JP2010176014A - 液晶表示装置用光学シート及びこれを用いたバックライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】光学的機能、特に光拡散機能が格段に高い液晶表示装置用光学シート及びこれを用いて視野角の適正化、ランプイメージの消去、薄型化等の品質の向上が促進されるバックライトユニットの提供を目的とするものである。
【解決手段】本発明は、表面にマイクロレンズアレイを有する液晶表示装置用光学シートであって、裏面に微細な凹凸形状を有し、この裏面の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）が１．５μｍ以上４．０μｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置用光学シートである。表面のマイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの平均半径は、３μｍ以上９０μｍ以下、裏面の表面粗さＲａは、上記マイクロレンズの平均半径の１／５０以上１／２以下であるとよい。裏面の表面粗さにおいて、Ｒｚ（十点平均粗さ）とＲａとの比（Ｒｚ／Ｒａ）が１以上４０以下であるとよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、集光、光拡散、光線の法線方向への変角等の諸機能を有し、特に液晶表示装置用のバックライトユニットに好適な光学シート、及びこれを用いたバックライトユニットに関するものである。

液晶表示装置は、液晶層を背面から照らすバックライト方式が普及し、液晶層の下面側にエッジライト型（サイドライト型）、直下型等のバックライトユニットが装備されている。かかるエッジライト型のバックライトユニット１０は、一般的には図３（ａ）に示すように、光源としての棒状のランプ１１と、このランプ１１に端部が沿うように配置される方形板状の導光板１２と、この導光板１２の表面側に積層される複数枚の光学シート１３とを装備している。この光学シート１３は、屈折、光拡散等の特定の光学的機能を有するものであり、具体的には（１）導光板１２の表面側に配設され、主に光拡散機能や集光機能を有するマイクロレンズシート１４、（２）マイクロレンズシート１４の表面側に配設され、主に法線方向側への屈折機能を有するプリズムシート１５などが該当する。

このバックライトユニット１０の機能を説明すると、まず、ランプ１１より導光板１２に入射した光線は、導光板１２裏面の反射ドット又は反射シート（図示されず）及び各側面で反射され、導光板１２表面から出射される。導光板１２から出射した光線は、マイクロレンズシート１４に入射し、表面に設けられたマイクロレンズ界面にて拡散され、出射される。その後、マイクロレンズシート１４から出射された光線は、プリズムシート１５に入射し、表面に形成されたプリズム部１６によって、略真上方向にピークを示す分布の光線として出射される。バックライトユニット１０は、このようにランプ１１から出射された光線が、光学シート１３によって拡散され、略真上方向にピークを示すように屈折され、さらに上方の図示していない液晶層全面を照明するものである。

また図示していないが、上述の導光板１２の導光特性や光学シート１３の光学的機能などを考慮し、マイクロレンズシートやプリズムシートなどの光学シート１３をさらに多く配設したバックライトユニットもある。

上記従来のマイクロレンズシート１４としては、一般的には図３（ｂ）に示すように、複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイ１７を表面に備えており、裏面は平面形状を有している（例えば、特開２００４−１９１６１１号公報等参照）。このようにマイクロレンズシート表面に設けられたこのマイクロレンズ界面において、ランプから発せられた光線は、正面側への集光、拡散、法線方向側への変角等される。

しかし、このマイクロレンズシートの集光、光拡散、変角等の光学的機能は、表面形状及び屈折率によって定まるため、機能向上には一定の限界がある。特に、直下型バックライトにおいては、光学シートの光拡散機能が十分では無い場合にはランプイメージの消去効果が少なく、ランプイメージが液晶画面表面に現れてしまうという不都合が存在する。従って、従来のバックライトユニット１０では、高額でかつ取り扱いが困難であるにも関わらず、複数枚の光学シートを備える必要がある。このように複数枚の光学シートを備えた場合、液晶表示装置としての輝度が低下するという不都合が存在するとともに、バックライトユニットの薄型化を阻害する。

特開２００４−１９１６１１号公報

本発明はこれらの不都合に鑑みてされたものであり、光学的機能、特に光拡散機能が格段に高い液晶表示装置用光学シート及びこれを用いて視野角の適正化、ランプイメージの消去、薄型化等の品質の向上が促進されるバックライトユニットの提供を目的とするものである。

