光学シート、バックライトユニット、および液晶表示装置
【課題】輝度向上効果とムラ隠蔽性の効果を併せ持つ光学シートを提供する。
【解決手段】本発明に係る光学シートは、光透過性を有するベースフィルム２と、ベースフィルム２の一面に形成され、ベースフィルム２に垂直な一断面の形状が略台形である複数の単位レンズ３と、単位レンズ３の頂面４に形成され、光を拡散および反射させる拡散層５と、を備える。これにより、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を高い水準で備えた光学シートを得ることができる。
【解決手段】本発明に係る光学シートは、光透過性を有するベースフィルム２と、ベースフィルム２の一面に形成され、ベースフィルム２に垂直な一断面の形状が略台形である複数の単位レンズ３と、単位レンズ３の頂面４に形成され、光を拡散および反射させる拡散層５と、を備える。これにより、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を高い水準で備えた光学シートを得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等のバックライトユニットに用いられる光学シートと、該バックライトユニット、および液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、携帯電話、ＰＤＡ端末、デジタルカメラ、テレビ、パーソナルコンピュータ用ディスプレイ、デジタルフォトフレームなどの幅広い分野で利用されている。液晶表示装置は、液晶パネルとその背面のバックライトユニットとを備える表示装置であり、このバックライトユニットからの光を液晶パネルに供給することにより、画像を表示する。このバックライトユニットとしては、エッジライト型と直下型の２つが一般的に用いられている。
【０００３】
エッジライト型のバックライトユニットは、側面に線状光源である冷陰極管または点状光源であるＬＥＤが配置された導光板と、反射シートや拡散シート等の光学シートからなる。該側面から導光板に入射した光は、導光板の２つの主面である出光面と反射面との間で全反射しながら伝播し、反射面に形成されている光散乱を促す白色ドットにあたると出光面から出射する。導光板は、このような原理により、導光板の出光面全体で略均一な照度分布を有する光を出光するものである。ここで導光板の出光面から反射面の白色ドットが輝度ムラとして観測されると好ましくないので、導光板の出光面と液晶表示パネルとの間には光学シートを使用することが通常である。エッジライト型のバックライトユニットは、液晶表示装置の薄型化に適する。
【０００４】
直下型のバックライトユニットは、液晶パネルの直下に配置された光源と、反射シートや拡散シート等の光学シートからなる。画面内に十分な輝度を得られるよう、光源として冷陰極管やＬＥＤを複数用いるために、出光面における光源と重畳する領域（光源の上部に相当する領域）と光源と重畳しない領域（光源間の上部に相当する領域）との間には、輝度の差（輝度ムラ）が生じる。このような輝度ムラを解消するために、光源と液晶表示パネルとの間には、光学シートを使用することが必須である。直下型のバックライトユニットは、光の利用効率を高くできる。
【０００５】
上述したエッジライト型バックライトユニットにおける導光板の反射面の白色ドットによる輝度ムラの解消、および直下型のバックライトユニットにおける複数の光源に対する位置の違いによる輝度ムラの解消には、輝度ムラ隠蔽性（以下、単に「ムラ隠蔽性」ともいう。）の高い光学シート、例えばビーズコート光拡散シート等を複数枚重ねて用いる必要がある。
【０００６】
しかしながら、ムラ隠蔽性の高いシートは光の透過率が低く輝度低下を招くことが多い。近年、液晶表示技術の発達による画像の高精細化や、消費電力低減のために限られた光を効率良く利用する方法が模索されており、輝度低下は好ましくない。
【０００７】
上記の背景より、ムラ隠蔽性および輝度向上２つの効果を併せ持つ光学部材が求められている。
【０００８】
例えば特許文献１には、光入射面または光出射面の少なくとも一方に周期的且つマトリクス状に配置されたマイクロレンズアレイが形成され、マイクロレンズアレイが形成された方の面のマイクロレンズが形成されていない平面部は中心線算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上２μｍ以下で表される表面粗さを有する光学素子が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２には、表面に頂角５０〜１５０度の線状プリズム形状が賦型され、該プリズム面に表面粗さ（Ｒａ）が０．２〜２０μｍである微細な凹凸が設けられている拡散板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２２３１９２号公報
【特許文献２】特開２００８−２４２００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１には、集光性を示すマイクロレンズと、光拡散性を示す特定の表面粗さを有する平面部という、形状の異なる２つの領域を有する光学素子が記載されている。しかしながら、マイクロレンズの集光効果はプリズムと比較して小さく、十分な輝度向上効果は示さない。さらに、ムラ隠蔽性を向上させるためにマイクロレンズ間の平面部の割合を増やすと輝度は低下する。
【００１２】
また、特許文献２に記載のように、プリズム全面に微細凹凸が形成されている場合は、その微細凹凸により集光に適切な角度を有するプリズム斜面が減少し、集光効果が減少してしまう。
【００１３】
このように、従来の技術では、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を同時に得ることは極めて困難であった。
【００１４】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を高い水準で得ることができる光学シート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】
【００１５】
本発明の光学シートは、光透過性を有するベースフィルムと、前記ベースフィルムの一面に形成され、前記ベースフィルムの前記一面に垂直な一断面の形状が略台形である複数の単位レンズと、前記単位レンズの頂面に形成された拡散層と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、集光に適した斜面と、光を拡散および反射させる拡散層と、を有することにより、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を高い水準で得ることができる。
【００１７】
本発明の光学シートにおいて、前記複数の単位レンズが、特定の方向に延在する角柱形状を有する互いに平行な複数の光透過性部材からなっても良い。また、前記単位レンズが、略錐台形状を有する光透過性部材からなっても良い。
【００１８】
本発明の光学シートにおいて、前記ベースフィルムの前記一面に垂直な方向からの平面視において、前記拡散層の占める面積が前記ベースフィルム全体の面積の５％以上７０％以下であっても良い。
【００１９】
この構成によれば、高いムラ隠蔽性の効果と輝度向上の効果とのバランスをとることができる。
【００２０】
本発明の光学シートにおいて、前記単位レンズの傾斜角度が１５°以上６０°以下であっても良い。また、本発明の光学シートにおいて、前記拡散層の５５０ｎｍにおける反射率が３％以上１５％以下であっても良い。
【００２１】
この構成によれば、輝度向上の効果を十分に高めることができる。
【００２２】
本発明の光学シートにおいて、前記拡散層の拡散角度が０．１度以上１５０度以下であっても良い。
【００２３】
この構成によれば、ムラ隠蔽性を十分に高めることができる。
【００２４】
本発明の光学シートにおいて、前記拡散層の表面に凹凸構造を有していても良い。また、本発明の光学シートにおいて、前記凹凸構造が干渉露光によるスペックルパタンを用いて形成された凹凸構造であっても良い。また、本発明の光学シートにおいて、前記単位レンズと前記拡散層とは一体に設けられても良い。
【００２５】
本発明のバックライトユニットは、上記光学シートを具備することを特徴とする。また、本発明の液晶表示装置は、上記バックライトユニットを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の光学シートは、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を高い水準で得ることができるものであり、バックライトユニットの輝度ムラを抑制しながら高い輝度をもたらすことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態に係る光学シートの一実施形態の断面模式図である。
【図２】実施の形態に係る光学シートの実施形態の平面模式図である。なお、（ａ）、（ｂ）は、単位レンズが、断面形状が略台形の角柱形状である場合であり、（ｃ）は、単位レンズが、紙面に鉛直方向から見た形状が四角形の略四角錐台形状である場合であり、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、単位レンズが、紙面に鉛直方向から見た形状が円形の略円錐台形状である場合である。
【図３】拡散角度の定義を説明するための説明図である。
【図４】実施の形態に係る光学シートの一例の表面形状を示す顕微鏡写真（３００倍）である。
【図５】実施の形態に係る光学シートの他の実施形態の断面模式図である。
【図６】実施の形態に係る光学シートの作製方法を示す断面模式図である。
【図７】実施の形態に係る光学シートの作製方法を示す断面模式図である。
【図８】実施の形態に係る直下型バックライトユニットの構成例を示す図である。
【図９】実施の形態に係るエッジライト型バックライトユニットの構成例を示す図である。
【図１０】実施の形態に係る液晶表示装置の断面模式図である。
【図１１】実施例１、２、および比較例４の単位レンズ１つあたりの断面形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
特許文献１のように、集光性を示す領域と、光拡散性を示す領域とを分離して設ける場合には、集光性を示す領域を通過した光と、光拡散性を示す領域を通過した光とが独立することになるため、ムラ隠蔽性を高めるためには集光性の領域を小さくし、また、集光性を高めるためには光拡散性を示す領域を小さくしなくてはならない。つまり、ムラ隠蔽性の向上と輝度の向上とはトレードオフの関係となり、一方を高めれば他方が低下してしまうことになる。また、特許文献２のように、同じ領域内に集光性を示す構造と光拡散性を示す構造とを作り込んだとしても、集光性を示す構造全体に光拡散性を示す構造が作り込まれている場合には、集光に適切な構造の割合が減少し、集光性が低下してしまう。
【００２９】
