JP7160530B2 - 光学部材および導光システム - Google Patents

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Description

本発明は、光学部材および導光システムに関する。
近年、画像表示装置として、液晶表示装置の普及には目覚ましいものがある。近年、液晶表示装置の薄型化・フレキシブル化に対する要望が高まっており、液晶表示装置に組み込まれる各部材についても、薄型化・フレキシブル化が強く要望されている。液晶表示装置に組み込まれる部材の１つとしてバックライトユニットが挙げられる。これまで、バックライトユニットの薄型化として、照射方式が直下方式からエッジライト方式へと変更されてきた。しかし、エッジライト方式においては、光源（代表的には、ＬＥＤランプ）の厚みを現状よりさらに薄型化することは困難である。光源のさらなる薄型化は、光利用効率の低下による輝度の低下という問題が生じ得、導光板等の部材のさらなる薄型化は、当該部材から出射される光の均一性の低下という問題が生じ得る。
特開２０１７－１２５０号公報
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、さらなる薄型化が可能であり、かつ、高輝度で、色再現性および均一性に優れた出射光を実現し得る光学部材および導光システムを提供することにある。
本発明の光学部材は、第１主面および第２主面を有する導光板と；該導光板の第１主面の一方の端部近傍に配置され、該導光板の反対側から入射する紫外～青色領域の光の波長を変換して該導光板に導く波長変換層と；該導光板の該波長変換層が配置された側の側面に配置された第１の反射板と；を有する。
１つの実施形態においては、上記光学部材は、上記導光板の第２主面に配置された第２の反射板をさらに有する。
１つの実施形態においては、上記光学部材は、上記導光板の第１主面の上記波長変換層が配置されていない部分に、光拡散層をさらに有する。
１つの実施形態においては、上記光学部材は、上記光拡散層の上記導光板と反対側に、第１のプリズムシートをさらに有する。
１つの実施形態においては、上記光学部材は、上記第１のプリズムシートの上記光拡散層と反対側に、第２のプリズムシートをさらに有する。
１つの実施形態においては、上記導光板の厚みは３００μｍ以下である。
１つの実施形態においては、上記光学部材は折り曲げ可能である。
本発明の別の局面によれば、導光システムが提供される。この導光システムは、上記の光学部材と；該光学部材の前記波長変換層の前記導光板と反対側に設けられた、紫外～青色領域の光を出射する光源と；を有する。
１つの実施形態においては、上記導光板の厚みは３００μｍ以下であり、上記光源の厚みは２００μｍ以下である。
１つの実施形態においては、上記導光システムは折り曲げ可能である。
本発明によれば、導光板の端部近傍において法線方向から光を入射し、当該入射光が導光板内部を水平方向に伝播する構成を採用することにより、さらなる薄型化が可能であり、かつ、高輝度で、色再現性および均一性に優れた出射光を実現し得る光学部材および導光システムを実現することができる。
本発明の１つの実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。 図１の光学部材の概略斜視図である。 本発明の別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。 本発明の１つの実施形態による導光システムを説明する概略断面図である。
Ａ．光学部材
Ａ－１．光学部材の全体構成
以下、図面を参照して本発明の実施形態による光学部材を説明する。なお、見やすくするために、図面における、縦、横および厚みの比率は実際とは異なっている。
図１は本発明の１つの実施形態による光学部材を説明する概略断面図であり、図２はその概略斜視図である。図示例の光学部材１００は、導光板１０と波長変換層２０と第１の反射板と第２の反射板３２とを有する。第２の反射板３２は目的等に応じて省略されてもよい。導光板１０は、第１主面１２Ａおよび第２主面１２Ｂを有する。波長変換層２０は、導光板１０の第１主面１２Ａの一方の（図示例では、図面の紙面の左側の）端部近傍に配置されている。波長変換層２０は、導光板１０の反対側（図示例では、法線方向上方）の光源（後述）から入射する紫外～青色領域の光の波長を変換して導光板１０に導く。波長変換層２０は、代表的には、光源からの入射光を白色光に変換し得る。波長変換層で波長変換され導光板に導かれる光の半値幅は、好ましくは５０ｎｍ未満であり、より好ましくは４０ｎｍ未満であり、さらに好ましくは３０ｎｍ未満である。半値幅の下限は、例えば１０ｎｍであり得る。半値幅がこのような範囲であれば、優れた色再現性を実現することができる。図示例では波長変換層２０は、その端部が導光板の端部と揃うように（面一となるように）配置されているが、波長変換層２０は、その端部が導光板の端部から所定の距離内側となるように配置されてもよい。より具体的には、当該所定の距離は、光学部材のサイズに応じて変化し得る。当該所定の距離は、例えば０ｃｍ（図１のように波長変換層の端部と導光板の端部とが揃う）～１０ｃｍであり得、好ましくは０ｃｍ～５ｃｍであり得る。