上記課題を解決するためになされた発明は、
表面にマイクロレンズアレイを有する液晶表示装置用光学シートであって、
裏面に微細な凹凸形状を有し、
この裏面の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）が１．５μｍ以上４．０μｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置用光学シートである。

当該液晶表示装置用光学シートは、表面のマイクロレンズアレイに加え、裏面に表面粗さＲａ（算術平均粗さ）が１．５μｍ以上４．０μｍ以下となるように、微細な凹凸形状が形成されている。このため、液晶表示装置用光学シート裏面の界面においても、当該凹凸形状によってバックライトからの光線を屈折、拡散等させることができる。このように凹凸形状と可視光の波長（３６０ｎｍ〜７５０ｎｍ）との関係において、この波長の数倍のサイズの微細な凹凸形状を有する界面において、最も効果的に光線が拡散される。従って、当該液晶表示装置用光学シートは、表裏両面の界面においてバックライトからの光線を効果的に屈折、拡散させることができるため、光拡散機能等の光学的機能が格段に高められる。また、当該液晶表示装置用光学シートによれば表裏両面の界面での屈折によって光線を屈折、拡散させているため、液晶表示装置用光学シート中での光線の損失を最小限に抑え、光透過率を高めることができる。

上記マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの平均半径は、３μｍ以上９０μｍ以下であるとよい。当該液晶表示装置用光学シートによれば、マイクロレンズが上記範囲の平均半径を有していることにより、光拡散機能等の光学的機能が更に高められ、その光学的機能の制御を容易かつ確実にすることができる。

当該液晶表示装置用光学シートの裏面の表面粗さＲａは、上記マイクロレンズの平均半径の１／５０以上１／２以下であるとよい。裏面の表面粗さとマイクロレンズの半径との比が上記範囲である当該液晶表示装置用光学シートによれば、裏面の微細凹凸形状と表面のマイクロレンズとの相乗効果により光拡散効果をさらに高めることができる。

当該液晶表示装置用光学シートの裏面の表面粗さにおいて、Ｒｚ（十点平均粗さ）とＲａとの比（Ｒｚ／Ｒａ）が１以上４０以下であるとよい。裏面の微細な凹凸形状が、Ｒｚ／Ｒａが上記範囲となるよう全体に略均一に形成されることで、裏面の凹凸のムラを低減することができるため、当該液晶表示層用光学シートの光拡散性を高め、かつ面均一性を高めることができる。

当該液晶表示装置用光学シートは、同一材質で一体形成されているとよい。当該光学シートがこのように同一な材質で一体形成されていることにより、シート内部での光の屈折や散乱が生じることがなく、光線の損失を最小限に抑えることにより、光透過率及び輝度を高めることができる。

上記マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配設パターンは、正三角形格子パターン又はランダムパターンであることが好ましい。この正三角形格子パターンは、マイクロレンズをより密に配設することができるため、当該液晶表示装置用光学シートのレンズ充填率が容易に高められ、集光、光拡散等の光学的機能が格段に向上される。また、ランダムパターンでマイクロレンズを配設することで、当該液晶表示装置用光学シートを他の光学部材と重ね合わせた際にモアレの発生が低減される。

上記凹凸形状の配設パターンは、ランダムパターンであることが好ましい。凹凸形状をランダムパターンに配設することで、当該液晶表示装置用光学シートの裏面での光拡散性を更に高めることができる。加えて、ランダムパターンとすることで凹凸形状の工業的な形成を容易に行うことができる。

表面に上記マイクロレンズアレイの反転形状を有するエンボスロールと、このエンボスロールと平行に配置され、表面に上記凹凸形状の反転形状を有するエンボスロールとを用いた押出シート成形法により当該液晶表示装置用光学シートが形成されるとよい。当該手段によれば、所定のマイクロレンズアレイ及び凹凸形状を有するシートを容易かつ高精度に成形することができ、容易に同一材質で一体形成することもできる。

従って、ランプから発せられる光線を分散させてその表面側に導く当該光線を導く液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、光学的機能、特に光拡散機能及びその制御機能が格段に高い当該液晶表示装置用光学シートを備えることにより、輝度の統一化及び高度化により品質が高められる。