本発明者らはこの点に着目し、光拡散性のみならず、輝度向上効果も合わせ持つような拡散層を設けることで、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を高い水準で得られることを見出した。そして、集光に適切な角度を有する斜面と、光を拡散および適度に反射させる拡散層（拡散領域）と、を近接して有する構造を案出した。このような構造では、斜面によって適切な集光が実現され、輝度向上効果が得られるだけでなく、拡散層によっても光が適度に反射および拡散するために、さらなる輝度向上およびムラ隠蔽性向上効果が得られる。拡散層により輝度向上の効果が得られるのは、拡散層が適度な反射率を有することにより、拡散層で反射された光が再び斜面で集光されるためである。すなわち、本発明の骨子は、ベースフィルム上に、集光性を示す領域としての斜面と、光拡散性および反射性を示す領域としての拡散層とを有することで、斜面において適切に集光されることで得られる輝度向上効果と、集光されなかった光が拡散層で反射され、再度単位レンズの斜面から集光されることで得られる輝度向上効果と、反射されなかった光が適度に拡散されることでムラを隠蔽する効果とを併せ持つ光学シートを提供しようとするものである。なお、拡散層とレンズとの境界は明確でなくとも良く、拡散層とレンズとは一体であっても良い。以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一態様（以下「本実施形態」ともいう。）の光学シート１を光入射面（光出射面）に垂直な断面から見た場合の断面模式図である。また、図２は、本実施形態の光学シート１を、単位レンズ３を有する主面の真上（主面に垂直な方向）から見た場合の平面模式図である。ここで、図１は、例えば、図２（ａ）や図２（ｃ）、図２（ｄ）などのＡ−Ａ´における断面に相当する。
【００３１】
図１および図２から分かるように、本実施形態の光学シート１は、光透過性を有するベースフィルム２と、ベースフィルム２の一面に形成され、少なくともベースフィルム２に垂直な一方向の断面形状が略台形である複数の単位レンズ３と、単位レンズ３の頂面４に形成され、光源からの光を拡散および反射させる拡散層５とを備える。
【００３２】
単位レンズ３は、所定の角度を有する斜面７と、平面とを有する光透過性の部材であり、樹脂、ガラス等の材料からなる。単位レンズ３は、その斜面において光を屈折させ、集光を行う機能を有する。
【００３３】
単位レンズ３において、輝度を向上させるという観点から、傾斜角度（単位レンズの底面から頂面までの高さをｈとするときに、底面からｈ／２の高さにおける斜面角度を意味するものとする。すなわち、本明細書において、傾斜角度は斜面角度に含まれる。）は、１５°以上６０°以下であることが好ましい。傾斜角度は、より好ましくは２０°以上５０°以下、さらに好ましくは２０°以上４５°以下である。
【００３４】
なお、ここでは傾斜角度として、（株）小坂研究所製の微細形状測定機ＥＴ４０００を用いて測定した値を用いる。測定条件は、例えば、Ｘピッチ３μｍ、Ｙピッチ３μｍ、Ｚ倍率２０００倍である。このような測定において得られた高さデータと測定ピッチから、三角関数を用いて傾斜角度を算出する。ただし、傾斜角度の測定方法はこれに限定されない。
【００３５】
拡散層５は、例えば、表面付近に多数の微細凹凸構造を有する層である（図１参照）。なお、拡散層５は、適切な光の拡散および反射が実現できるものであれば、微細凹凸構造を有することに限られない。例えば、微細粒子を光拡散剤として含む層を拡散層５として用いても良い。
【００３６】
拡散層５の反射率は、輝度向上効果を高めるという観点から、波長が５５０ｎｍの光の反射率が３％以上１５％以下であることが好ましい。より好ましくは１０％以下である。上記反射率は、光学シート１において、拡散層が形成された面とは逆の面において、当該面に垂直から５°傾いた方向から光を入射した場合（すなわち、基材面への入射角が５°の場合）の５５０ｎｍの波長における鏡面反射率を指す。上記反射率は例えば、(株)島津製作所のＭＰＣ−２２００を用いて測定できる。ただし、反射率の測定方法はこれに限定されない。
【００３７】
なお、単位レンズ３と拡散層５の両方が存在する状態では、拡散層５の反射率を正確に測定することは困難である。このため、ここでは、単位レンズ３を有しないベースフィルム２上に同条件で形成した拡散層５の反射率を、光学シート１における拡散層５の反射率と定義する。
【００３８】
拡散層５の拡散角度は、ムラ隠蔽性を高めるという観点から、０．１°以上１５０°以下であることが好ましい。より好ましくは１５°以上である。なお、微細凹凸構造を有する拡散層５においては、拡散角度は、微細凹凸構造の高低差、凹凸の間隔などによって制御することができる。
【００３９】
拡散層５としては、測定方向によらず、ほぼ同じ拡散角度が得られる等方拡散層と、測定方向によって、拡散角度が異なる異方拡散層のいずれを用いることもできる。異方拡散層とは、例えば、直交する２つの方向で拡散角度を測定した場合に、拡散角度が異なるような拡散層５である。また、拡散層５の拡散角度はシート面内の測定位置ごとに異なっていても良い。
【００４０】
本明細書に記載の拡散角度とは、透過拡散光の出射角度をｘ軸、強度をｙ軸とした透過光強度の出射角度に対する分布における強度がピーク強度の半分となる出射角度（半値角）の間隔（ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ）ことであり、図３（ａ）で示される。拡散角度は、例えばＰｈｏｔｏｎ（株）社製のＧｏｎｉｏｍｅｔｒｉｃ Ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒｓ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ｆａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ａｎｇｕｌａｒ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ Ｍｏｄｅｌ ＬＤ８９００（以下「ＬＤ８９００」という。）を用いて、図３（ｂ）に示すように、拡散層５に対して法線方向から入射した光の透過光強度の出射角度分布を測定することによって求めることが出来る。
【００４１】
なお、単位レンズ３と拡散層５の両方が存在する状態では、拡散層５の拡散角度を正確に測定することは困難である。このため、ここでは、単位レンズ３を有しないベースフィルム２上に同条件で形成した拡散層５の拡散角度を、光学シート１における拡散層５の拡散角度と定義する。
【００４２】
ベースフィルム２は、樹脂、ガラス等の材料からなる光透過性の基材であり、特に、基材単体での光透過率が７５％以上であることが好ましい。なお、ベースフィルム２の材質等については、目的とする光を好適に透過することができるものであれば特に限定されない。
【００４３】
以上のような構成の光学シート１により、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を高い水準で得ることができる。
【００４４】
なお、ここでは、単位レンズ３と拡散層５が別体である光学シート１について示しているが、本発明はこれに限定されない。単位レンズ３と拡散層５は一体であっても良い。この場合、単位レンズ３の頂面４に拡散領域が設けられることになる。なお、ここでは、「別体」とは、単位レンズ３と拡散層５との境界が明確であることを意味し、「一体」とは、単位レンズ３と拡散層５との境界が明確には存在しないことを意味するものとする。
【００４５】
次に、本実施形態の光学シート１の平面パタンについて、図２を参照して説明する。図２には、平面パタン形状を分かりやすく示すために、頂面４と、底線または底面６と、その間の斜面７を示している。なお、底線または底面６は、レンズの高さが最も低くなる点を結んだ線または面である。単位レンズ３は、特に集光するべき光の方向が一方向に限られている場合には、特定の方向に延在する角柱形状を有する互いに平行な複数の光透過性部材であることが好ましい（図２（ａ）、（ｂ））。単位レンズ３をこのような形状とすることにより、特定方向以外の光を集光せずに光の視野角を維持することができるためである。または、集光方向が限定されない場合には、互いに間隔をおいて点在する略錐台形状を有する光透過性部材であることが好ましい（図２（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ））。単位レンズ３の形状を互いに間隔をおいて点在する略錐台形状とすることにより、斜面が等方的に存在することになり、いずれの方向の光も集光できるためである。
【００４６】
ここで、図２（ａ）の光学シート１には、紙面上下方向に長く、紙面左右方向の幅が略等しい角柱形状の光透過性部材でなる単位レンズ３が複数用いられている。また、図２（ａ）の光学シート１では、複数の単位レンズ３が互いに略平行に延在している。一方、図２（ｂ）の光学シート１には、紙面上下方向に長く、紙面左右方向の幅が異なる角柱形状の光透過性部材でなる単位レンズ３が複数用いられている。なお、図２（ｂ）の光学シート１でも、複数の単位レンズ３が互いに略平行に延在している。
【００４７】
また、図２（ｃ）の光学シート１には、角錐台形状の光透過性部材でなる単位レンズ３が複数用いられている。一方、図２（ｄ）、図２（ｅ）、図２（ｆ）の光学シート１には、円錐台形状の光透過性部材でなる単位レンズ３が複数用いられている。
【００４８】
なお、図２（ａ）、図２（ｃ）、および図２（ｄ）の光学シート１では、複数の単位レンズ３の大きさ（平面視における幅、径）や、単位レンズ３同士の間隔は略等しくなっている。一方で、図２（ｂ）、図２（ｅ）、および図２（ｆ）の光学シート１では、複数の単位レンズ３の大きさ（平面視における幅、径）や、単位レンズ３同士の間隔は異なっている。
【００４９】
本実施形態の光学シート１において、単位レンズ３は、規則的に並んだ状態（図２（ａ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ））、および配置の規則性が低い状態（図２（ｂ）、（ｆ））のいずれでも良い。また、単位レンズ３の大きさ（平面視における幅、径）は、面内で不均一であっても良い(図２（ｂ）、（ｅ）、（ｆ）)。ただし、高いムラ隠蔽性の効果と輝度向上の効果とのバランスをとるために、光学シート１直上（ベースフィルム２の一主面に垂直な方向）から平面視した時に、単位レンズ３の頂面４に形成されている拡散層５の占める面積が、ベースフィルム２全体（光学シート１全体）の５％以上７０％以下であることが好ましい。単位レンズ３の高さは１５〜１５０μｍが好ましく、ピッチ（単位レンズ同士の間隔）は４０〜５００μｍが好ましい。
【００５０】
図４は、実際に作製した光学シート１の顕微鏡写真である。図４では、ベースフィルム２の一主面に垂直な断面形状が図１に相当し、ベースフィルム２の一主面に垂直な方向からの平面視が図２（ｄ）に相当する光学シート１を示している。このように、ベースフィルム２の一面に垂直な一方向の断面形状が略台形である複数の単位レンズと、単位レンズの頂面に形成され、光源からの光を拡散させる拡散層と、を備えることにより高いムラ隠蔽性を確保しつつ、輝度向上の効果を高めることができる。
【００５１】
図５は、別の態様の光学シート１を光入射面（光出射面）に垂直な断面から見た場合の断面模式図である。ここで示すように、単位レンズ３の斜面は、必ずしも平面（すなわち、その断面が直線）である必要はなく、曲面（すなわち、その断面が曲線）であっても良い（図５（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｆ））。ただし、より高い輝度を得るためには、単位レンズの斜面を成す斜面角度（θ(０)〜θ（Ｎ））が１５°以上６０°以下（好ましくは２０°以上５０°以下、より好ましくは２０°以上４５°以下）の範囲に入る斜面領域が広いことが好ましい。すなわち、上記範囲内の斜面角度を有する斜面の面積が広いことが好ましい。
【００５２】
また、単位レンズ３の頂面４も、必ずしも平面である必要はなく、曲面（すなわち、その断面が曲線）であっても良い（図５（ｄ））。この場合、拡散層５の表面もわずかに湾曲した曲面となる。ここで、わずかに湾曲した曲面とは、光ベースフィルム２の一主面に対して接線が±１０°以内の角度を有する曲面を指す。上記角度は、例えば、（株）小坂研究所製の微細形状測定機ＥＴ４０００等を用いて触針で斜面の表面形状を測定し、得られた高さデータと測定ピッチより三角関数を用いて算出できる。