第１の反射板３１は、導光板１０の波長変換層２０が配置された側の（図示例では、図面の紙面の左側の）側面に配置されている。第２の反射板３２は、上記のとおり、目的に応じて設けられる任意部材である。第２の反射板３２は、導光板１０の第２主面１２Ｂに配置され得る。第２の反射板３２は、導光板１０の第２主面１２Ｂの全面に配置されてもよく、第２主面１２Ｂの少なくとも一部に配置されてもよい。第２の反射板３２は、好ましくは図示例のように、第２主面１２Ｂの全面に配置されている。
図３は、本発明の別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。本実施形態の光学部材１０１は、導光板１０の第１主面１２Ａの波長変換層２０が配置されていない部分に、光拡散層４０をさらに有する。本実施形態の光学部材１０１は、図示例のように、光拡散層４０の導光板１０と反対側に、第１のプリズムシート５１をさらに有していてもよく、第１のプリズムシート５１の光拡散層４０と反対側に、第２のプリズムシート５２をさらに有していてもよい。本実施形態の光学部材１０１は、第２のプリズムシート５２の第１のプリズムシート５１と反対側に、別の光拡散層（図示せず）をさらに有していてもよい。
本発明の実施形態による光学部材は、好ましくは折り曲げ可能である。本明細書において「折り曲げ可能」とは、光学部材を曲率半径２０ｍｍで折り曲げたときに、割れたり破損により光学機能を消失したりしないことをいう。言い換えると、本発明の実施形態による光学部材は、折り曲げ可能な曲率半径が好ましくは２０ｍｍ以下である。折り曲げ可能な曲率半径は、より好ましくは１５ｍｍ以下であり、さらに好ましくは１０ｍｍ以下であり、特に好ましくは５ｍｍ以下である。
光学部材の各構成要素は、特に明記していない場合には、任意の適切な接着層（例えば、接着剤層、粘着剤層：図示せず）を介して積層または固着され得る。
上記の実施形態は適宜組み合わせてもよく、上記の実施形態における構成要素に当業界で自明の改変を加えてもよい。さらに、各構成要素を光学的に等価な構成に置き換えてもよい。
以下、本発明の実施形態による光学部材を構成する導光板、波長変換層、反射板、光拡散層およびプリズムシートについて説明する。
Ａ－２．導光板
導光板１０は、波長変換層２０から入射した光を、導光板１０内で反射作用等を受けながら水平方向に導光し、その導光過程で、徐々に出光面（図示例では第１主面１２Ａ）から出射する部材である。導光板としては、任意の適切な導光板が用いられ得る。例えば、第２主面にレンズパターンが形成された導光板、第１主面および／または第２主面にプリズム形状等が形成された導光板が用いられる。好ましくは、第１主面および第２主面にプリズム形状が形成された導光板が用いられる。該導光板において、第２主面に形成されたプリズム形状と、第１主面に形成されたプリズム形状とは、その稜線方向が直交することが好ましい。導光板の具体的な構成の詳細については、例えば、特開２０１３－１９０７７８号公報、特開２０１３－１９０７７９号公報および特開２０１４－２３５３９７号公報に記載されている。これらの公報の記載は、本明細書に参考として援用される。
導光板の構成材料としては、所望の透光性を有する限りおよび得られる光学部材を折り曲げ可能とすることができる限りにおいて、任意の適切な材料が採用され得る。構成材料の具体例としては、熱可塑性樹脂、反応性樹脂（例えば、電離放射線硬化性樹脂）、ガラスが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする樹脂が挙げられる。反応性樹脂としては、例えば、エポキシアクリレート系またはウレタンアクリレート系の電離放射線硬化性樹脂が挙げられる。
導光板は、上記構成材料を押出成形することにより一体的に成形してもよく、上記構成材料で構成されたシートの第１主面および／または第２主面にプリズム形状等を形成してもよい。
導光板の厚みは、好ましくは、得られる光学部材が折り曲げ可能となるように設定され得る。具体的には、導光板の厚みは、代表的には２０００μｍ以下であり、好ましくは３００μｍ以下であり、より好ましくは５０μｍ～２５０μｍである。本発明の実施形態によれば、所定の導光板と波長変換層と反射板とを組み合わせることにより、光源を導光板表面の所定の位置に配置させることができる。その結果、光源の厚みが光学部材の総厚みを決定する支配的要因とはならない。したがって、導光板の厚みが上記の範囲（好ましくは３００μｍ以下）であれば、光学部材のさらなる薄型化を実現でき、好ましくは光学部材を折り曲げ可能とすることができる。
Ａ－３．波長変換層
波長変換層は、代表的には、マトリックスと該マトリックス中に分散された波長変換材料とを含む。
Ａ－３－１.マトリックス
マトリックスを構成する材料（以下、マトリックス材料とも称する）としては、任意の適切な材料を用いることができる。このような材料としては、樹脂、有機酸化物、無機酸化物が挙げられる。マトリックス材料は、好ましくは、低い酸素透過性および透湿性を有し、高い光安定性および化学的安定性を有し、所定の屈折率を有し、優れた透明性を有し、および／または、波長変換材料に対して優れた分散性を有する。マトリックスは、実用的には、樹脂フィルムまたは粘着剤で構成され得る。