ここで、液晶表示装置用光学シートの「表面」及び「裏面」とは、通常液晶表示装置用光学シートを液晶表示装置のバックライトユニットに備えた場合に表側（液晶層側）に向く面を「表面」、その反対側（導光板側）の面を「裏面」とする。「マイクロレンズ」とは、凸レンズ及び凹レンズを含む概念である。「正三角形格子パターン」とは、表面を同一形状の正三角形に区分し、その正三角形の各頂点にマイクロレンズを配設するパターンを意味する。

以上説明したように、本発明の液晶表示用光学シートによれば、光学的機能、特に光拡散機能が格段に高く、その光学的機能の制御が容易かつ確実である。また、当該液晶表示装置用光学シートを用いたバックライトは、視野角の適正化、ランプイメージの消去、薄型化等の品質の向上及び低コスト化が促進される。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用光学シートを示す模式的部分断面図 図１の液晶表示装置用光学シートを備えるバックライトユニットを示す模式的断面図 （ａ）及び（ｂ）一般的なバックライトユニットを示す模式的斜視図及び従来の一般的なマイクロレンズシートを示す模式的断面図

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

図１の液晶表示装置用光学シート１は、基材２と、この基材２の表面に形成されるマイクロレンズアレイ３と、基材２の裏面に形成される微細な凹凸形状４とを備えている。

基材２は、光線を透過させる必要があるので透明、特に無色透明の合成樹脂から形成されている。かかる基材２に用いられる合成樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、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、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル、放射線硬化型樹脂等が挙げられる。中でも、マイクロレンズアレイ３及び凹凸形状４の成形性に優れる紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂等の放射線硬化型樹脂やポリカーボネート、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂が好ましい。

基材２の厚み（平均厚み）は、特には限定されないが、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは３５μｍ以上２５０μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以上１８８μｍ以下とされる。基材２の厚みが上記範囲未満であると、バックライトユニット等において熱に曝された際にカールが発生しやすくなってしまう、取扱いが困難になる等の不都合が発生する。逆に、基材２の厚みが上記範囲を超えると、液晶表示装置の輝度が低下してしまうことがあり、またバックライトユニットの厚みが大きくなって液晶表示装置の薄型化の要求に反することにもなる。

基材２を形成するポリマー樹脂中に微小無機充填剤を含有してもよい。このように基材２中に微小無機充填剤を含有することで、基材２、ひいては液晶表示装置用光学シート１の耐熱性が向上する。この微小無機充填剤を構成する無機物としては、特に限定されるものではないが、無機酸化物が好ましい。この無機酸化物は、金属元素が主に酸素原子との結合を介して３次元のネットワークを構成した種々の含酸素金属化合物と定義される。無機酸化物を構成する金属元素としては、例えば、元素周期律表第２族〜第６族から選ばれる元素が好ましく、元素周期律表第３族〜第５族から選ばれる元素がさらに好ましい。特に、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒから選択される元素が好ましく、金属元素がＳｉであるコロイダルシリカが、耐熱性向上効果及び均一分散性の面で微小無機充填剤として最も好ましい。また、微小無機充填剤の形状は、球状、針状、板状、鱗片状、破砕状等の任意の粒子形状でよく、特に限定されない。

微小無機充填剤の平均粒子径の下限としては、５ｎｍが好ましく、１０ｎｍが特に好ましい。一方、微小無機充填剤の平均粒子径の上限としては５０ｎｍが好ましく、２５ｎｍが特に好ましい。これは、微小無機充填剤の平均粒子径が上記範囲未満では、微小無機充填剤の表面エネルギーが高くなり、凝集等が起こりやすくなるためであり、逆に、平均粒子径が上記範囲を超えると、短波長の影響で白濁し、基材２の透明性が低下し、透過率に影響を与えるからである。