【００５３】
具体的には、図５（ａ）では、単位レンズ３の斜面が平面になっており、単位レンズ３の頂面４も平面である。図５（ｂ）では、単位レンズ３の斜面が所定の曲率を有する曲面となっており、曲率中心は単位レンズ３の外側に存在する。つまり、単位レンズ３は、斜面角度が裾の部分で小さく、先端部分で大きくなっている。なお、図５（ｂ）において、頂面４は平面である。
【００５４】
図５（ｃ）では、単位レンズ３の斜面が所定の曲率を有する曲面となっており、曲率中心は単位レンズ３の内側に存在する。つまり、単位レンズ３は、斜面角度が裾の部分で大きく、先端部分で小さくなっている。なお、図５（ｃ）において、頂面４は平面である。図５（ｄ）では、単位レンズ３の斜面が平面になっている。一方で、頂面４は所定の曲率を有する曲面（わずかに湾曲した曲面）となっており、曲率中心は単位レンズ３の内側に存在する。また、拡散層５の表面も、同様に、所定の曲率を有する曲面（わずかに湾曲した曲面）となっている。
【００５５】
なお、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）では、拡散層５として、微細粒子を光拡散剤として含む樹脂からなる層を用いる場合について示しているが、微細凹凸を有する層を用いる場合も同様である。
【００５６】
図５（ｅ）では、単位レンズ３の斜面が所定の曲率を有する曲面となっており、曲率中心は単位レンズ３の外側に存在する。つまり、単位レンズ３は、斜面角度が裾の部分で小さく、先端部分で大きくなっている。また、頂面４は平面である。図５（ｆ）における単位レンズ３の形状は、図５（ｅ）と同様である。図５（ｅ）と図５（ｆ）の相違点は、拡散層５が備える微細凹凸構造のパタンである。すなわち、図５（ｅ）では微細凹凸構造のパタンがシート面内で略等しいのに対して、図５（ｆ）では微細凹凸構造のパタンがシート面内で異なっている。図５（ｆ）に示すように、微細凹凸構造のパタンをシート面内で異ならせることで、シート面内における拡散角度を異ならせることができる。
【００５７】
なお、図５（ｅ）および図５（ｆ）では、拡散層５として、微細凹凸を有する層を用いる場合について示しているが、微細粒子を光拡散剤として含む樹脂からなる層を用いる場合も同様である。
【００５８】
本明細書において、略台形の表現には、図５（ａ）〜図５（ｆ）に示される単位レンズ３の断面形状が含まれるものとする。すなわち、単位レンズ３は、斜面や頂面４が曲面であるものを含む。
【００５９】
拡散層５は、以下のような方法によって得ることができる。例えば、微細粒子を光拡散剤として含む樹脂からなる拡散層を基材に積層した積層体を作製し、該積層体を加工して単位レンズ形状を形成することで単位レンズ頂面の光拡散性が得られる。微細粒子は、基材とは異なる屈折率を有することが望ましい。この場合、単位レンズの頂面は平坦な形状になる。
【００６０】
あるいは、基材の表面に凹凸構造を有する拡散層を形成し、加工して単位レンズ形状を形成することで単位レンズ頂面に光拡散性を付与しても良い。
【００６１】
このように、基材の表面に凹凸構造を設けて拡散層としたほうが、基材への形状転写のみで本実施形態の光学シート１が作製可能であるため、より好ましい。
【００６２】
凹凸構造とは、例えば、表面に複数の凹部又は凸部が設けられた構造である。凹部又は凸部の形状は、略円錐状、略球状、略楕円体状、略レンチキュラーレンズ状、略放物面状、又はこれらの逆形状のいずれでもよく、各凹部又は凸部は、規則的に配列していても、不規則に配列していてもよい。また、凹部又は凸部間は連続的な曲面でつながっていてもよい。さらに、不規則な凹凸が連続的な曲面でつながっているランダム構造も、好ましく用いることができる。このランダム構造は、感光性材料を露光・現像することによって得られる微細な３次元構造であることが好ましい。特に、コヒーレントな光が拡散板を通過した後の空間に干渉によって発生するスペックルパタンを用いて感光性材料を露光・現像することによって得られる微細な３次元構造（以下では、この３次元構造のことも「スペックルパタン」という場合がある。）であることが好ましい。
【００６３】
凹凸構造は、均一な出光やモアレ抑制等の観点から、高さ及びピッチの少なくとも片方の規則性が低いことが好ましい。凹凸構造の具体的なサイズとしては、平均値としてピッチが１〜１００μｍであることが好ましく、１〜５０μｍであることがより好ましく、アスペクト比は０．５〜３であることが好ましい。ピッチは、凸部同士の間隔として定義される。アスペクト比は、凸部高さと、凸部高さの１／２の位置における凸部の幅との比（高さ／幅）で定義される。ここで、凸部とは、形状の平均高さよりも高い部分を指す。
【００６４】
スペックルパタンを拡散層５とする光学シート１は、たとえば、以下のような方法を用いることで作製出来る。
【００６５】
まず、シート状基材の片方の表面全面にスペックルパタンを有する拡散層用サブマスタ型８ａを作製する（図６（ａ））。スペックルパタンによる不均一な凹凸構造の形成方法については、特表２００３−５２５４７２号公報（国際公開第０１／０６５４６９号）の方法に準拠した方法を適用できる。
【００６６】
上記スペックルパタンは、例えば、所定の光源と、当該光源から投射された光の光路に設けられたサイズ及び形状可変の開口を備えたマスクと、光源から投射された光により生ずるスペックルパタンを記録するためのプレートと、マスクとプレートの間に光源の光を拡散する拡散板とを用い、マスクの開口のサイズ及び形状、拡散板の拡散性、および各構成部材間の距離を変化させることにより形成することができる。
【００６７】
このようにして得られたスペックルパタンは、プレート上に塗布された感光性樹脂又はフォトレジストに記録されるので、これを現像してスペックルパタンに由来する凹凸が形成された拡散層用サブマスタ型８ａが得られる。この拡散層用サブマスタ型８ａに電鋳等の方法で金属を被着させることにより、スペックルパタンに由来する不均一な凹凸形状を有する型９ａを製造できる（図６（ｂ））。
【００６８】
この型９ａを用いて、所定の透明フィルム上に、例えば紫外線硬化樹脂を用いてスペックルパタンに由来する不均一な凹凸構造が形成された拡散層を形成することができる。以下では、拡散層を形成した上記所定の透明フィルムを拡散層パタン付きフィルム８ｂという（図６（ｃ））。
【００６９】
続いて、得られた拡散層パタン付きフィルム８ｂの一部を機械加工にて切削除去し、複製型８ｃを形成する（図６（ｄ））。複製型８ｃは、錐台形状の単位レンズからなるパタンが残るように加工されている。その後、特表２００３−５２５４７２号公報（国際公開第０１／０６５４６９号）の方法に準拠した方法で、複製型８ｃに電鋳等の方法で金属を被着させることによりマスタ型９ｂを製造する（図７（ａ））。
【００７０】
このマスタ型９ｂを、例えば、紫外線硬化樹脂を塗布したベースフィルム２と重畳させて押圧し、紫外線硬化樹脂を硬化さることで、本実施形態の光学シート１が作製できる（図７（ｂ））。なお、上記凹凸構造は、光学シートの入射面、出射面のいずれか一方または両方に設けることができるが、輝度向上の観点から、主たる凹凸構造は出射面にあることが好ましく、入射面側は平滑面となっていることがより好ましい。なお、一般に、光学シート１を積層する場合等に、傷つき防止のため、光学特性に大きな影響を与えない範囲で、入射面に極微量のビーズを塗布する場合がある。このような場合も平滑面に含まれるものとする。
【００７１】
次に、上述した本実施形態の光学シート１を用いたバックライトユニットについて説明する。図８及び図９は、本実施形態に係るバックライトユニットの概略構成を示す図である。
【００７２】
本実施形態のバックライトユニットは本実施形態の光学シート１５を有する。バックライトユニットは、画像の表示面に対して、直下に光源１１、１２が配列された直下型（図８）や、導光板１０と導光板１０の側面に配置された光源１２を有するエッジライト型（図９）の、いずれも好適に用いることが出来る。本実施形態の光学シート１５は、凹凸形成面側を出光面として配設することが好ましい。また、光源１１、１２の下方には、光を反射させるための反射シート１３が使用されることが好ましい。バックライトユニットは、上記構成を有していれば、さらに、他の光学シート、拡散シート等を配設しても良く、例えば、光源１１、１２と本実施形態の光学シート１５との間に拡散板１４を設けた構成（図８）や、光学シート１５の上にプリズムシート１７および反射型偏光シート１８を載せた構成（図９（ｂ））とすることができる。光源としては、冷陰極管（ＣＣＦＬ）などの線光源１１や、ＬＥＤ（発光ダイオード）、レーザーなどの点光源１２を用いることができる。
【００７３】
拡散板１４は、光を拡散させることのできるものであれば、様々なものを用いることができる。例えばポリスチレン、アクリル系樹脂、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー等に、光を拡散させる効果がある有機ポリマーや無機微粒子を添加したものを用いることができる。これらの拡散板１４は、光を拡散させ、下部光源の光を均一化させる効果がある。また、拡散板１４は、表面に凹凸形状が形成されていても良い。これらには、必要に応じて、有機ポリマーや無機微粒子を添加したものを用いることができる。また、２成分以上の樹脂を混合し、延伸してシート状とした拡散板１４も用いることができる。
【００７４】
導光板１０は、メタクリル酸メチル樹脂などのアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、またはシクロオレフィン系樹脂等の一定の屈折率を有する透明な樹脂材料を基材とする平板状の部材である。導光板１０は、反射ドット、凹凸形状等の反射部を有することで、光入射面（側端面の１つまたは複数）から入射した光を該側端面と略直交する光出射面から出射させる機能を有する。反射部としては、白色インクで反射ドットを印刷したシルク印刷方式、スタンパーを用いたインジェクション成形により基材表面に凹凸をつけた成型方式、基材と反射板をドット状の粘着材で貼り付けた粘着ドット方式、溝加工によるドット方式等で反射ドットを作製したものなどが好ましく用いられる。また、導光板１０の側端面の形状はテーパー型や長方形型などである。本発明に用いられる導光板１０は、一枚板からなる導光板でも良いし、複数のブロック導光板からなる導光板でも良い。
【００７５】
反射シート１３は、光を反射させることのできるものであれば、様々なものを用いることができる。例えば、ポリエステル、ポリカーボネート等の樹脂を発泡させて内部に微細な空気の粒を入れシート状としたもの、２成分以上の樹脂を混合してシート状としたもの、屈折率の異なる樹脂層を積層したシート等を用いることができる。また、反射シート１３は、表面に凹凸形状が形成されていても良い。これらには、必要に応じて、表面に無機微粒子などを添加したものを用いることができる。
【００７６】
表面賦形型拡散シートとしては、アクリル系樹脂の球状ビーズがポリエステル系樹脂、トリアセチルセルロース、或いはポリカーボネート等のシート上に塗布されたシートを用いることができる。また、表面賦形型拡散シートとしては、紫外線硬化樹脂による微細な凹凸構造がポリエステル系樹脂、トリアセチルセルロース、或いはポリカーボネート等のシート上に転写されたシートを用いることができる。このような表面賦形型拡散シートは、光を拡散させ均一化させる効果とともに、拡散板１４で拡散された光を集光する機能を有する。これらの表面賦形型拡散シートと、本実施形態の光学シート１５とを組み合わせて使用することにより、輝度むらを軽減し、光源ユニットの薄型化や光源数の削減を実現することができる。
【００７７】