Ａ－３－１－１．樹脂フィルム
マトリックスが樹脂フィルムである場合、樹脂フィルムを構成する樹脂としては、任意の適切な樹脂を用いることができる。具体的には、樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよく、活性エネルギー線硬化性樹脂であってもよい。活性エネルギー線硬化性樹脂としては、電子線硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光線硬化型樹脂が挙げられる。樹脂の具体例としては、エポキシ、（メタ）アクリレート（例えば、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート）、ノルボルネン、ポリエチレン、ポリ（ビニルブチラール）、ポリ（ビニルアセテート）、ポリ尿素、ポリウレタン、アミノシリコーン（ＡＭＳ）、ポリフェニルメチルシロキサン、ポリフェニルアルキルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリジアルキルシロキサン、シルセスキオキサン、フッ化シリコーン、ビニルおよび水素化物置換シリコーン、スチレン系ポリマー（例えば、ポリスチレン、アミノポリスチレン（ＡＰＳ）、ポリ（アクリルニトリルエチレンスチレン）（ＡＥＳ））、二官能性モノマーと架橋したポリマー（例えば、ジビニルベンゼン）、ポリエステル系ポリマー（例えば、ポリエチレンテレフタレート）、セルロース系ポリマー（例えば、トリアセチルセルロース）、塩化ビニル系ポリマー、アミド系ポリマー、イミド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、エポキシ系ポリマー、シリコーン系ポリマー、アクリルウレタン系ポリマーが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、組み合わせて（例えば、ブレンド、共重合）用いてもよい。これらの樹脂は膜を形成後に延伸、加熱、加圧といった処理を施してもよい。好ましくは、熱硬化性樹脂または紫外線硬化型樹脂であり、より好ましくは熱硬化性樹脂である。
Ａ－３－１－２．粘着剤
マトリックスが粘着剤である場合、粘着剤としては、任意の適切な粘着剤を用いることができる。粘着剤は、好ましくは、透明性および光学的等方性を有する。粘着剤の具体例としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、エポキシ系粘着剤、セルロース系粘着剤が挙げられる。好ましくは、ゴム系粘着剤またはアクリル系粘着剤である。
Ａ－３－２．波長変換材料
波長変換材料は、波長変換層の波長変換特性を制御し得る。波長変換材料は、例えば量子ドットであってもよく蛍光体であってもよい。
波長変換層における波長変換材料の含有量（２種以上を用いる場合には合計の含有量）は、マトリックス材料（代表的には、樹脂または粘着剤固形分）１００重量部に対して、好ましくは０．０１重量部～５０重量部、より好ましくは０．０１重量部～３０重量部である。波長変換材料の含有量がこのような範囲であれば、ＲＧＢすべての色相バランスに優れた液晶表示装置を実現することができる。
Ａ－３－２－１．量子ドット
量子ドットの発光中心波長は、量子ドットの材料および／または組成、粒子サイズ、形状等により調整することができる。
量子ドットは、任意の適切な材料で構成され得る。量子ドットは、好ましくは無機材料、より好ましくは無機導体材料または無機半導体材料で構成され得る。半導体材料としては、例えば、ＩＩ－ＶＩ族、ＩＩＩ－Ｖ族、ＩＶ－ＶＩ族、およびＩＶ族の半導体が挙げられる。具体例としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂ、Ｃ（ダイアモンドを含む）、Ｐ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳｅＺｎ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＢｅＳ、ＢｅＳｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＦ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｇｅ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）２（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）３、Ａｌ２ＣＯが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。量子ドットは、ｐ型ドーパントまたはｎ型ドーパントを含んでいてもよい。また、量子ドットはコアシェル構造を有していてもよい。当該コアシェル構造においては、シェルの周囲に目的に応じて任意の適切な機能層（単一層または複数層）が形成されていてもよく、シェル表面に表面処理および／または化学修飾がなされていてもよい。
量子ドットの形状としては、目的に応じて任意の適切な形状が採用され得る。具体例としては、真球状、燐片状、板状、楕円球状、不定形が挙げられる。