さらに、基材２中に帯電防止剤を含有するとよい。このように帯電防止剤が混練されたポリマー樹脂から基材２を形成することで、当該液晶表示装置用光学シート１に帯電防止効果が発現され、ゴミを吸い寄せたり、他の光学シート等との重ね合わせが困難になる等の静電気の帯電により発生する不都合を防止することができる。また、帯電防止剤を表面にコーティングすると表面のベタツキや汚濁が生じてしまうが、このように基材２中に耐電防止剤を混練することでかかる弊害は低減される。この帯電防止剤としては特に限定されるものではなく、例えば、アルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩等のアニオン系帯電防止剤、第四アンモニウム塩、イミダゾリン化合物等のカチオン系帯電防止剤、ポリエチレングリコール系、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアリン酸エステル、エタノールアミド類等のノニオン系帯電防止剤、ポリアクリル酸等の高分子系帯電防止剤などが用いられる。中でも、帯電防止効果が比較的大きいカチオン系帯電防止剤が好ましく、少量の添加で帯電防止効果が奏される。

また、基材２中に紫外線吸収剤を含有するとよい。このように紫外線吸収剤を含有する基材２を形成することで、当該液晶表示装置用光学シート１に紫外線カット機能が付与され、バックライトユニットのランプから発せられる微量の紫外線をカットし、紫外線による液晶層の破壊を防止することができる。

上記紫外線吸収剤に代え又は紫外線吸収剤と共に、紫外線安定剤（分子鎖に紫外線安定基が結合した基材ポリマーを含む）を使用することも可能である。この紫外線安定剤により、紫外線で発生するラジカル、活性酸素等が不活性化され、紫外線安定性、耐候性等を向上させることができる。この紫外線安定剤としては、紫外線に対する安定性が高いヒンダードアミン系紫外線安定剤が好適に用いられる。なお、紫外線吸収剤と紫外線安定剤を併用することで、紫外線による劣化防止及び耐候性が格段に向上する。

マイクロレンズアレイ３は、略同一径を有する多数のマイクロレンズ５から構成されている。

マイクロレンズアレイ３は、基材２と一体成形されることが好ましい。但し、基材２と別体に成形することもできる。マイクロレンズアレイ３は、光線を透過させる必要があるので透明、特に無色透明の合成樹脂から形成されており、具体的には上記基材２と同様の合成樹脂が用いられている。また、基材２としてポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム又はポリカーボネートフィルムを用い、その上に紫外線硬化性樹脂などでマイクロレンズ５を形成することもできる。なお、マイクロレンズ５には、上記の合成樹脂の他に、例えばフィラー、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤等が配合されてもよい。

マイクロレンズ５は、凸状の部分的略球形状を有する、いわゆる凸レンズである。マイクロレンズ５の平均半径としては、３μｍ以上９０μｍ以下、特に１０μｍ以上７５μｍ以下が好ましい。マイクロレンズ５の平均半径が上記範囲未満であると、ライトが発する光線の波長との関係で回折現象が生じるおそれがあり、逆に上記範囲を超えると、基材表面界面において十分な光拡散性を有さない。

マイクロレンズ５は、基材２の表面に比較的密にかつ幾何学的に配設されている。マイクロレンズ５は、基材２の表面において正三角形格子パターンで配設されている。従ってマイクロレンズ５のピッチ及びレンズ間距離は全て一定である。この配設パターンは、マイクロレンズ５を最も密に配設することができ、当該液晶表示装置用光学シート１の集光機能、光拡散機能、変角機能等の光学的機能を向上することができる。

マイクロレンズ５の充填率の下限としては、４０％、特に６０％、さらに特に７０％が好ましい。このようにマイクロレンズ５の充填率を上記下限以上とすることで、当該液晶表示装置用光学シート１表面におけるマイクロレンズ５の占有面積を高め、当該液晶表示装置用光学シート１の集光、光拡散等の光学的機能が格段に向上される。

マイクロレンズ５のレンズ高さ（Ｈ）の曲率半径（Ｒ）に対する高さ比（Ｈ／Ｒ）の下限としては５／８が好ましく、３／４が特に好ましい。一方、この高さ比（Ｈ／Ｒ）の上限としては１が好ましい。ここで「レンズ高さ」とは、マイクロレンズ５の基底面から最頂部までの垂直距離を意味する。このようにマイクロレンズ５の高さ比（Ｈ／Ｒ）を上記範囲とすることで、マイクロレンズ５におけるレンズ的屈折作用が効果的に奏され、当該液晶表示装置用光学シート１の集光、光拡散等の光学的機能が格段に向上される。