プリズムシート１７としては、表面に、断面形状が略三角形状、略台形状、略楕円状であるプリズム条列がアレイ状に配列しているような光学シートを用いることができる。断面形状の頂点を丸めた形状としたものも、耐擦傷性向上などの観点から、好ましく用いることができる。これらのプリズムシートとしては、紫外線硬化樹脂によるプリズム条列がポリエステル系樹脂、トリアセチルセルロース、又はポリカーボネート等の基材シート上に転写された形態として用いることができる。このようなプリズムシート１７は再帰反射性を示すため、入射光を正面へ集光する機能を有する。このプリズムシートと、本発明の光学シート１５とを組み合わせて使用することにより、輝度むらを軽減し、光源ユニットの薄型化や光源数の削減を実現することができる。
【００７８】
反射型偏光シート１８としては、自然光又は偏光から直線偏光を分離する機能を有するシートを用いることができる。直線偏光を分離するシートとしては、例えば、軸方向で直交する直線偏光の一方を透過し、他方を反射するフィルム等が挙げられる。反射型偏光シートとしては、具体的には、複屈折位相差の大きい樹脂（ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂等）と、複屈折位相差の小さい樹脂（シクロオレフィンポリマー等)とを交互に多層積層し一軸延伸して得られるシートや、複屈折性のポリエステル樹脂を数百層積層した構造からなるシート（ＤＢＥＦ、３Ｍ（株）製）等を用いることができる。
【００７９】
これらのバックライトユニットは、液晶表示パネルと組合せることにより、液晶表示装置として用いることができる。
【００８０】
次に、上述した本実施形態のバックライトユニットを用いた液晶表示装置について説明する。
【００８１】
図１０は、エッジライト型のバックライトユニットを用いた場合の液晶表示装置の断面図である。本実施形態のバックライトユニットを用いた液晶表示装置は、面光源装置の光の透過を調整することによって表示をする液晶表示パネル１１８と、液晶表示パネルの背面に配置された前述のバックライトユニットを有する。当該液晶表示装置において、バックライトユニットはバックライトシャーシ１１９に格納されている。また、バックライトユニットの導光板１０は、白色ドット１１３を有している。液晶表示パネル１１８は、液晶層と、これを挟む２枚のガラス板１１８１と、ガラス板１１８１の表裏に設けられた偏光板１１８２で構成されている。
【００８２】
本実施の形態のバックライトユニットは、輝度ムラの抑制と高い輝度とを兼ね備える。このため、本実施の形態のバックライトユニットを液晶表示装置に用いることで、液晶表示装置の表示の均一性（輝度の均一性）を確保しつつ、液晶表示装置の輝度を高めることができる。
【００８３】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例および比較例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
【００８４】
本実施例では、図１１に示す斜面形状を有する光学シートを用いたバックライトユニットの特性を評価した。すなわち、本実施例の光学シートは、単位レンズのピッチが２５０μｍ、高さが４０μｍ、傾斜角度が４０°、光学シート直上から平面視した時の頂面の占める割合が４５％の単位レンズの頂面に、スペックル由来の凹凸構造を有する拡散角度（ＦＷＨＭ）が３０°の拡散層が形成されたものである。すなわち、光学シート直上から平面視した時の、拡散層の全体に占める面積の割合は４５％である。また、このとき、拡散層５の５５０ｎｍにおける反射率は６％である。なお、スペックル由来の凹凸構造は、単位レンズの寸法に比して十分に小さいため、図１１にはほとんど表れていない。
【００８５】
なお、本実施例の光学シートにおける単位レンズのピッチ・高さ・斜面角度は、（株）小坂研究所製の微細形状測定機ＥＴ４０００で測定した。また、上記光学シート直上から平面視した時の、拡散層の全体に占める面積の割合は、顕微鏡写真を撮影して算出した。本実施例に示される拡散角度は、微細な凹凸構造を有する面から入光させ、ＬＤ８９００で測定した角度である。例えば、５°と示す場合には、どの方向のＦＷＨＭも、５°である等方性の光学シートであることを表す。また、３０×１０°と示す場合には、拡散角度が最小となる方向の拡散角度が１０°であり、拡散角度が最大となる方向の拡散角度が３０°である異方性の光学シートであることを表す。また、反射率は微細な凹凸構造を有する面の裏面に５°の入射角で入光させた場合の鏡面反射率をＭＰＣ−２２００で測定した反射率である。各パラメータを表１に示す。
【００８６】
［輝度向上］
図９（ｂ）に示すように、導光板１０の下に反射シート１３を配置し、導光板１０の上に光学シート１５として本実施例の光学シートを配置し、その上にプリズムシート１７及び反射型偏光シート１８を、順次配置し、本実施例の輝度評価用のバックライトユニットを構成した。なお、光学シート以外の光学部材、すなわち白色ＬＥＤ、反射シート１３、導光板１０、プリズムシート１７、反射型偏光シート１８については、それぞれＳＯＮＹ社製のＫＤＬ−３２ＥＸ７００に使用されているものを用いた。
【００８７】
コニカミノルタセンシング社製の２次元色彩輝度計（ＣＡ−２０００）を上記バックライトユニットから７５ｃｍ離して設置し、バックライトユニットの中心部、直径３５ｍｍの円内で測定した平均の値を輝度とした。本実施例の輝度と、後述する比較例１の輝度と、から、輝度の変化率（％）を算出し、輝度向上を表す指標として表１に示す。
【００８８】
［ムラ隠蔽性］
図９（ａ）に示すように導光板１０の下に反射シート１３を配置し、導光板１０の上に光学シート１５として本実施例の光学シートを配置し、実施例のムラ隠蔽性評価用のバックライトユニットを構成した。なお、光学シート以外の光学部材、すなわち白色ＬＥＤ、反射シート１３、導光板１０については、それぞれＳＯＮＹ社製のＫＤＬ−３２ＥＸ７００に使用されているものを用いた。導光板１０の白色ドットで形成された反射ドットが視認できない状態を○、ドットが視認できる状態を×として目視でムラ隠蔽性の評価を行った結果を表１に示す。
【００８９】
（実施例２）
本実施例では、実施例１における光学シートに代えて、シート直上から平面視した時に、拡散層の占める面積が全体の４５％、スペックル由来の凹凸構造を有する拡散層の拡散角度（ＦＷＨＭ）が６０×１°、反射率が８％である光学シートを、拡散層がＬＥＤ列と平行な方向に光を拡散させるように配置したバックライトユニットを用いて特性を評価した。光学シートの他のパラメータは、実施例１と同様である。すなわち、単位レンズの断面形状は図１１に示す斜面形状を有する。各パラメータの測定方法および評価方法は実施例１と同様である。測定結果及び評価結果を表１に示す。
【００９０】
（比較例１）
本比較例では、実施例１又は実施例２における光学シートに代えて、等方性拡散シートであるＴＤＦ−１２７（東レ社製）を同位置に配置したバックライトユニットを用いて特性を評価した。評価方法は実施例１と同様である。評価結果を表１に示す。
【００９１】
（比較例２）
本比較例では、実施例１又は実施例２における光学シートに代えて、ＦＷＨＭが３０°、反射率６％の等方性拡散シートを同位置に配置したバックライトユニットを用いて特性を評価した。各パラメータの測定方法および評価方法は実施例１と同様である。測定結果及び評価結果を表１に示す。
【００９２】
（比較例３）
本比較例では、実施例１又は実施例２における光学シートに代えて、ＦＷＨＭ６０×１°、反射率８％の異方性拡散シートを同位置に、ＬＥＤ列と平行な方向に光を拡散させるように配置したバックライトユニットを用いて特性を評価した。各パラメータの測定方法および評価方法は実施例１と同様である。測定結果及び評価結果を表１に示す。
【００９３】
（比較例４）
本比較例では、実施例１又は実施例２における光学シートに代えて、シート直上から平面視した時に、頂面の占める面積が全体の４５％、単位レンズの断面形状が図１１に示す斜面形状であり、頂面に拡散層を有さない光学シートを同位置に配置したバックライトユニットを用いて特性を評価した。各パラメータの測定方法および評価方法は実施例１と同様である。測定結果及び評価結果を表１に示す。
【００９４】
【表１】
【００９５】
表１に示すように、拡散層と集光機能を有する斜面とを融合させた実施例１及び実施例２の光学シートは、集光斜面を持たない比較例１〜３の拡散シートと比較して輝度向上効果が高く、集光機能を有する斜面は有するが拡散層を持たない比較例４の光学シートと比較してムラ隠蔽性が高く、輝度も高い。実施例１及び実施例２の光学シートでは、集光に適した斜面を有し、さらに集光されなかった光も反射を経て再度集光されることで輝度向上効果が高い水準で得られ、拡散層により適度に光が拡散されるためにムラ隠蔽性が高い水準で得られるためである。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の光学シートは、各種表示装置のバックライトに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００９７】
１ 光学シート
２ ベースフィルム
３ 単位レンズ
４ 頂面
５ 拡散層
６ 底線または底面
７ 斜面
１０ 導光板
１１ 線状光源
１２ 点状光源
１３ 反射シート
１４ 拡散板
１５ 光学シート
１７ プリズムシート
１８ 反射型偏光シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等のバックライトユニットに用いられる光学シートと、該バックライトユニット、および液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、携帯電話、ＰＤＡ端末、デジタルカメラ、テレビ、パーソナルコンピュータ用ディスプレイ、デジタルフォトフレームなどの幅広い分野で利用されている。液晶表示装置は、液晶パネルとその背面のバックライトユニットとを備える表示装置であり、このバックライトユニットからの光を液晶パネルに供給することにより、画像を表示する。このバックライトユニットとしては、エッジライト型と直下型の２つが一般的に用いられている。
【０００３】
エッジライト型のバックライトユニットは、側面に線状光源である冷陰極管または点状光源であるＬＥＤが配置された導光板と、反射シートや拡散シート等の光学シートからなる。該側面から導光板に入射した光は、導光板の２つの主面である出光面と反射面との間で全反射しながら伝播し、反射面に形成されている光散乱を促す白色ドットにあたると出光面から出射する。導光板は、このような原理により、導光板の出光面全体で略均一な照度分布を有する光を出光するものである。ここで導光板の出光面から反射面の白色ドットが輝度ムラとして観測されると好ましくないので、導光板の出光面と液晶表示パネルとの間には光学シートを使用することが通常である。エッジライト型のバックライトユニットは、液晶表示装置の薄型化に適する。
【０００４】
直下型のバックライトユニットは、液晶パネルの直下に配置された光源と、反射シートや拡散シート等の光学シートからなる。画面内に十分な輝度を得られるよう、光源として冷陰極管やＬＥＤを複数用いるために、出光面における光源と重畳する領域（光源の上部に相当する領域）と光源と重畳しない領域（光源間の上部に相当する領域）との間には、輝度の差（輝度ムラ）が生じる。このような輝度ムラを解消するために、光源と液晶表示パネルとの間には、光学シートを使用することが必須である。直下型のバックライトユニットは、光の利用効率を高くできる。
【０００５】
上述したエッジライト型バックライトユニットにおける導光板の反射面の白色ドットによる輝度ムラの解消、および直下型のバックライトユニットにおける複数の光源に対する位置の違いによる輝度ムラの解消には、輝度ムラ隠蔽性（以下、単に「ムラ隠蔽性」ともいう。）の高い光学シート、例えばビーズコート光拡散シート等を複数枚重ねて用いる必要がある。
