４）から、巻取りロール（５ａ、５ｂ）により剥離、移送する工程から成り立っている。

本発明のプラスチックシート加工用成形ロール金型は、第２ロール（２）、または第３ロール（３）として用いるが、該ロール金型の加工層に形成されている光学特性発現上重要な微細な凹溝群を、精度高く、高い反転転写率で光学シートを得るためには、第３ロール（３）として用いることが、特に好ましい。

第１ロール（２）は、シートの厚みを決める為の重要なロールであるので、表面加工されたロールではなく鏡面ロールが好ましく用いられる。また、線圧の影響を受け厚み精度が不十分な場合は太鼓型のクラウニングロールを用いることができる。第２ロール（３）は、本発明のロール金型以外に、平滑面を作成するための鏡面ロール、マット、エンボスなどを転写する為のエンボスロール用いることもできる。さらに、必要により、微細な凹凸形状が賦型された熱可塑性樹脂シートが、第３ロールからより円滑に剥離をさせるため、剥離ライン近傍手前に第４ロールとしてテイクオフロールを設置することがより好ましい。

本発明において、光学シートの製造に用いられる熱可塑性樹脂としては、透明なものであり且つ光学シートの主な構成要素として適度な強度を有するものであれば特に制限されない。例えば、ポリカーボネート樹脂；ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂；ポリスチレン、ポリビニルトルエン、ポリ（ｐ−メチルスチレン）などのスチレン系樹脂；ＭＳ樹脂（メチルメタクリレートとスチレンの共重合体）；ノルボルネン系樹脂；ポリアリレート樹脂；ポリエーテルスルホン樹脂；これらのうち２種以上の混合樹脂などを用いることができる。好適にはポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂またはノルボルネン系樹脂を用いる。中でもポリカーボネート樹脂は、透明性や耐熱性、加工性に優れており、且つそれらのバランスがよいので光学シート用の樹脂として特に好ましい。

本発明の光学シートを製造する際に用いる熱可塑性樹脂には、成形時における分子量の低下や色相の悪化を防止するための、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、テトラキス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４，４’−ビフェニレンジホスホナイトおよびビス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−ビフェニルホスホナイトなどのリン含有熱安定剤や、ロール金型の加工層からの離型性を改良するための、ステアリン酸モノグリセリド、ステアリン酸トリグリセリド、ソルビタンモノステアレート、ペンタエリスリトールテトラステアレートなどの脂肪酸エステル化合物で代表される離型剤などを配合することができる。

本発明の光学シートには、紫外線吸収剤・帯電防止剤・滑剤・近赤外線吸収剤を本発明の主旨を損なわない範囲で用いることができるが、特に、光源側に設定される面において、紫外線吸収剤を含む層、帯電防止剤を含む層、或いは紫外線吸収剤含有層と帯電防止剤含有層の両方が形成されていていることが好ましい。

紫外線吸収剤および帯電防止剤は従来公知のものを使用することができる。例えば紫外線吸収剤としては、サリチル酸フェニルエステル系紫外線吸収剤；ベンゾフェノン系紫外線吸収剤；トリアジン系紫外線吸収剤；ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤；環状イミノエステル型紫外線吸収剤；分子内にヒンダードフェノール構造とヒンダードアミン構造を有するハイブリッド系紫外線吸収剤；トリフェニルシアノアクリレート系紫外線吸収剤；シュウ酸アニリド系紫外線吸収剤；マロン酸エステル系紫外線吸収剤；などの低分子紫外線吸収剤や、これら低分子紫外線吸収剤が高分子に懸垂するような形で結合している高分子紫外線吸収剤（例えば、日本触媒社製のハルスハイブリッド（登録商標）など）を用いることができる。中でもトリフェニルシアノアクリレート系紫外線吸収剤；シュウ酸アニリド系紫外線吸収剤；マロン酸エステル系紫外線吸収剤が可視光線領域における光の吸収が少ない為好適である。ポリカーボネート樹脂に用いる場合はシュウ酸アニリド系紫外線吸収剤；マロン酸エステル系紫外線吸収剤が更に好適である。