量子ドットのサイズは、所望の発光波長に応じて任意の適切なサイズが採用され得る。量子ドットのサイズは、好ましくは１ｎｍ～１０ｎｍであり、より好ましくは２ｎｍ～８ｎｍである。量子ドットのサイズがこのような範囲であれば、緑色および赤色のそれぞれがシャープな発光を示し、高演色性を実現することができる。例えば、緑色光は量子ドットのサイズが７ｎｍ程度で発光し得、赤色光は３ｎｍ程度で発光し得る。なお、量子ドットのサイズは、量子ドットが例えば真球状である場合には平均粒径であり、それ以外の形状である場合には当該形状における最小軸に沿った寸法である。
量子ドットの詳細は、例えば、特開２０１２－１６９２７１号公報、特開２０１５－１０２８５７号公報、特開２０１５－６５１５８号公報、特表２０１３－５４４０１８号公報、特表２０１０－５３３９７６号公報に記載されており、これらの公報の記載は本明細書に参考として援用される。量子ドットは、市販品を用いてもよい。
Ａ－３－２－２．蛍光体
蛍光体としては、目的に応じて所望の色の光を発光し得る任意の適切な蛍光体を用いることができる。具体例としては、赤色蛍光体、緑色蛍光体が挙げられる。
赤色蛍光体としては、例えば、Ｍｎ４＋で活性化された複合フッ化物蛍光体が挙げられる。複合フッ化物蛍光体とは、少なくとも一つの配位中心（例えば、後述のＭ）を含有し、配位子として作用するフッ化物イオンに囲まれ、必要に応じて対イオン（例えば、後述のＡ）により電荷を補償される配位化合物をいう。その具体例としては、Ａ２［ＭＦ５］：Ｍｎ４＋、Ａ３［ＭＦ６］：Ｍｎ４＋、Ｚｎ２［ＭＦ７］：Ｍｎ４＋、Ａ［Ｉｎ２Ｆ７］：Ｍｎ４＋、Ａ２［Ｍ´Ｆ６］：Ｍｎ４＋、Ｅ［Ｍ´Ｆ６］：Ｍｎ４＋、Ａ３［ＺｒＦ７］：Ｍｎ４＋、Ｂａ０．６５Ｚｒ０．３５Ｆ２．７０：Ｍｎ４＋が挙げられる。ここで、Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、ＮＨ４またはその組み合わせである。Ｍは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎまたはその組み合わせである。Ｍ´は、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒまたはその組み合わせである。Ｅは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎまたはその組み合わせである。配位中心における配位数が６である複合フッ化物蛍光体が好ましい。このような赤色蛍光体の詳細は、例えば特開２０１５－８４３２７号公報に記載されている。当該公報の記載は、その全体が参考として本明細書に援用される。
緑色蛍光体としては、例えば、β型Ｓｉ３Ｎ４結晶構造を有するサイアロンの固溶体を主成分として含む化合物が挙げられる。好ましくは、このようなサイアロン結晶中に含まれる酸素量を特定量（例えば、０．８質量％）以下とするような処理が行われる。このような処理を行うことにより、ピーク幅が狭い、シャープな光を発光する緑色蛍光体が得られ得る。このような緑色蛍光体の詳細は、例えば特開２０１３－２８８１４号公報に記載されている。当該公報の記載は、その全体が参考として本明細書に援用される。
波長変換層は、単一層であってもよく、積層構造を有していてもよい。波長変換層が積層構造を有する場合には、それぞれの層は、代表的には異なる発光特性を有する波長変換材料を含み得る。
波長変換層の厚み（積層構造を有する場合には、その総厚み）は、好ましくは１μｍ～５００μｍであり、より好ましくは１００μｍ～４００μｍである。波長変換層の厚みがこのような範囲であれば、変換効率および耐久性に優れ得る。波長変換層が積層構造を有する場合の各層の厚みは、好ましくは１μｍ～３００μｍであり、より好ましくは１０μｍ～２５０μｍである。波長変換層の厚みがこのような範囲であれば、得られる光学部材のさらなる薄型化に貢献することができ、好ましくは光学部材を折り曲げ可能とすることができる。
波長変換層の厚み５０μｍ換算の水蒸気透過率（透湿度）は、好ましくは１００ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下であり、より好ましくは８０ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下である。水蒸気透過率は、４０℃、９０％ＲＨの雰囲気下において、ＪＩＳ Ｋ７１２９に準拠した測定法によって測定され得る。
Ａ－３－３．バリア機能
マトリックスが樹脂フィルムまたは粘着剤のいずれの場合であっても、波長変換層は、好ましくは、酸素および／または水蒸気に対してバリア機能を有する。本明細書において「バリア機能を有する」とは、波長変換層に侵入する酸素および／または水蒸気の透過量を制御して波長変換材料をこれらから実質的に遮断することを意味する。波長変換層は、波長変換材料自体に例えばコアシェル型、テトラポッド型のような立体的構造を付与することによりバリア機能を発現し得る。また、波長変換層は、マトリックス材料を適切に選択することによりバリア機能を発現し得る。
Ａ－３－４．その他