マイクロレンズ５のレンズ間距離（Ｓ；Ｐ−Ｄ）の直径（Ｄ）に対する間隔比（Ｓ／Ｄ）の上限としては１／２が好ましく、１／５が特に好ましい。ここで、「レンズ間距離」とは、隣り合う一対のマイクロレンズ５間の最短距離を意味する。このようにマイクロレンズ５のレンズ間距離（Ｓ）を上記上限以下とすることで、光学的機能に寄与しない平坦部が低減され、当該液晶表示装置用光学シート１の集光、光拡散等の光学的機能が格段に向上される。

マイクロレンズ５の個々の光線出射角度の平均が液晶表示装置用光学シート１平面への法線に対して±２５°以上とすることが好ましく、±４０°とすることが特に好ましい。このような光線出射角度を有するマイクロレンズ５からマイクロレンズアレイ３を形成することで、液晶表示装置用光学シートとして必要な視野角特性を得ることができる。

凹凸形状４は、微細な多数の凹凸からなり、この凹凸はランダムパターンで比較的密に設けられている。

凹凸形状４は、マイクロレンズアレイ３と同様に、基材２と一体成形されている。但し基材２と別体に成形されてもよい。凹凸形状４は、光線を透過させる必要があるので、透明、特に無色透明の合成樹脂から形成されており、具体的には上記基材２と同様の合成樹脂が用いられている。また、基材２として、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム又はポリカーボネートフィルムを用い、その上に紫外線硬化性樹脂などで凹凸形状４を形成することもできる。なお、凹凸形状４には、上記の合成樹脂の他に、例えばフィラー、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤等が配合されてもよい。

当該凹凸形状４が基材２の裏面に形成されていることで、当該液晶表示装置用光学シート１の光拡散性が格段に向上する。即ち、当該液晶表示装置用光学シート１によれば、バックライトからの光線が液晶表示装置用光学シート１の裏面に入射する際、凹凸形状４の界面により、光線はあらゆる方向に屈折されるため、光拡散性が向上することとなる。

このように、当該液晶表示装置用光学シート１の表面にマイクロレンズアレイ３、裏面に凹凸形状４を形成することで、光が入射する裏面において凹凸形状４により光を広角度で拡散させ広視野角を得ることができ、光が出射する表面において凸状のマイクロレンズ５により光を法線方向へ変角させることによって正面輝度を保つことができる。特に、基材２とマイクロレンズアレイ３及び凹凸形状４を一体に同一材質で形成した場合、これらの屈折は液晶表示装置用光学シート１の表裏の界面のみで行われるため、つまり液晶表示装置用光学シート１内部での光の屈折、散乱等は生じないため、光の液晶表示装置用光学シート１内部での損失が極めて少なくすることができ、光透過率及び正面輝度を高めることができる。

凹凸形状４は、基材２の裏面の表面粗さＲａが１．５μｍ以上４．０μｍ以下、好ましくは２．０μｍ以上３．５μｍ以下となるように形成されている。このように、可視光の波長（３６０ｎｍ〜７５０ｎｍ）との関係において、この波長の数倍のサイズの微細な凹凸形状４を有する界面において、効果的に光線が拡散される。特に、波長の５倍程度の微細な凹凸界面においてその効果は極めて顕著にあらわれる。基材２の裏面の表面粗さＲａが上記範囲未満であると、裏面界面での光拡散効果が小さく、十分な光拡散機能を有さないため、直下型バックライトユニットにおいてランプイメージ消去機能が十分に発揮されない。また、基材２の裏面の表面粗さＲａが上記範囲をこえる場合においても、裏面界面での光拡散性が粗くなるため、出射する光線の面均一性が低下する。更には、表面粗さＲａが大きくなると凹凸柄が目立ち、特に表面粗さＲａが４．０を超える場合には目視で凹凸の存在が確認されうるため、液晶表示装置用の光学シートとして品質が低下することとなる。