帯電防止剤としては、アルキルスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸や、これらのエステル、あるいはＬｉ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ塩などの金属塩；高級アルコールのリン酸エステル類などのアニオン界面活性剤；第３級アミン、第４級アンモニウム塩、カチオン系アクリル酸エステル誘導体、カチオン系ビニルエーテル誘導体などのカチオン界面活性剤；アルキルアミン系ベタインの両性塩、カルボン酸アラニンまたはスルホン酸アラニンの両性塩、アルキルイミダゾリンの両性塩などの両性界面活性剤；脂肪酸多価アルコールエステル、アルキル（アミン）のポリオキシエチレン付加物などの非イオン界面活性剤；ポリエーテルエステルアミドやポリエステルアミドなどのポリアミドエラストマーなどを用いることができる。また、ポリビニルベンジル型カチオン樹脂やポリアクリル酸型カチオン樹脂などの導電性樹脂も帯電防止剤として用いることができる。

紫外線吸収剤および帯電防止剤の使用量は各機能に応じて適宜調整することができるが、通常、各層を構成する樹脂１００質量部に対して１〜５０質量部程度である。

これら異なる機能を有する層は、シートを構成する熱可塑性樹脂と同一の樹脂中に紫外線吸収剤や帯電防止剤を均一分散させたシートを、熱圧着や接着剤で光学シート上などに接着すればよい。或いは、紫外線吸収剤などを含むペーストを光学シート上に塗布した上で乾燥または冷却してもよい。また、シートを構成する熱可塑性樹脂と、紫外線吸収剤や帯電防止剤を配合した熱可塑性樹脂を共押出成形してもよい。これら異なる機能を有する層の厚さは各機能などに合わせて適宜調整すればよいが、通常、１〜５０μｍ程度にすることが好ましい。

光学シートの厚みは、０．１０〜１０ｍｍ程度であれば特に制限はないが、液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイの光学シートとして用いる場合、表示装置自体の軽量化や薄肉化が望まれており、シート厚さは６ｍｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは５ｍｍ以下であり、さらに好ましくは４ｍｍ以下である。

また、各種光学シートは透明樹脂のみで構成されていてもよいが、光拡散性を調整するために、光拡散性粒子の光散乱作用に基づく光拡散層を設けてもよい。光拡散層は、シート全体、ロール金型の加工層の凹溝群を反転転写により賦型された光学要素の厚さのみ、光学要素を賦型されている厚さ以外の全体、出光面表層のみ、入光面表層のみあるいは、中間層に均一、あるいはランダムに配置させてよい。

光拡散層を設ける場合の厚さは、光学シートの厚みに応じて適宜調整することができ特に制限されないが、通常は０．００１ｍｍ以上とする。０．００１ｍｍ未満であると光拡散作用が十分に発揮できない。

用いられる光拡散性粒子の材質としては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、アミノ樹脂などの熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂；ガラス；スメクタイト、カオリナイトなどの粘土化合物；シリカ、アルミナなどの無機酸化物；上記樹脂と無機化合物の複合体などが挙げられる。これらの材質のうち、（メタ）アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、シリカが特に好適である。

光拡散層の光拡散性微粒子の配合量は、形成する光拡散層の厚さ、光拡散性微粒子のサイズやシートを構成する熱可塑性樹脂との屈折率差などにより、適宜調整する必要があるが、通常は光学シートを構成する熱可塑性樹脂１００質量部に対して、好ましくは０．００５質量部以上、２０質量部以下、より好ましくは０．０１質量部以上、１０質量部以下である。使用量が０．００５質量部未満であると、光学シート全体を光拡散層とした場合でも光拡散効果が充分に発揮できない恐れがある。逆に、使用量が２０質量部を超えると、光学シートの押出成形が困難になることや、透過する光量が減少し、輝度が低下することがある。