波長変換層は、目的に応じて任意の適切な添加材をさらに含んでいてもよい。添加材としては、例えば、光拡散材料、光に異方性を付与する材料、光を偏光化する材料が挙げられる。光拡散材料の具体例としては、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、スチレン系樹脂、またはこれらの共重合系樹脂で構成される微粒子が挙げられる。光に異方性を付与する材料および／または光を偏光化する材料の具体例としては、長軸と短軸で複屈折が異なる楕円球状微粒子、コアシェル型微粒子、積層型微粒子が挙げられる。添加剤の種類、数、配合量等は、目的に応じて適切に設定され得る。
波長変換層は、例えば、マトリックス材料と波長変換材料と必要に応じて添加材とを含む液状組成物を塗布することにより形成され得る。例えばマトリックス材料が樹脂である場合には、波長変換層は、マトリックス材料と波長変換材料と必要に応じて添加材、溶媒および重合開始剤とを含む液状組成物を任意の適切な支持体に塗布し、次いで乾燥および／または硬化させることにより形成され得る。溶媒および重合開始剤は、使用するマトリックス材料（樹脂）の種類に応じて適切に設定され得る。塗布方法としては、任意の適切な塗布方法を用いることができる。具体例としては、カーテンコーティング法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、印刷コーティング法、スプレーコーティング法、スロットコーティング法、ロールコーティング法、スライドコーティング法、ブレードコーティング法、グラビアコーティング法、ワイヤーバー法が挙げられる。硬化条件は、使用するマトリックス材料（樹脂）の種類および組成物の組成等に応じて適切に設定され得る。なお、波長変換材料をマトリックス材料に添加する際には、粒子の状態で添加してもよく、溶媒に分散した分散液の状態で添加してもよい。波長変換層は、バリア層上に形成されてもよい。
支持体に形成された波長変換層は、光学部材の他の構成要素（代表的には、導光板）に転写され得る。
Ａ－４．反射板
第１の反射板３１および第２の反射板３２については、同様の説明が適用されるので、区別して記載する必要がある場合を除きまとめて説明する。以下、区別する必要がある場合を除き、第１の反射板および第２の反射板をまとめて単に反射板と称する。
反射板としては、任意の適切な構成が採用され得る。例えば、反射板は、鏡面反射板であってもよく拡散反射板であってもよい。反射板の具体例としては、反射率の高い樹脂シート（例えば、アクリル板）、アルミニウム、ステンレス等の金属薄板または金属箔、ポリエステル等の樹脂フィルム等の基材にアルミニウム、銀等を蒸着した蒸着シート、ポリエステル等の樹脂フィルム等の基材とアルミニウム等の金属箔との積層体、内部に空孔（ボイド）が形成された樹脂フィルムが挙げられる。
反射板の反射率は、好ましくは９０％以上であり、より好ましくは９２％以上であり、さらに好ましくは９５％以上である。
反射板（特に、第２の反射板）の厚みは、好ましくは、得られる光学部材が折り曲げ可能となるように設定され得る。具体的には、第２の反射板の厚みは、好ましくは１００μｍ以下であり、より好ましくは３０μｍ～７０μｍである。本発明の実施形態によれば、所定の導光板と波長変換層と反射板とを組み合わせることにより、光源を導光板表面の所定の位置に配置させることができる。その結果、光源の厚みが光学部材の総厚みを決定する支配的要因とはならない。したがって、第２の反射板の厚みが上記の範囲であれば、光学部材のさらなる薄型化を実現でき、好ましくは光学部材を折り曲げ可能とすることができる。なお、第１の反射板の厚みは、反射機能を有する面に垂直な方向（具体的には、水平方向、すなわち図面の紙面の左右方向）の厚みである。したがって、第１の反射板の厚みは、実質的には、光学部材の薄型化に対する重要な因子とはならない。第１の反射板の厚みは、第２の反射板の厚みと同様であり得る。
Ａ－５．光拡散層
光拡散層４０としては、任意の適切な構成が採用され得る。具体的には、光拡散層は、表面に微細凹凸構造を有する拡散板であってもよく、マトリクスと当該マトリクス中に分散した光拡散性微粒子とを含む光拡散素子であってもよく、マトリクスが粘着剤で構成されている光拡散粘着剤であってもよい。
光拡散層の光拡散性能は、例えば、ヘイズ値および／または光拡散半値角で表すことができる。光拡散層のヘイズ値は、好ましくは５０％～９５％であり、より好ましくは６０％～９５％であり、さらに好ましくは７０％～９５％である。ヘイズ値を上記範囲にすることで、所望の拡散性能が得られ、モアレの発生を良好に抑制することができる。光拡散層の光拡散半値角は、好ましくは５°～５０°であり、より好ましくは１０°～３０°である。光拡散層の光拡散性能は、表面の微細凹凸構造、マトリクス（光拡散粘着剤の場合は粘着剤）の構成材料、ならびに、光拡散性微粒子の構成材料、体積平均粒子径および配合量等を調整することにより制御することができる。
光拡散層の全光線透過率は、好ましくは７５％以上であり、より好ましくは８０％以上であり、さらに好ましくは８５％以上である。
光拡散層の厚みは、構成、拡散性能、得られる光学部材の折り曲げ性等に応じて適切に調整することができる。光拡散層の厚みは、好ましくは５μｍ～２００μｍである。