【０００６】
しかしながら、ムラ隠蔽性の高いシートは光の透過率が低く輝度低下を招くことが多い。近年、液晶表示技術の発達による画像の高精細化や、消費電力低減のために限られた光を効率良く利用する方法が模索されており、輝度低下は好ましくない。
【０００７】
上記の背景より、ムラ隠蔽性および輝度向上２つの効果を併せ持つ光学部材が求められている。
【０００８】
例えば特許文献１には、光入射面または光出射面の少なくとも一方に周期的且つマトリクス状に配置されたマイクロレンズアレイが形成され、マイクロレンズアレイが形成された方の面のマイクロレンズが形成されていない平面部は中心線算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上２μｍ以下で表される表面粗さを有する光学素子が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２には、表面に頂角５０〜１５０度の線状プリズム形状が賦型され、該プリズム面に表面粗さ（Ｒａ）が０．２〜２０μｍである微細な凹凸が設けられている拡散板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２２３１９２号公報
【特許文献２】特開２００８−２４２００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１には、集光性を示すマイクロレンズと、光拡散性を示す特定の表面粗さを有する平面部という、形状の異なる２つの領域を有する光学素子が記載されている。しかしながら、マイクロレンズの集光効果はプリズムと比較して小さく、十分な輝度向上効果は示さない。さらに、ムラ隠蔽性を向上させるためにマイクロレンズ間の平面部の割合を増やすと輝度は低下する。
【００１２】
また、特許文献２に記載のように、プリズム全面に微細凹凸が形成されている場合は、その微細凹凸により集光に適切な角度を有するプリズム斜面が減少し、集光効果が減少してしまう。
【００１３】
このように、従来の技術では、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を同時に得ることは極めて困難であった。
【００１４】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を高い水準で得ることができる光学シート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】
【００１５】
本発明の光学シートは、光透過性を有するベースフィルムと、前記ベースフィルムの一面に形成され、前記ベースフィルムの前記一面に垂直な一断面の形状が略台形である複数の単位レンズと、前記単位レンズの頂面に形成された拡散層と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、集光に適した斜面と、光を拡散および反射させる拡散層と、を有することにより、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を高い水準で得ることができる。
【００１７】
本発明の光学シートにおいて、前記複数の単位レンズが、特定の方向に延在する角柱形状を有する互いに平行な複数の光透過性部材からなっても良い。また、前記単位レンズが、略錐台形状を有する光透過性部材からなっても良い。
【００１８】
本発明の光学シートにおいて、前記ベースフィルムの前記一面に垂直な方向からの平面視において、前記拡散層の占める面積が前記ベースフィルム全体の面積の５％以上７０％以下であっても良い。
【００１９】
この構成によれば、高いムラ隠蔽性の効果と輝度向上の効果とのバランスをとることができる。
【００２０】
本発明の光学シートにおいて、前記単位レンズの傾斜角度が１５°以上６０°以下であっても良い。また、本発明の光学シートにおいて、前記拡散層の５５０ｎｍにおける反射率が３％以上１５％以下であっても良い。
【００２１】
この構成によれば、輝度向上の効果を十分に高めることができる。
【００２２】
本発明の光学シートにおいて、前記拡散層の拡散角度が０．１度以上１５０度以下であっても良い。
【００２３】
この構成によれば、ムラ隠蔽性を十分に高めることができる。
【００２４】
本発明の光学シートにおいて、前記拡散層の表面に凹凸構造を有していても良い。また、本発明の光学シートにおいて、前記凹凸構造が干渉露光によるスペックルパタンを用いて形成された凹凸構造であっても良い。また、本発明の光学シートにおいて、前記単位レンズと前記拡散層とは一体に設けられても良い。
【００２５】
本発明のバックライトユニットは、上記光学シートを具備することを特徴とする。また、本発明の液晶表示装置は、上記バックライトユニットを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の光学シートは、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を高い水準で得ることができるものであり、バックライトユニットの輝度ムラを抑制しながら高い輝度をもたらすことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態に係る光学シートの一実施形態の断面模式図である。
【図２】実施の形態に係る光学シートの実施形態の平面模式図である。なお、（ａ）、（ｂ）は、単位レンズが、断面形状が略台形の角柱形状である場合であり、（ｃ）は、単位レンズが、紙面に鉛直方向から見た形状が四角形の略四角錐台形状である場合であり、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、単位レンズが、紙面に鉛直方向から見た形状が円形の略円錐台形状である場合である。
【図３】拡散角度の定義を説明するための説明図である。
【図４】実施の形態に係る光学シートの一例の表面形状を示す顕微鏡写真（３００倍）である。
【図５】実施の形態に係る光学シートの他の実施形態の断面模式図である。
【図６】実施の形態に係る光学シートの作製方法を示す断面模式図である。
【図７】実施の形態に係る光学シートの作製方法を示す断面模式図である。
【図８】実施の形態に係る直下型バックライトユニットの構成例を示す図である。
【図９】実施の形態に係るエッジライト型バックライトユニットの構成例を示す図である。
【図１０】実施の形態に係る液晶表示装置の断面模式図である。
【図１１】実施例１、２、および比較例４の単位レンズ１つあたりの断面形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
特許文献１のように、集光性を示す領域と、光拡散性を示す領域とを分離して設ける場合には、集光性を示す領域を通過した光と、光拡散性を示す領域を通過した光とが独立することになるため、ムラ隠蔽性を高めるためには集光性の領域を小さくし、また、集光性を高めるためには光拡散性を示す領域を小さくしなくてはならない。つまり、ムラ隠蔽性の向上と輝度の向上とはトレードオフの関係となり、一方を高めれば他方が低下してしまうことになる。また、特許文献２のように、同じ領域内に集光性を示す構造と光拡散性を示す構造とを作り込んだとしても、集光性を示す構造全体に光拡散性を示す構造が作り込まれている場合には、集光に適切な構造の割合が減少し、集光性が低下してしまう。
【００２９】
本発明者らはこの点に着目し、光拡散性のみならず、輝度向上効果も合わせ持つような拡散層を設けることで、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を高い水準で得られることを見出した。そして、集光に適切な角度を有する斜面と、光を拡散および適度に反射させる拡散層（拡散領域）と、を近接して有する構造を案出した。このような構造では、斜面によって適切な集光が実現され、輝度向上効果が得られるだけでなく、拡散層によっても光が適度に反射および拡散するために、さらなる輝度向上およびムラ隠蔽性向上効果が得られる。拡散層により輝度向上の効果が得られるのは、拡散層が適度な反射率を有することにより、拡散層で反射された光が再び斜面で集光されるためである。すなわち、本発明の骨子は、ベースフィルム上に、集光性を示す領域としての斜面と、光拡散性および反射性を示す領域としての拡散層とを有することで、斜面において適切に集光されることで得られる輝度向上効果と、集光されなかった光が拡散層で反射され、再度単位レンズの斜面から集光されることで得られる輝度向上効果と、反射されなかった光が適度に拡散されることでムラを隠蔽する効果とを併せ持つ光学シートを提供しようとするものである。なお、拡散層とレンズとの境界は明確でなくとも良く、拡散層とレンズとは一体であっても良い。以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一態様（以下「本実施形態」ともいう。）の光学シート１を光入射面（光出射面）に垂直な断面から見た場合の断面模式図である。また、図２は、本実施形態の光学シート１を、単位レンズ３を有する主面の真上（主面に垂直な方向）から見た場合の平面模式図である。ここで、図１は、例えば、図２（ａ）や図２（ｃ）、図２（ｄ）などのＡ−Ａ´における断面に相当する。
【００３１】
図１および図２から分かるように、本実施形態の光学シート１は、光透過性を有するベースフィルム２と、ベースフィルム２の一面に形成され、少なくともベースフィルム２に垂直な一方向の断面形状が略台形である複数の単位レンズ３と、単位レンズ３の頂面４に形成され、光源からの光を拡散および反射させる拡散層５とを備える。
【００３２】
単位レンズ３は、所定の角度を有する斜面７と、平面とを有する光透過性の部材であり、樹脂、ガラス等の材料からなる。単位レンズ３は、その斜面において光を屈折させ、集光を行う機能を有する。
【００３３】
単位レンズ３において、輝度を向上させるという観点から、傾斜角度（単位レンズの底面から頂面までの高さをｈとするときに、底面からｈ／２の高さにおける斜面角度を意味するものとする。すなわち、本明細書において、傾斜角度は斜面角度に含まれる。）は、１５°以上６０°以下であることが好ましい。傾斜角度は、より好ましくは２０°以上５０°以下、さらに好ましくは２０°以上４５°以下である。
【００３４】
なお、ここでは傾斜角度として、（株）小坂研究所製の微細形状測定機ＥＴ４０００を用いて測定した値を用いる。測定条件は、例えば、Ｘピッチ３μｍ、Ｙピッチ３μｍ、Ｚ倍率２０００倍である。このような測定において得られた高さデータと測定ピッチから、三角関数を用いて傾斜角度を算出する。ただし、傾斜角度の測定方法はこれに限定されない。
【００３５】
拡散層５は、例えば、表面付近に多数の微細凹凸構造を有する層である（図１参照）。なお、拡散層５は、適切な光の拡散および反射が実現できるものであれば、微細凹凸構造を有することに限られない。例えば、微細粒子を光拡散剤として含む層を拡散層５として用いても良い。
【００３６】
拡散層５の反射率は、輝度向上効果を高めるという観点から、波長が５５０ｎｍの光の反射率が３％以上１５％以下であることが好ましい。より好ましくは１０％以下である。上記反射率は、光学シート１において、拡散層が形成された面とは逆の面において、当該面に垂直から５°傾いた方向から光を入射した場合（すなわち、基材面への入射角が５°の場合）の５５０ｎｍの波長における鏡面反射率を指す。上記反射率は例えば、(株)島津製作所のＭＰＣ−２２００を用いて測定できる。ただし、反射率の測定方法はこれに限定されない。
【００３７】
なお、単位レンズ３と拡散層５の両方が存在する状態では、拡散層５の反射率を正確に測定することは困難である。このため、ここでは、単位レンズ３を有しないベースフィルム２上に同条件で形成した拡散層５の反射率を、光学シート１における拡散層５の反射率と定義する。