本発明のプラスチックシート加工用成形ロール金型を用いて得られる光学シートは、特にフラットパネルディスプレイの各種光学シートに最適であり、液晶表示装置のバックライトを構成する光源からの光を拡散したり、特定の方向に集光したりするために有用である。より詳しくは、直下型バックライトにおいては、冷陰極管や線状に配置したLED列からなる線状光源や、分散配置されたLEDなどの点状光源からの光を、表示画面全体に均一な輝度となるよう配置される光拡散板や、表示画面の正面方向への輝度を高めるためのレンズシートととして、また、光源が表示装置の端面に配置されるエッジライト型バックライトにおいては、端面に配置されている光源からの光を表示画面前方に偏向させるとともに、表示画面の輝度均一化をはかる目的で設置される導光板に重ね合わせて使用され、画面正面方向での輝度向上を実現させるレンズシートに有効に使用できる。

本発明のプラスチックシート加工用成形ロール金型を用いて、直下型バックライトの光拡散板を得る場合には、光源の配置や出光特性に応じて、ロール加工層の最も深い凹溝群の深さと他の凹溝群の深さとの比、および各凹溝群延在方向の交差角（狭角）を、均一な輝度分布になるよう最適化すればよいが、特に線状光源の場合には光源の延在方向に対し、最も深い凹溝群を反転転写させて得られる凸形状の延在方向の交差角（狭角）が−３０°〜３０°に設置できるように、反転転写させることが輝度の均一化を向上させる点で特に好ましい。

また、エッジライト型バックライトの導光板上に重ね合わせるレンズシートを得る場合には、表示画面正面方向の輝度向上と、画面の水平方向と垂直方向における各々一定視野角範囲内で、正常な画像が得られるための輝度レベル確保が求められる。そのため、各表示装置の用途や仕様に合わせて、ロール加工層の最も深い凹溝群の深さと他の凹溝群の深さとの比、および各凹溝群延在方向の交差角（狭角）を最適化しなければならないが、通常の表示画面では、水平方向の方が垂直方向よりも、より広い視野角範囲で一定以上の輝度レベルの確保が求められるため、表示画面の水平方向とロール加工面の深い方の凹溝群を反転転写させて得られる凸形状の延在方向の交差角（狭角）が−３０°〜３０°に設置できるように、反転転写させることが好ましい。

本発明のプラスチックシート加工用成形ロール金型を用いて得られる光学シートを、直下型バックライトの拡散板および、またはレンズシートとして用い、液晶表示装置のバックライトユニットを形成、さらには該バックライトユニットを用いた液晶表示装置を形成する際には、本発明の光学シートの光学特性をより高めるため、公知のマイクロレンズシート、一方向のみに延在した凸形状が賦型されているレンチキュラーレンズシートやプリズムシート、光拡散シート、さらには反射偏光フィルムなどを適宜選択し組合せることが好ましい。同様に、エッジライト型バックライトの導光板上にレンズシートとして用いる場合にも、公知のマイクロレンズシート、一方向のみに延在した凸形状が賦型されているレンチキュラーレンズシートやプリズムシート、光拡散シート、さらには反射偏光フィルムなどを適宜選択し組合せることが好ましい。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
＜実施例１＞
ロール保持部２とその周囲にステンレス製からなる保持層３があり、その外側に厚さ５００μｍの銅メッキ層を形成し、精密旋盤を用い、ダイヤモンドバイトにより該銅メッキ層に、まずロールの軸方向と平行に断面形状が頂角９０°、深さ４０μｍの逆二等辺三角形の凹溝群を順次全面に隙間なく施し、続いて該凹溝群に９０°で交差する方向に、断面形状が頂角９０°、深さ５０μｍの逆二等辺三角形の凹溝群を全面に隙間なく形成した。最後に、保護層として厚さ１μｍのクロムメッキ層を施し、互いに交差する2つ以上の方向に延在する畝状に反復配列した凹溝群を有し、うち１つの凹溝群の深さが、他の凹溝群の深さよりも深く、しかも延在方向が該シリンダの回転方向に対して０°の角度をなすプラスチックシート加工用成形ロール金型（Ｉ）を得た。