光拡散素子および光拡散粘着剤の詳細は、例えば、特開２０１２－８３７４１号公報、特開２０１２－８３７４２号公報、特開２０１２－８３７４３号公報、特開２０１２－８３７４４号公報、特開２０１３－２３５２５９号公報、特開２０１４－２２４９６４号公報に記載されている。これらの公報の記載は、本明細書に参考として援用される。表面凹凸型の拡散板は、当業界で周知である。
Ａ－６．プリズムシート
第１のプリズムシート５１および第２のプリズムシート５２については、同様の説明が適用されるので、区別して記載する必要がある場合を除きまとめて説明する。以下、区別する必要がある場合を除き、第１のプリズムシートおよび第２のプリズムシートをまとめて単にプリズムシートと称する。
プリズムシートは、代表的には、基材部とプリズム部とを有する。プリズムシートは、本発明の光学部材が液晶表示装置のバックライト側に配置された場合に、導光板１０から出射された光を、プリズム部内部での全反射等によって、液晶表示装置の略法線方向に最大強度を有する光として偏光板に導く。基材部は、目的およびプリズムシートの構成に応じて省略されてもよい。例えば、プリズムシートの基材部側に隣接する層が支持部材として機能し得る場合には、基材部は省略され得る。
プリズムシートの厚みは、好ましくは５０μｍ～２００μｍである。第１のプリズムシートの厚みと第２のプリズムシートの厚みとは、同一であってもよく異なっていてもよい。プリズムシートの厚みがこのような範囲であれば、得られる光学部材のさらなる薄型化に貢献することができ、好ましくは光学部材を折り曲げ可能とすることができる。
Ａ－６－１．プリズム部
プリズムシート（実質的には、プリズム部）は、代表的には、基材部と反対側に凸となる柱状の単位プリズムが複数配列されて構成されている。好ましくは、単位プリズムは柱状であり、その長手方向（稜線方向）は、液晶表示装置において偏光板の透過軸に対して略直交方向または略平行方向となるよう構成される。図示例では、プリズムシートは、単位プリズムが光拡散層４０と反対側になるよう配置されているが、単位プリズムが光拡散層４０側となるように配置されてもよい。
単位プリズムの形状は、本発明の効果が得られる限りにおいて任意の適切な構成が採用され得る。単位プリズムは、その配列方向に平行かつ厚み方向に平行な断面において、その断面形状が、三角形状であってもよく、その他の形状（例えば、三角形の一方または両方の斜面が傾斜角の異なる複数の平坦面を有する形状）であってもよい。三角形状としては、単位プリズムの頂点を通りシート面に直交する直線に対して非対称である形状（例えば、不等辺三角形）であってもよく、当該直線に対して対称である形状（例えば、二等辺三角形）であってもよい。さらに、単位プリズムの頂点は、面取りされた曲面状となっていてもよく、先端が平坦面となるようにカットされて断面台形状となっていてもよい。単位プリズムの詳細な形状は、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、単位プリズムとして、特開平１１－８４１１１号公報に記載の構成が採用され得る。
単位プリズムの高さは、すべての単位プリズムが同一であってもよく、異なる高さを有していてもよい。単位プリズムが異なる高さを有する場合、１つの実施形態においては、単位プリズムは２つの高さを有する。例えば、高さが高い単位プリズムと低い単位プリズムとが交互に配置されてもよく、高さが高い（または低い）単位プリズムが３つおき、４つおき、５つおき等に配置されてもよく、目的に応じて不規則的に配置されてもよく、まったくランダムに配置されてもよい。別の実施形態においては、単位プリズムは３つ以上の高さを有する。
Ａ－６－２．基材部
プリズムシートに基材部を設ける場合には、単一の材料を押出し成型等することにより基材部とプリズム部とを一体的に形成してもよく、基材部用フィルム上にプリズム部を賦形してもよい。基材部の厚みは、好ましくは２５μｍ～１５０μｍである。このような厚みであれば、取扱い性および強度が優れ得る。
基材部を構成する材料としては、目的およびプリズムシートの構成に応じて任意の適切な材料を採用することができる。基材部用フィルム上にプリズム部を賦形する場合には、基材部用フィルムの具体例としては、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等の（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂により形成されたフィルムが挙げられる。当該フィルムは好ましくは未延伸フィルムである。
単一材料で基材部とプリズム部とを一体形成する場合、当該材料として、基材部用フィルム上にプリズム部を賦形する場合のプリズム部形成用材料と同様の材料を用いることができる。プリズム部形成用材料としては、例えば、エポキシアクリレート系やウレタンアクリレート系の反応性樹脂（例えば、電離放射線硬化性樹脂）が挙げられる。一体構成のプリズムシートを形成する場合には、ＰＣ、ＰＥＴ等のポリエステル樹脂、ＰＭＭＡ、ＭＳ等のアクリル系樹脂、環状ポリオレフィン等の光透過性の熱可塑性樹脂を用いることができる。