【００３８】
拡散層５の拡散角度は、ムラ隠蔽性を高めるという観点から、０．１°以上１５０°以下であることが好ましい。より好ましくは１５°以上である。なお、微細凹凸構造を有する拡散層５においては、拡散角度は、微細凹凸構造の高低差、凹凸の間隔などによって制御することができる。
【００３９】
拡散層５としては、測定方向によらず、ほぼ同じ拡散角度が得られる等方拡散層と、測定方向によって、拡散角度が異なる異方拡散層のいずれを用いることもできる。異方拡散層とは、例えば、直交する２つの方向で拡散角度を測定した場合に、拡散角度が異なるような拡散層５である。また、拡散層５の拡散角度はシート面内の測定位置ごとに異なっていても良い。
【００４０】
本明細書に記載の拡散角度とは、透過拡散光の出射角度をｘ軸、強度をｙ軸とした透過光強度の出射角度に対する分布における強度がピーク強度の半分となる出射角度（半値角）の間隔（ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ）ことであり、図３（ａ）で示される。拡散角度は、例えばＰｈｏｔｏｎ（株）社製のＧｏｎｉｏｍｅｔｒｉｃ Ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒｓ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ｆａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ａｎｇｕｌａｒ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ Ｍｏｄｅｌ ＬＤ８９００（以下「ＬＤ８９００」という。）を用いて、図３（ｂ）に示すように、拡散層５に対して法線方向から入射した光の透過光強度の出射角度分布を測定することによって求めることが出来る。
【００４１】
なお、単位レンズ３と拡散層５の両方が存在する状態では、拡散層５の拡散角度を正確に測定することは困難である。このため、ここでは、単位レンズ３を有しないベースフィルム２上に同条件で形成した拡散層５の拡散角度を、光学シート１における拡散層５の拡散角度と定義する。
【００４２】
ベースフィルム２は、樹脂、ガラス等の材料からなる光透過性の基材であり、特に、基材単体での光透過率が７５％以上であることが好ましい。なお、ベースフィルム２の材質等については、目的とする光を好適に透過することができるものであれば特に限定されない。
【００４３】
以上のような構成の光学シート１により、ムラ隠蔽性および輝度向上の双方の効果を高い水準で得ることができる。
【００４４】
なお、ここでは、単位レンズ３と拡散層５が別体である光学シート１について示しているが、本発明はこれに限定されない。単位レンズ３と拡散層５は一体であっても良い。この場合、単位レンズ３の頂面４に拡散領域が設けられることになる。なお、ここでは、「別体」とは、単位レンズ３と拡散層５との境界が明確であることを意味し、「一体」とは、単位レンズ３と拡散層５との境界が明確には存在しないことを意味するものとする。
【００４５】
次に、本実施形態の光学シート１の平面パタンについて、図２を参照して説明する。図２には、平面パタン形状を分かりやすく示すために、頂面４と、底線または底面６と、その間の斜面７を示している。なお、底線または底面６は、レンズの高さが最も低くなる点を結んだ線または面である。単位レンズ３は、特に集光するべき光の方向が一方向に限られている場合には、特定の方向に延在する角柱形状を有する互いに平行な複数の光透過性部材であることが好ましい（図２（ａ）、（ｂ））。単位レンズ３をこのような形状とすることにより、特定方向以外の光を集光せずに光の視野角を維持することができるためである。または、集光方向が限定されない場合には、互いに間隔をおいて点在する略錐台形状を有する光透過性部材であることが好ましい（図２（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ））。単位レンズ３の形状を互いに間隔をおいて点在する略錐台形状とすることにより、斜面が等方的に存在することになり、いずれの方向の光も集光できるためである。
【００４６】
ここで、図２（ａ）の光学シート１には、紙面上下方向に長く、紙面左右方向の幅が略等しい角柱形状の光透過性部材でなる単位レンズ３が複数用いられている。また、図２（ａ）の光学シート１では、複数の単位レンズ３が互いに略平行に延在している。一方、図２（ｂ）の光学シート１には、紙面上下方向に長く、紙面左右方向の幅が異なる角柱形状の光透過性部材でなる単位レンズ３が複数用いられている。なお、図２（ｂ）の光学シート１でも、複数の単位レンズ３が互いに略平行に延在している。
【００４７】
また、図２（ｃ）の光学シート１には、角錐台形状の光透過性部材でなる単位レンズ３が複数用いられている。一方、図２（ｄ）、図２（ｅ）、図２（ｆ）の光学シート１には、円錐台形状の光透過性部材でなる単位レンズ３が複数用いられている。
【００４８】
なお、図２（ａ）、図２（ｃ）、および図２（ｄ）の光学シート１では、複数の単位レンズ３の大きさ（平面視における幅、径）や、単位レンズ３同士の間隔は略等しくなっている。一方で、図２（ｂ）、図２（ｅ）、および図２（ｆ）の光学シート１では、複数の単位レンズ３の大きさ（平面視における幅、径）や、単位レンズ３同士の間隔は異なっている。
【００４９】
本実施形態の光学シート１において、単位レンズ３は、規則的に並んだ状態（図２（ａ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ））、および配置の規則性が低い状態（図２（ｂ）、（ｆ））のいずれでも良い。また、単位レンズ３の大きさ（平面視における幅、径）は、面内で不均一であっても良い(図２（ｂ）、（ｅ）、（ｆ）)。ただし、高いムラ隠蔽性の効果と輝度向上の効果とのバランスをとるために、光学シート１直上（ベースフィルム２の一主面に垂直な方向）から平面視した時に、単位レンズ３の頂面４に形成されている拡散層５の占める面積が、ベースフィルム２全体（光学シート１全体）の５％以上７０％以下であることが好ましい。単位レンズ３の高さは１５〜１５０μｍが好ましく、ピッチ（単位レンズ同士の間隔）は４０〜５００μｍが好ましい。
【００５０】
図４は、実際に作製した光学シート１の顕微鏡写真である。図４では、ベースフィルム２の一主面に垂直な断面形状が図１に相当し、ベースフィルム２の一主面に垂直な方向からの平面視が図２（ｄ）に相当する光学シート１を示している。このように、ベースフィルム２の一面に垂直な一方向の断面形状が略台形である複数の単位レンズと、単位レンズの頂面に形成され、光源からの光を拡散させる拡散層と、を備えることにより高いムラ隠蔽性を確保しつつ、輝度向上の効果を高めることができる。
【００５１】
図５は、別の態様の光学シート１を光入射面（光出射面）に垂直な断面から見た場合の断面模式図である。ここで示すように、単位レンズ３の斜面は、必ずしも平面（すなわち、その断面が直線）である必要はなく、曲面（すなわち、その断面が曲線）であっても良い（図５（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｆ））。ただし、より高い輝度を得るためには、単位レンズの斜面を成す斜面角度（θ(０)〜θ（Ｎ））が１５°以上６０°以下（好ましくは２０°以上５０°以下、より好ましくは２０°以上４５°以下）の範囲に入る斜面領域が広いことが好ましい。すなわち、上記範囲内の斜面角度を有する斜面の面積が広いことが好ましい。
【００５２】
また、単位レンズ３の頂面４も、必ずしも平面である必要はなく、曲面（すなわち、その断面が曲線）であっても良い（図５（ｄ））。この場合、拡散層５の表面もわずかに湾曲した曲面となる。ここで、わずかに湾曲した曲面とは、光ベースフィルム２の一主面に対して接線が±１０°以内の角度を有する曲面を指す。上記角度は、例えば、（株）小坂研究所製の微細形状測定機ＥＴ４０００等を用いて触針で斜面の表面形状を測定し、得られた高さデータと測定ピッチより三角関数を用いて算出できる。
【００５３】
具体的には、図５（ａ）では、単位レンズ３の斜面が平面になっており、単位レンズ３の頂面４も平面である。図５（ｂ）では、単位レンズ３の斜面が所定の曲率を有する曲面となっており、曲率中心は単位レンズ３の外側に存在する。つまり、単位レンズ３は、斜面角度が裾の部分で小さく、先端部分で大きくなっている。なお、図５（ｂ）において、頂面４は平面である。
【００５４】
図５（ｃ）では、単位レンズ３の斜面が所定の曲率を有する曲面となっており、曲率中心は単位レンズ３の内側に存在する。つまり、単位レンズ３は、斜面角度が裾の部分で大きく、先端部分で小さくなっている。なお、図５（ｃ）において、頂面４は平面である。図５（ｄ）では、単位レンズ３の斜面が平面になっている。一方で、頂面４は所定の曲率を有する曲面（わずかに湾曲した曲面）となっており、曲率中心は単位レンズ３の内側に存在する。また、拡散層５の表面も、同様に、所定の曲率を有する曲面（わずかに湾曲した曲面）となっている。
【００５５】
なお、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）では、拡散層５として、微細粒子を光拡散剤として含む樹脂からなる層を用いる場合について示しているが、微細凹凸を有する層を用いる場合も同様である。
【００５６】
図５（ｅ）では、単位レンズ３の斜面が所定の曲率を有する曲面となっており、曲率中心は単位レンズ３の外側に存在する。つまり、単位レンズ３は、斜面角度が裾の部分で小さく、先端部分で大きくなっている。また、頂面４は平面である。図５（ｆ）における単位レンズ３の形状は、図５（ｅ）と同様である。図５（ｅ）と図５（ｆ）の相違点は、拡散層５が備える微細凹凸構造のパタンである。すなわち、図５（ｅ）では微細凹凸構造のパタンがシート面内で略等しいのに対して、図５（ｆ）では微細凹凸構造のパタンがシート面内で異なっている。図５（ｆ）に示すように、微細凹凸構造のパタンをシート面内で異ならせることで、シート面内における拡散角度を異ならせることができる。
【００５７】
なお、図５（ｅ）および図５（ｆ）では、拡散層５として、微細凹凸を有する層を用いる場合について示しているが、微細粒子を光拡散剤として含む樹脂からなる層を用いる場合も同様である。
【００５８】
本明細書において、略台形の表現には、図５（ａ）〜図５（ｆ）に示される単位レンズ３の断面形状が含まれるものとする。すなわち、単位レンズ３は、斜面や頂面４が曲面であるものを含む。
【００５９】
拡散層５は、以下のような方法によって得ることができる。例えば、微細粒子を光拡散剤として含む樹脂からなる拡散層を基材に積層した積層体を作製し、該積層体を加工して単位レンズ形状を形成することで単位レンズ頂面の光拡散性が得られる。微細粒子は、基材とは異なる屈折率を有することが望ましい。この場合、単位レンズの頂面は平坦な形状になる。
【００６０】
あるいは、基材の表面に凹凸構造を有する拡散層を形成し、加工して単位レンズ形状を形成することで単位レンズ頂面に光拡散性を付与しても良い。
【００６１】
このように、基材の表面に凹凸構造を設けて拡散層としたほうが、基材への形状転写のみで本実施形態の光学シート１が作製可能であるため、より好ましい。
【００６２】