＜実施例２＞
実施例１と同様に、厚さ５００μｍの銅メッキ層を形成し、精密旋盤を用いダイヤモンドバイトにより該銅メッキ層に、まずロールの回転方向に対し４５°方向に断面形状が頂角９０°、深さ２５μｍの逆二等辺三角形の凹溝群を順次全面に隙間なく施し、続いて該凹溝群に９０°で交差する方向に、断面形状が頂角９０°、深さ５０μｍの逆二等辺三角形の凹溝群を全面に隙間なく形成した。最後に保護層として厚さ１μｍのクロムメッキ層を施し、互いに交差する2つ以上の方向に延在する畝状に反復配列した凹溝群を有し、うち１つの凹溝群の深さが、他の凹溝群の深さよりも深く、しかも延在方向が該シリンダの回転方向に対して４５°の角度をなすプラスチックシート加工用成形ロール金型（II）を得た。

＜実施例３＞
ポリカーボネート樹脂（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部と、リン系熱安定剤（「イルガフォス１６８」：チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）０．１質量部を、ベントとギアポンプ付きの押出機に供給し、図４に示す３本の冷却ロール配置と１本のテイクオフロールからなり、第１・第２ロールには鏡面フラットロールを、第３ロールには、実施例１のプラスチックシート加工用成形ロール金型（Ｉ）をそれぞれ用い、押出機出口温度２６５℃、第１ロール温度１４０℃、第２ロール温度１８０℃、第３ロール温度１９５℃の各温度に調整し、表面に互いに延在方向が直交する高さが異なる断面が頂角９０°の凸状二等辺三角形群が賦型された厚さ１．０ｍｍの光学シート（Ａ）を製造した。

＜実施例４＞
第３ロールに実施例２のプラスチックシート加工用成形ロール金型（II）を用いたこと以外は実施例３と同様の押出し成形条件で、表面に互いに延在方向が直交する高さが異なる断面が頂角９０°の凸状二等辺三角形群が賦型された厚さ０．５ｍｍの光学シート（Ｂ）を製造した。

＜実施例５＞
ポリカーボネート樹脂（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部に、リン系熱安定剤（「イルガフォス１６８」：チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）０．１質量部、光拡散剤として架橋メタクリル樹脂微粒子（エポスターＭＡ１００２、日本触媒製）０．５質量部配合した以外は、実施例３と同様にして、表面に互いに延在方向が直交する高さが異なる断面が頂角９０°の凸状二等辺三角形群が賦型された厚さ１．０ｍｍの光学シート（C）を製造した。

＜比較例１＞
ロール保持部２とその周囲にステンレス製からなる保持層３があり、その外側に厚さ５００μｍの銅メッキ層を形成し、精密旋盤を用い、ダイヤモンドバイトにより該銅メッキ層に、まずロールの軸方向と平行に頂角９０°、深さ５０μｍの逆二等辺三角形の凹溝群を隙間なく全面に施し、続いて該凹溝群に９０°で交差する方向に、頂角９０°、深さ４０μｍの逆二等辺三角形の凹溝群を全面に隙間なく形成し、最後に保護層として厚さ１μｍのクロムメッキ層を施し、互いに交差する2つ以上の方向に延在する畝状に反復配列した凹溝群を有し、うち１つの凹溝群の深さが、他の凹溝群の深さよりも深く、しかもその延在方向が該シリンダの回転方向に対して９０°の角度をなす比較プラスチックシート加工用成形ロール金型（Ｉ）を得た。

＜比較例２＞
ポリカーボネート樹脂（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部と、リン系熱安定剤（「イルガフォス１６８」：チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）０．１質量部を、ベントとギアポンプ付きの押出機に供給し、図２に示す３本の冷却ロール配置からなり、第１・第２ロールには鏡面フラットロールを、第３ロールには、比較例１の比較プラスチックシート加工用成形ロール金型（Ｉ）を用い、押出機出口温度２６５℃、第１ロール温度１４０℃、第２ロール温度１８０℃、第３ロール温度１９５℃の各温度に調整し、表面に互いに延在方向が直交する高さが異なる断面が頂角９０°の凸状二等辺三角形群が賦型された厚さ１．０ｍｍの光学シート（D）を製造したが、転写時における加工層の凹溝内の空気抜けが不充分となり、シート表面に転写された形状に欠損が生じた。