基材部は、好ましくは、実質的に光学的に等方性を有する。本明細書において「実質的に光学的に等方性を有する」とは、位相差値が液晶表示装置の光学特性に実質的に影響を与えない程度に小さいことをいう。例えば、基材部の面内位相差Ｒｅは、好ましくは２０ｎｍ以下であり、より好ましくは１０ｎｍ以下である。なお、面内位相差Ｒｅは、２３℃における波長５９０ｎｍの光で測定した面内の位相差値である。面内位相差Ｒｅは、Ｒｅ＝（ｎｘ－ｎｙ）×ｄで表される。ここで、ｎｘは光学部材の面内において屈折率が最大になる方向（すなわち、遅相軸方向）の屈折率であり、ｎｙは当該面内で遅相軸に垂直な方向（すなわち、進相軸方向）の屈折率であり、ｄは光学部材の厚み（ｎｍ）である。
さらに、基材部の光弾性係数は、好ましくは－１０×１０－１２ｍ２／Ｎ～１０×１０－１２ｍ２／Ｎであり、より好ましくは－５×１０－１２ｍ２／Ｎ～５×１０－１２ｍ２／Ｎであり、さらに好ましくは－３×１０－１２ｍ２／Ｎ～３×１０－１２ｍ２／Ｎである。
Ｂ．導光システム
本発明の別の局面によれば、導光システムが提供される。図４は、本発明の１つの実施形態による導光システムを説明する概略断面図である。図示例の導光システム３００は、上記Ａ項に記載の光学部材（図示例では、図１に記載の光学部材１００）と；光学部材の波長変換層２０の導光板１０と反対側に設けられた、紫外～青色領域の光を出射する光源２００と；を有する。
光学部材の詳細については、上記Ａ項で説明したとおりである。
光源２００は、上記のとおり、紫外～青色領域の光を出射する。光源は、代表的には、ＬＥＤランプで構成され得る。上記のとおり、本発明の実施形態によれば、所定の導光板と波長変換層と反射板とを組み合わせることにより、光源を導光板表面の所定の位置に配置させることができる。その結果、光源の厚みが光学部材の総厚みを決定する支配的要因とはならない。したがって、導光板の厚みが上記の範囲であれば、光学部材のさらなる薄型化を実現でき、好ましくは光学部材を折り曲げ可能とすることができる。さらに、紫外～青色領域の光を出射する光源と波長変換層とを組み合わせて用いることにより、色再現性および均一性に優れた出射光を実現することができる。
光源の厚みは、好ましくは２００μｍ以下であり、より好ましくは１５０μｍ以下であり、さらに好ましくは１００μｍ以下である。光源の厚みの実用的な下限は、例えば５０μｍである。上記のとおり、所定の導光板と波長変換層と反射板とを組み合わせることにより、導光板の端部近傍において法線方向から光を入射し、当該入射光が導光板内部を水平方向に伝播する構成を実現することができる。その結果、光源を導光板端部ではなく、導光板表面の所定の位置（導光板の上方）に配置することができる。これにより、光源の取り付け上の制約が排除され、光源の厚みを上記のように非常に薄くすることができる。したがって、本発明の実施形態による導光システムはさらなる薄型化が可能であり、導光板等を所定の厚みとすることにより（例えば、導光板の厚みを３００μｍ以下とすることにより）、折り曲げ可能な導光システムを実現することができる。
本発明の実施形態による導光システムは、その総厚みが、好ましくは８００μｍ以下であり、より好ましくは３００μｍ～６００μｍである。なお、導光システムの「総厚み」とは、導光板と波長変換層と第２の反射板（存在する場合）と光源との合計厚みをいう。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。
＜実施例１＞
（導光板および波長変換層）
市販のテレビ（Ｓａｍｓｕｎｇ社製、商品名「ＵＮ６５ＪＳ９０００ＦＸＺＡ」）を分解し、バックライト部材から導光板および波長変換シートを取り出した。これらをそれぞれ、導光板および波長変換層として用いた。導光板の厚みは２０００μｍであり、波長変換層の厚みは３００μｍであった。
（反射板）
市販の反射板（中井工業社製、製品名「キララフレックス」）を、第１の反射板および第２の反射板として用いた。反射板の厚みは５０μｍであった。
（光拡散層およびプリズムシート）
市販のタブレット端末（ＡＰＰＬＥ社製、商品名「ｉ－ｐａｄ２」）を分解し、バックライト側に含まれる拡散層およびプリズムシート（視認側から順に上側拡散層、上側プリズムシート、下側プリズムシートおよび下側拡散層の合計４枚）を取り出した。これらを上記タブレット端末と同様の配置で光拡散層およびプリズムシートとして用いた。上側光拡散層の厚みは８０μｍであり、上側プリズムシートの厚みは１５０μｍであり、下側プリズムシートの厚みは９０μｍであり、下側光拡散層の厚みは６０μｍであった。
（光源）
青色ＬＥＤテープ１２Ｖ（合同会社ぶーぶーマーケット製）を用いた。このテープの厚みは１００μｍであった。
（光学部材および導光システムの作製）
上記の導光板の一方の表面の端部に波長変換層を貼り合わせた。さらに、当該導光板の他方の表面全面に第２の反射板を貼り合わせ、および、当該導光板の波長変換層が設けられた側の側面に第１の反射板を貼り合わせた。次いで、導光板の上記一方の表面の波長変換層が設けられていない部分に、上記の光拡散層、プリズムシート、プリズムシートおよび光拡散層をこの順に積層した。このようにして、図３に示す光学部材のプリズムシートの上部に光拡散層をさらに有する光学部材を作製した。さらに、波長変換層の上部に光源を配置し、導光システムを作製した。得られた導光システムを下記（１）および（２）の評価に供した。結果を表１に示す。