凹凸形状４は、基材２の裏面の表面粗さＲａがマイクロレンズ５の曲率半径（Ｒ）の１／５０以上１／２以下であることが好ましく、１／３０以上１／４以下であることがさらに好ましい。基材２裏面の表面粗さ（Ｒａ）とマイクロレンズ５の曲率半径（Ｒ）との比（Ｒａ／Ｒ）が上記範囲であることにより、一定の正面輝度を確保しつつ、光拡散性を向上させることができる。上記比（Ｒａ／Ｒ）が１／５０未満の場合は、マイクロレンズ５に対して裏面の凹凸が小さすぎ、十分な拡散効果が現れない。逆に、上記比が１／２を超えると、裏面界面での光拡散が粗くなり、マイクロレンズ５によって十分に法線方向へ光線を立ち上げることができず、正面輝度が低下する。

凹凸形状４は、基材２の裏面の表面粗さが、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１：２００１付属書１に記載される十点平均粗さ（Ｒｚ）とＲａの比（Ｒｚ／Ｒａ）が１以上４０以下、好ましくは１以上２０以下、さらに好ましくは１以上１０以下となるように成形されている。Ｒｚ（十点平均粗さ）は局所的な凹凸の大きさを表すパラメーターであり、この値のＲａ（算術平均粗さ）に対する比率（Ｒｚ／Ｒａ）が大きいと局所的に凹凸が多く存在することとなる。この局所的な凹凸が、シート上の輝点又は暗点となるため面均一性が低下する。特に、Ｒｚ／Ｒａが上記範囲を超えると、面均一性の低下が顕著になり、更には耐滑り傷性能が低下される。

この凹凸形状４の凸部同士の平均ピッチは、特に限定されないが、マイクロレンズ５のレンズ間距離（Ｓ）の１０％以下であるのが好ましい。また、凹凸形状４の凸部同士の平均ピッチは、マイクロレンズ５の直径Ｄの５％以下であるのが好ましく、０．１以上２％以下であるのがより好ましい。凹凸形状４の凸部同士の平均ピッチがこのような条件を満足することにより、基材２裏面から入射する光線の主として裏面界面での拡散効果と、主として表面界面での法線方向への変角効果との相乗効果により、光拡散性や面均一性を高め、正面輝度の高い光線を照射させることができる。

また、凹凸形状４の凸部同士の平均ピッチは、５μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上３μｍ以下であることがより好ましい。凹凸形状４の凸部同士の平均ピッチが大きすぎると、裏面界面での十分な光拡散機能が発揮されず、更には表面側から凹凸形状が視認されうるため品質が低下する。また、凹凸形状４の凸部同士の平均ピッチが小さすぎる場合も、裏面界面での光拡散機能が十分に発揮されない。

当該液晶表示装置用光学シート１の製造方法としては、上記構造のものが形成できれば特に限定されるものではなく、種々の方法が採用される。当該液晶表示装置用光学シート１の製造方法としては、基材２を作成した後にマイクロレンズアレイ３及び凹凸形状４を別に形成する方法と、基材２とマイクロレンズアレイ３及び凹凸形状４とを一体成形する方法とが可能であり、具体的には、
（ａ）マイクロレンズアレイ３及び凹凸形状４の表面の反転形状を有するシート型に合成樹脂を積層し、そのシート型を剥がすこと当該液晶表示装置用光学シート１を形成する方法、
（ｂ）マイクロレンズアレイ３及び凹凸形状４の表面の反転形状を有する金型に溶融樹脂を注入する射出成型法、
（ｃ）シート化された樹脂を再加熱して前記と同様の金型と金属板との間にはさんでプレスして形状を転写する方法、
（ｄ）マイクロレンズアレイ３及び凹凸形状４の表面の反転形状を周面に有する２つのロール型間に溶融状態の樹脂を通し、上記形状を転写する押出しシート成形法、
（ｅ）基材に紫外線硬化型樹脂を塗布し、上記と同様の反転形状を有するシート型、金型又はロール型に押さえ付けて未硬化の紫外線硬化型樹脂に形状を転写し、紫外線をあてて紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法、
（ｆ）上記と同様の反転形状を有する金型又はロール型に未硬化の紫外線硬化性樹脂を充填塗布し、基材で押さえ付けて均し、紫外線をあて紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法、
（ｇ）紫外線硬化型樹脂の代わりに電子線硬化型樹脂を使用する方法
などがある。