＜実施例６〜１０＞
光源として画面水平方向の上部端面に複数のLED配列が配置され、LEDからの光を正面方向に偏向するとともに面全体に拡散すべく設置されている厚さ４ｍｍ導光板からなる２４型のエッジライト型バックライトを用い、該導光板上に、実施例３および、実施例４で得られた光学シート（Ａ）、光学シート（Ｂ）、光学シート（C）を重ね合せ、正面輝度（光学シートの法線方向での輝度）および、１５００ｃｄ／ｃｍ2以下の輝度となる水平方向、および垂直方向の視野角をコニカミノルタ製の面輝度計により測定し、光学シートの正面方向への集光効果と、画面の水平方向と垂直方向で、それぞれ一定輝度確保ができる視野角の調整効果を測定し、その結果を表１に示した。

＜比較例３＞
実施例５〜８と同様の方法で、比較例２で得られた光学シート（C）の正面方向への集光効果と、画面の水平方向と垂直方向で、それぞれ一定輝度確保ができる視野角の調整効果を測定し、その結果を表１に示した。

＜比較例４＞
実施例５〜８と同様の方法で、プリズム部分の頂角が９０°であり、ピッチが５０μｍ、高さ２５μｍである市販のプリズムシートの正面方向への集光効果と、画面の水平方向と垂直方向で、それぞれ一定輝度確保ができる視野角の調整効果を測定し、その結果を表１に示した。

＜比較例５＞
実施例５〜８と同様の方法で、比較例４のプリズムシートをプリズムの延在方向が、直交するよう２枚重ね合わせて、正面方向への集光効果と、画面の水平方向と垂直方向で、それぞれ一定輝度確保ができる視野角の調整効果を測定し、その結果を表１に示した。

本発明のプラスチックシート加工成形用成形型を用いることにより、生産効率よく、集光性や光拡散性などの光学特性を視野方向毎に制御可能な光学シートを得ることができるようになり、液晶表示装置などに本光学シートを用いることにより、装置の仕様に応じた最適な集光性、拡散性を、数少ない光学シートのみで達成可能となり、液晶表示装置の薄型化や部材コスト、組立てコストの低減効果がはかれる。

Claims (8)

1. シリンダ基材上に金属からなる加工層を備え、該加工層には互いに交差する2つ以上の方向に延在する畝状に反復配列した凹溝群を有し、うち１つの凹溝群の深さが、他の凹溝群の深さよりも深く、かつ、その延在方向が該シリンダの回転方向に対して−６０〜６０°の角度をなすことを特徴とするプラスチックシート加工用成形ロール金型。
2. 加工層のいずれの凹溝群も、凹溝間に平坦な間隙部なく畝状に反復配列していることを特徴とする請求項1に記載のプラスチックシート加工用成形ロール金型。
3. 加工層における最も深い凹溝の深さが、１０〜５００μｍであり、他の凹溝群の深さとの比が、１００：５〜１００：９５の範囲であり、かつ、各凹溝群延在方向の交差角（狭角）が、互いに４５°〜９０°であることを特徴とする請求項１〜２に記載のプラスチックシート加工用成形ロール金型。
4. 加工層における２つ以上の方向に延在する凹溝群を構成する凹溝の断面形状が、二等辺三角形、不等辺三角形、二次曲線、二次曲線と二等辺三角形または不等辺多角形の組み合のいずれかの形状であることを特徴とする請求項１〜３に記載のプラスチックシート加工用成形ロール金型。
5. 請求項１〜４に記載のプラスチックシート加工用成形ロール金型を用い、熱可塑性樹脂の押出し成形により、該熱可塑性樹脂シートの少なくとも片面に該加工層の凹溝を反転転写させることを特徴とする光学シートの製造方法。
6. 請求項５に記載の製造方法で得られたことを特徴とする光学シート。
7. 請求項６に記載の光学シートを用いること特徴とする液晶表示装置のバックライトユニット。
8. 請求項７に記載のバックライトユニットを装着したことを特徴とする液晶表示装置。

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