＜実施例２＞
第２の反射板を設けなかったこと以外は実施例１と同様にして、光学部材および導光システムを作製した。得られた導光システムを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
＜比較例１＞
第１の反射板を設けなかったこと、および、第２の反射板を設けなかったこと以外は実施例１と同様にして、光学部材および導光システムを作製した。得られた導光システムを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
＜比較例２＞
波長変換層を設けなかったこと、第１の反射板を設けなかったこと、および、第２の反射板を光拡散層およびプリズムシートの積層部分に対応する部分のみに設けたこと以外は実施例１と同様にして、光学部材および導光システムを作製した。得られた導光システムを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
（１）輝度
実施例および比較例で得られた導光システムの光拡散層部分の上方に所定の間隔をあけてコノスコープ（ＡＵＴＲＯＮＩＣ ＭＥＬＣＨＥＲＳ株式会社製）を設置し、光源を１２Ｖ－９０ｍＡで駆動させた後、全方位において１°おきに輝度（単位：Ｌｘ）を測定した。比較例２の導光システムの結果を基準（基準値：１００）として、当該基準値に対する比として輝度を求めた。
（２）出射光の均一性
実施例および比較例で得られた導光システムの光源を１２Ｖ－９０ｍＡで駆動させた後、上方（正面方向）から目視により均一性を観察し、以下の基準で評価した。
○：導光板の全面（波長変換層部分は除く）にわたって均一な光が出射されていた
×：適切に導光されていない部分があり、出射光に不均一な部分があった
（３）出射光の色
実施例および比較例で得られた導光システムの光源を１２Ｖ－９０ｍＡで駆動させた後、上方（正面方向）から目視により出射光の色を観察し、以下の基準で評価した。
○：光源の色が所望の色に適切に変換されていた
×：光源の色がほとんどそのままの状態であった
Figure 0007160530000001
＜評価＞
表１から明らかなように、本発明の実施例によれば、比較例に比べて顕著に高輝度の導光システムを実現することができる。さらに、実施例の導光システムは、出射光の均一性および色にも優れていることがわかる。加えて、実施例の導光システムは、導光板の厚みを薄くしても上記の優れた特性を維持できるので、折り曲げ可能な構成とすることもできることを確認した。
本発明の光学部材および導光システムは、液晶表示装置に好適に用いられ得る。このような光学部材を用いた液晶表示装置は、携帯情報端末（ＰＤＡ），携帯電話，時計，デジタルカメラ，携帯ゲーム機などの携帯機器、パソコンモニター，ノートパソコン，コピー機などのＯＡ機器、ビデオカメラ，液晶テレビ，電子レンジなどの家庭用電気機器、バックモニター，カーナビゲーションシステム用モニター，カーオーディオなどの車載用機器、商業店舗用インフォメーション用モニターなどの展示機器、監視用モニターなどの警備機器、介護用モニター，医療用モニターなどの介護・医療機器などの各種用途に用いることができる。
１０ 導光板
２０ 波長変換層
３１ 第１の反射板
３２ 第２の反射板
１００ 光学部材
１０１ 光学部材
２００ 光源
３００ 導光システム

Claims (9)

  1. 第１主面および第２主面を有する導光板と；
    該導光板の第１主面の一方の端部近傍に配置され、該導光板の反対側から入射する紫外～青色領域の光の波長を変換して該導光板に導く波長変換層と；
    該導光板の該波長変換層が配置された側の側面に配置された第１の反射板と；
    を有する、光学部材であって、
    該導光板の２つの側面が、該第１主面および該第２主面と垂直になるよう構成されており、
    該第１の反射板が、該導光板の該波長変換層が配置された側の側面のみに配置されていおり、
    該導光板の第１主面の該波長変換層が配置されていない部分に、光拡散層をさらに有する、
    光学部材。
  2. 前記導光板の第２主面に配置された第２の反射板をさらに有する、請求項１に記載の光学部材。
  3. 前記光拡散層の前記導光板と反対側に、第１のプリズムシートをさらに有する、請求項１または２に記載の光学部材。
  4. 前記第１のプリズムシートの前記光拡散層と反対側に、第２のプリズムシートをさらに有する、請求項３に記載の光学部材。
  5. 前記導光板の厚みが３００μｍ以下である、請求項１から４のいずれかに記載の光学部材。
  6. 折り曲げ可能である、請求項５に記載の光学部材。
  7. 請求項１から６のいずれかに記載の光学部材と；
    該光学部材の前記波長変換層の前記導光板と反対側に設けられた、紫外～青色領域の光を出射する光源と；
    を有する、導光システム。
  8. 前記導光板の厚みが３００μｍ以下であり、前記光源の厚みが２００μｍ以下である、請求項７に記載の導光システム。
  9. 折り曲げ可能である、請求項８に記載の導光システム。
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