凹凸構造とは、例えば、表面に複数の凹部又は凸部が設けられた構造である。凹部又は凸部の形状は、略円錐状、略球状、略楕円体状、略レンチキュラーレンズ状、略放物面状、又はこれらの逆形状のいずれでもよく、各凹部又は凸部は、規則的に配列していても、不規則に配列していてもよい。また、凹部又は凸部間は連続的な曲面でつながっていてもよい。さらに、不規則な凹凸が連続的な曲面でつながっているランダム構造も、好ましく用いることができる。このランダム構造は、感光性材料を露光・現像することによって得られる微細な３次元構造であることが好ましい。特に、コヒーレントな光が拡散板を通過した後の空間に干渉によって発生するスペックルパタンを用いて感光性材料を露光・現像することによって得られる微細な３次元構造（以下では、この３次元構造のことも「スペックルパタン」という場合がある。）であることが好ましい。
【００６３】
凹凸構造は、均一な出光やモアレ抑制等の観点から、高さ及びピッチの少なくとも片方の規則性が低いことが好ましい。凹凸構造の具体的なサイズとしては、平均値としてピッチが１〜１００μｍであることが好ましく、１〜５０μｍであることがより好ましく、アスペクト比は０．５〜３であることが好ましい。ピッチは、凸部同士の間隔として定義される。アスペクト比は、凸部高さと、凸部高さの１／２の位置における凸部の幅との比（高さ／幅）で定義される。ここで、凸部とは、形状の平均高さよりも高い部分を指す。
【００６４】
スペックルパタンを拡散層５とする光学シート１は、たとえば、以下のような方法を用いることで作製出来る。
【００６５】
まず、シート状基材の片方の表面全面にスペックルパタンを有する拡散層用サブマスタ型８ａを作製する（図６（ａ））。スペックルパタンによる不均一な凹凸構造の形成方法については、特表２００３−５２５４７２号公報（国際公開第０１／０６５４６９号）の方法に準拠した方法を適用できる。
【００６６】
上記スペックルパタンは、例えば、所定の光源と、当該光源から投射された光の光路に設けられたサイズ及び形状可変の開口を備えたマスクと、光源から投射された光により生ずるスペックルパタンを記録するためのプレートと、マスクとプレートの間に光源の光を拡散する拡散板とを用い、マスクの開口のサイズ及び形状、拡散板の拡散性、および各構成部材間の距離を変化させることにより形成することができる。
【００６７】
このようにして得られたスペックルパタンは、プレート上に塗布された感光性樹脂又はフォトレジストに記録されるので、これを現像してスペックルパタンに由来する凹凸が形成された拡散層用サブマスタ型８ａが得られる。この拡散層用サブマスタ型８ａに電鋳等の方法で金属を被着させることにより、スペックルパタンに由来する不均一な凹凸形状を有する型９ａを製造できる（図６（ｂ））。
【００６８】
この型９ａを用いて、所定の透明フィルム上に、例えば紫外線硬化樹脂を用いてスペックルパタンに由来する不均一な凹凸構造が形成された拡散層を形成することができる。以下では、拡散層を形成した上記所定の透明フィルムを拡散層パタン付きフィルム８ｂという（図６（ｃ））。
【００６９】
続いて、得られた拡散層パタン付きフィルム８ｂの一部を機械加工にて切削除去し、複製型８ｃを形成する（図６（ｄ））。複製型８ｃは、錐台形状の単位レンズからなるパタンが残るように加工されている。その後、特表２００３−５２５４７２号公報（国際公開第０１／０６５４６９号）の方法に準拠した方法で、複製型８ｃに電鋳等の方法で金属を被着させることによりマスタ型９ｂを製造する（図７（ａ））。
【００７０】
このマスタ型９ｂを、例えば、紫外線硬化樹脂を塗布したベースフィルム２と重畳させて押圧し、紫外線硬化樹脂を硬化さることで、本実施形態の光学シート１が作製できる（図７（ｂ））。なお、上記凹凸構造は、光学シートの入射面、出射面のいずれか一方または両方に設けることができるが、輝度向上の観点から、主たる凹凸構造は出射面にあることが好ましく、入射面側は平滑面となっていることがより好ましい。なお、一般に、光学シート１を積層する場合等に、傷つき防止のため、光学特性に大きな影響を与えない範囲で、入射面に極微量のビーズを塗布する場合がある。このような場合も平滑面に含まれるものとする。
【００７１】
次に、上述した本実施形態の光学シート１を用いたバックライトユニットについて説明する。図８及び図９は、本実施形態に係るバックライトユニットの概略構成を示す図である。
【００７２】
本実施形態のバックライトユニットは本実施形態の光学シート１５を有する。バックライトユニットは、画像の表示面に対して、直下に光源１１、１２が配列された直下型（図８）や、導光板１０と導光板１０の側面に配置された光源１２を有するエッジライト型（図９）の、いずれも好適に用いることが出来る。本実施形態の光学シート１５は、凹凸形成面側を出光面として配設することが好ましい。また、光源１１、１２の下方には、光を反射させるための反射シート１３が使用されることが好ましい。バックライトユニットは、上記構成を有していれば、さらに、他の光学シート、拡散シート等を配設しても良く、例えば、光源１１、１２と本実施形態の光学シート１５との間に拡散板１４を設けた構成（図８）や、光学シート１５の上にプリズムシート１７および反射型偏光シート１８を載せた構成（図９（ｂ））とすることができる。光源としては、冷陰極管（ＣＣＦＬ）などの線光源１１や、ＬＥＤ（発光ダイオード）、レーザーなどの点光源１２を用いることができる。
【００７３】
拡散板１４は、光を拡散させることのできるものであれば、様々なものを用いることができる。例えばポリスチレン、アクリル系樹脂、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー等に、光を拡散させる効果がある有機ポリマーや無機微粒子を添加したものを用いることができる。これらの拡散板１４は、光を拡散させ、下部光源の光を均一化させる効果がある。また、拡散板１４は、表面に凹凸形状が形成されていても良い。これらには、必要に応じて、有機ポリマーや無機微粒子を添加したものを用いることができる。また、２成分以上の樹脂を混合し、延伸してシート状とした拡散板１４も用いることができる。
【００７４】
導光板１０は、メタクリル酸メチル樹脂などのアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、またはシクロオレフィン系樹脂等の一定の屈折率を有する透明な樹脂材料を基材とする平板状の部材である。導光板１０は、反射ドット、凹凸形状等の反射部を有することで、光入射面（側端面の１つまたは複数）から入射した光を該側端面と略直交する光出射面から出射させる機能を有する。反射部としては、白色インクで反射ドットを印刷したシルク印刷方式、スタンパーを用いたインジェクション成形により基材表面に凹凸をつけた成型方式、基材と反射板をドット状の粘着材で貼り付けた粘着ドット方式、溝加工によるドット方式等で反射ドットを作製したものなどが好ましく用いられる。また、導光板１０の側端面の形状はテーパー型や長方形型などである。本発明に用いられる導光板１０は、一枚板からなる導光板でも良いし、複数のブロック導光板からなる導光板でも良い。
【００７５】
反射シート１３は、光を反射させることのできるものであれば、様々なものを用いることができる。例えば、ポリエステル、ポリカーボネート等の樹脂を発泡させて内部に微細な空気の粒を入れシート状としたもの、２成分以上の樹脂を混合してシート状としたもの、屈折率の異なる樹脂層を積層したシート等を用いることができる。また、反射シート１３は、表面に凹凸形状が形成されていても良い。これらには、必要に応じて、表面に無機微粒子などを添加したものを用いることができる。
【００７６】
表面賦形型拡散シートとしては、アクリル系樹脂の球状ビーズがポリエステル系樹脂、トリアセチルセルロース、或いはポリカーボネート等のシート上に塗布されたシートを用いることができる。また、表面賦形型拡散シートとしては、紫外線硬化樹脂による微細な凹凸構造がポリエステル系樹脂、トリアセチルセルロース、或いはポリカーボネート等のシート上に転写されたシートを用いることができる。このような表面賦形型拡散シートは、光を拡散させ均一化させる効果とともに、拡散板１４で拡散された光を集光する機能を有する。これらの表面賦形型拡散シートと、本実施形態の光学シート１５とを組み合わせて使用することにより、輝度むらを軽減し、光源ユニットの薄型化や光源数の削減を実現することができる。
【００７７】
プリズムシート１７としては、表面に、断面形状が略三角形状、略台形状、略楕円状であるプリズム条列がアレイ状に配列しているような光学シートを用いることができる。断面形状の頂点を丸めた形状としたものも、耐擦傷性向上などの観点から、好ましく用いることができる。これらのプリズムシートとしては、紫外線硬化樹脂によるプリズム条列がポリエステル系樹脂、トリアセチルセルロース、又はポリカーボネート等の基材シート上に転写された形態として用いることができる。このようなプリズムシート１７は再帰反射性を示すため、入射光を正面へ集光する機能を有する。このプリズムシートと、本発明の光学シート１５とを組み合わせて使用することにより、輝度むらを軽減し、光源ユニットの薄型化や光源数の削減を実現することができる。
【００７８】
反射型偏光シート１８としては、自然光又は偏光から直線偏光を分離する機能を有するシートを用いることができる。直線偏光を分離するシートとしては、例えば、軸方向で直交する直線偏光の一方を透過し、他方を反射するフィルム等が挙げられる。反射型偏光シートとしては、具体的には、複屈折位相差の大きい樹脂（ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂等）と、複屈折位相差の小さい樹脂（シクロオレフィンポリマー等)とを交互に多層積層し一軸延伸して得られるシートや、複屈折性のポリエステル樹脂を数百層積層した構造からなるシート（ＤＢＥＦ、３Ｍ（株）製）等を用いることができる。
【００７９】
これらのバックライトユニットは、液晶表示パネルと組合せることにより、液晶表示装置として用いることができる。
【００８０】
次に、上述した本実施形態のバックライトユニットを用いた液晶表示装置について説明する。
【００８１】
図１０は、エッジライト型のバックライトユニットを用いた場合の液晶表示装置の断面図である。本実施形態のバックライトユニットを用いた液晶表示装置は、面光源装置の光の透過を調整することによって表示をする液晶表示パネル１１８と、液晶表示パネルの背面に配置された前述のバックライトユニットを有する。当該液晶表示装置において、バックライトユニットはバックライトシャーシ１１９に格納されている。また、バックライトユニットの導光板１０は、白色ドット１１３を有している。液晶表示パネル１１８は、液晶層と、これを挟む２枚のガラス板１１８１と、ガラス板１１８１の表裏に設けられた偏光板１１８２で構成されている。
【００８２】
本実施の形態のバックライトユニットは、輝度ムラの抑制と高い輝度とを兼ね備える。このため、本実施の形態のバックライトユニットを液晶表示装置に用いることで、液晶表示装置の表示の均一性（輝度の均一性）を確保しつつ、液晶表示装置の輝度を高めることができる。
【００８３】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例および比較例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
【００８４】
本実施例では、図１１に示す斜面形状を有する光学シートを用いたバックライトユニットの特性を評価した。すなわち、本実施例の光学シートは、単位レンズのピッチが２５０μｍ、高さが４０μｍ、傾斜角度が４０°、光学シート直上から平面視した時の頂面の占める割合が４５％の単位レンズの頂面に、スペックル由来の凹凸構造を有する拡散角度（ＦＷＨＭ）が３０°の拡散層が形成されたものである。すなわち、光学シート直上から平面視した時の、拡散層の全体に占める面積の割合は４５％である。また、このとき、拡散層５の５５０ｎｍにおける反射率は６％である。なお、スペックル由来の凹凸構造は、単位レンズの寸法に比して十分に小さいため、図１１にはほとんど表れていない。
【００８５】
なお、本実施例の光学シートにおける単位レンズのピッチ・高さ・斜面角度は、（株）小坂研究所製の微細形状測定機ＥＴ４０００で測定した。また、上記光学シート直上から平面視した時の、拡散層の全体に占める面積の割合は、顕微鏡写真を撮影して算出した。本実施例に示される拡散角度は、微細な凹凸構造を有する面から入光させ、ＬＤ８９００で測定した角度である。例えば、５°と示す場合には、どの方向のＦＷＨＭも、５°である等方性の光学シートであることを表す。また、３０×１０°と示す場合には、拡散角度が最小となる方向の拡散角度が１０°であり、拡散角度が最大となる方向の拡散角度が３０°である異方性の光学シートであることを表す。また、反射率は微細な凹凸構造を有する面の裏面に５°の入射角で入光させた場合の鏡面反射率をＭＰＣ−２２００で測定した反射率である。各パラメータを表１に示す。
【００８６】
［輝度向上］
図９（ｂ）に示すように、導光板１０の下に反射シート１３を配置し、導光板１０の上に光学シート１５として本実施例の光学シートを配置し、その上にプリズムシート１７及び反射型偏光シート１８を、順次配置し、本実施例の輝度評価用のバックライトユニットを構成した。なお、光学シート以外の光学部材、すなわち白色ＬＥＤ、反射シート１３、導光板１０、プリズムシート１７、反射型偏光シート１８については、それぞれＳＯＮＹ社製のＫＤＬ−３２ＥＸ７００に使用されているものを用いた。
【００８７】
コニカミノルタセンシング社製の２次元色彩輝度計（ＣＡ−２０００）を上記バックライトユニットから７５ｃｍ離して設置し、バックライトユニットの中心部、直径３５ｍｍの円内で測定した平均の値を輝度とした。本実施例の輝度と、後述する比較例１の輝度と、から、輝度の変化率（％）を算出し、輝度向上を表す指標として表１に示す。
【００８８】
［ムラ隠蔽性］
図９（ａ）に示すように導光板１０の下に反射シート１３を配置し、導光板１０の上に光学シート１５として本実施例の光学シートを配置し、実施例のムラ隠蔽性評価用のバックライトユニットを構成した。なお、光学シート以外の光学部材、すなわち白色ＬＥＤ、反射シート１３、導光板１０については、それぞれＳＯＮＹ社製のＫＤＬ−３２ＥＸ７００に使用されているものを用いた。導光板１０の白色ドットで形成された反射ドットが視認できない状態を○、ドットが視認できる状態を×として目視でムラ隠蔽性の評価を行った結果を表１に示す。
【００８９】
（実施例２）
本実施例では、実施例１における光学シートに代えて、シート直上から平面視した時に、拡散層の占める面積が全体の４５％、スペックル由来の凹凸構造を有する拡散層の拡散角度（ＦＷＨＭ）が６０×１°、反射率が８％である光学シートを、拡散層がＬＥＤ列と平行な方向に光を拡散させるように配置したバックライトユニットを用いて特性を評価した。光学シートの他のパラメータは、実施例１と同様である。すなわち、単位レンズの断面形状は図１１に示す斜面形状を有する。各パラメータの測定方法および評価方法は実施例１と同様である。測定結果及び評価結果を表１に示す。
【００９０】
（比較例１）
本比較例では、実施例１又は実施例２における光学シートに代えて、等方性拡散シートであるＴＤＦ−１２７（東レ社製）を同位置に配置したバックライトユニットを用いて特性を評価した。評価方法は実施例１と同様である。評価結果を表１に示す。
【００９１】
（比較例２）
本比較例では、実施例１又は実施例２における光学シートに代えて、ＦＷＨＭが３０°、反射率６％の等方性拡散シートを同位置に配置したバックライトユニットを用いて特性を評価した。各パラメータの測定方法および評価方法は実施例１と同様である。測定結果及び評価結果を表１に示す。
【００９２】
（比較例３）
本比較例では、実施例１又は実施例２における光学シートに代えて、ＦＷＨＭ６０×１°、反射率８％の異方性拡散シートを同位置に、ＬＥＤ列と平行な方向に光を拡散させるように配置したバックライトユニットを用いて特性を評価した。各パラメータの測定方法および評価方法は実施例１と同様である。測定結果及び評価結果を表１に示す。
【００９３】
（比較例４）
本比較例では、実施例１又は実施例２における光学シートに代えて、シート直上から平面視した時に、頂面の占める面積が全体の４５％、単位レンズの断面形状が図１１に示す斜面形状であり、頂面に拡散層を有さない光学シートを同位置に配置したバックライトユニットを用いて特性を評価した。各パラメータの測定方法および評価方法は実施例１と同様である。測定結果及び評価結果を表１に示す。
【００９４】
【表１】
【００９５】
表１に示すように、拡散層と集光機能を有する斜面とを融合させた実施例１及び実施例２の光学シートは、集光斜面を持たない比較例１〜３の拡散シートと比較して輝度向上効果が高く、集光機能を有する斜面は有するが拡散層を持たない比較例４の光学シートと比較してムラ隠蔽性が高く、輝度も高い。実施例１及び実施例２の光学シートでは、集光に適した斜面を有し、さらに集光されなかった光も反射を経て再度集光されることで輝度向上効果が高い水準で得られ、拡散層により適度に光が拡散されるためにムラ隠蔽性が高い水準で得られるためである。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の光学シートは、各種表示装置のバックライトに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００９７】
１ 光学シート
２ ベースフィルム
３ 単位レンズ
４ 頂面
５ 拡散層
６ 底線または底面
７ 斜面
１０ 導光板
１１ 線状光源
１２ 点状光源
１３ 反射シート
１４ 拡散板
１５ 光学シート
１７ プリズムシート
１８ 反射型偏光シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有するベースフィルムと、
前記ベースフィルムの一面に形成され、前記ベースフィルムの前記一面に垂直な一断面の形状が略台形である複数の単位レンズと、
前記単位レンズの頂面に形成され、前記単位レンズで集光された光を拡散させる拡散層と、を備えることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記複数の単位レンズが、特定の方向に延在する角柱形状を有する互いに平行な複数の光透過性部材からなることを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
前記単位レンズが、略錐台形状を有する光透過性部材からなることを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項４】
前記ベースフィルムの前記一面に垂直な方向からの平面視において、前記拡散層の占める面積が前記ベースフィルム全体の面積の５％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の光学シート。
【請求項５】
前記単位レンズの傾斜角度が１５°以上６０°以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の光学シート。
【請求項６】
前記拡散層の５５０ｎｍにおける反射率が３％以上１５％以下であることを特徴とする請求項１〜５いずれか一に記載の光学シート。
【請求項７】
前記拡散層の拡散角度が０．１度以上１５０度以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一に記載の光学シート。
【請求項８】
前記拡散層の表面に凹凸構造を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一に記載の光学シート。
【請求項９】
前記凹凸構造が干渉露光によるスペックルパタンを用いて形成された凹凸構造であることを特徴とする請求項８に記載の光学シート。
【請求項１０】
前記単位レンズと前記拡散層とは一体に設けられたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一に記載の光学シート。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一に記載の光学シートを具備するバックライトユニット。
【請求項１２】
請求項１１に記載のバックライトユニットを具備する液晶表示装置。
【請求項１】
光透過性を有するベースフィルムと、
前記ベースフィルムの一面に形成され、前記ベースフィルムの前記一面に垂直な一断面の形状が略台形である複数の単位レンズと、
前記単位レンズの頂面に形成され、前記単位レンズで集光された光を拡散させる拡散層と、を備えることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記複数の単位レンズが、特定の方向に延在する角柱形状を有する互いに平行な複数の光透過性部材からなることを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
前記単位レンズが、略錐台形状を有する光透過性部材からなることを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項４】
前記ベースフィルムの前記一面に垂直な方向からの平面視において、前記拡散層の占める面積が前記ベースフィルム全体の面積の５％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の光学シート。
【請求項５】
前記単位レンズの傾斜角度が１５°以上６０°以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の光学シート。
【請求項６】
前記拡散層の５５０ｎｍにおける反射率が３％以上１５％以下であることを特徴とする請求項１〜５いずれか一に記載の光学シート。
【請求項７】
前記拡散層の拡散角度が０．１度以上１５０度以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一に記載の光学シート。
【請求項８】
前記拡散層の表面に凹凸構造を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一に記載の光学シート。
【請求項９】
前記凹凸構造が干渉露光によるスペックルパタンを用いて形成された凹凸構造であることを特徴とする請求項８に記載の光学シート。
【請求項１０】
前記単位レンズと前記拡散層とは一体に設けられたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一に記載の光学シート。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一に記載の光学シートを具備するバックライトユニット。
【請求項１２】
請求項１１に記載のバックライトユニットを具備する液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図４】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１０３２９０（Ｐ２０１２−１０３２９０Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４９０４２（Ｐ２０１０−２４９０４２）
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００００００３３）旭化成株式会社 (901)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００００００３３）旭化成株式会社 (901)
【Ｆターム（参考）】
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