上記（ｄ）〜（ｆ）におけるロール型を用いる方法について以下説明する。表面にマイクロレンズアレイ３の反転形状を有するエンボスロールと、このエンボスロールと所定の間隔で平行に配置され、表面に凹凸形状４の反転形状を有するエンボスロールとを用い、この２つのエンボスロールの間にフィルム状樹脂を通過させることにより、表面にマイクロレンズアレイ３が、裏面に凹凸形状４が一体に形成される。当該方法によれば、所定のマイクロレンズアレイ及び凹凸形状を有するシートを容易かつ高精度に成形することができ、容易に同一材質で一体形成することもできる。さらには、エンボスロールで成形していることから、マイクロレンズアレイ３及び凹凸形状４に不連続なつなぎ目部分が生じることなく、シームレスな光学シートを製造することができる。

２つのエンボスロール間に通過されるフィルム状樹脂としては、溶融樹脂でもよいし、シート状樹脂の両面に未硬化の樹脂が積層されたもの等でもよいが、溶融した熱可塑性樹脂をＴダイからフィルム状に押し出したものであることが好ましい。このように、いわゆる押出シート成形法によって製造することにより、溶融された状態で押出された樹脂を、エンボスロールで成形することができるため、フィルム成形と表面及び裏面の表面形状を同時に行うことが可能となるため、容易かつ効率的に当該光学シートを製造することができる。

当該液晶表示用光学シート１の別な製造方法としては、上記（ａ）と（ｄ）を組み合わせた方法を用いることもできる。具体的には、例えば、溶融樹脂をシート型に積層することによって当該液晶表示装置用光学シート１の一の面の表面形状（マイクロレンズアレイ３又は凹凸形状４）を成形し、もう一方の面の表面形状（マイクロレンズアレイ３又は凹凸形状４）を所定の表面形状を有するロール型で成形する製造方法である。この場合、当該ロール型を有するエンボスロールと、このエンボスロールと平行に所定の間隔で配置されたニップロールとを用い、この間のエンボスロール側に溶融樹脂が積層された面が接するように、溶融樹脂が積層されたシート型を通すことにより当該液晶表示装置用光学シートが形成される。

当該製造方法によれば、液晶表示装置用光学シート１の求められる品質特性により種類によって様々な形状パターンの変更が生じる面の形状（例えばマイクロレンズアレイ３の）の成形はシート型で、異なる種類においても一定の形状で対応できる面の形状（例えば凹凸形状４）の成形はロール型で行うといった様々な条件に対応した効率的な製造が可能となる。

上記マイクロレンズアレイ３及び凹凸形状４の反転形状を有する型（金型、ロール型等）の製造方法としては、例えば基材上にフォトレジスト材料により斑点状の立体パターンを形成し、この立体パターンを加熱流動化により曲面化することで、マイクロレンズアレイ模型を作製し、このマイクロレンズアレイ模型の表面に電鋳法により金属層を積層し、この金属層を剥離することで製造することができる。

上記製造方法によれば、任意形状のマイクロレンズアレイ３及び凹凸形状４が容易かつ確実に形成される。そのため、マイクロレンズアレイ３を構成するマイクロレンズ５のサイズ、充填率、配設パターン及び凹凸形状４の表面粗さ、サイズ、形状等が容易かつ確実に調整され、その結果当該液晶表示装置用光学シート１の光学的機能が容易かつ確実に制御される。

凹凸形状４の反転形状を有する型（金型、ロール型等）の別の製造方法としては、例えば、エアブラスト、ウェットブラスト、サンドブラスト等のブラスト加工を施すことにより形成することができる。これにより、より簡便に凹凸形状４の反転形状である型を形成することができる。上述した中でも、サンドブラストによって凹凸形状４反転形状型を形成した場合、より均一に当該型を形成することができる。このように形成された型によれば、基材２の裏面にＲｚ／Ｒａの値が小さい凹凸形状４を形成することができ、液晶表示装置用光学シート１の正面輝度の向上を図りつつ、輝度のバラツキ及びムラを効果的に抑制することができる。

また、このようなブラスト加工は、複数回行うのが好ましい。これにより、より均一に凹凸形状の反転型を形成することができる。このように形成された型によれば、液晶表示装置用光学シート１の基材２裏面のＲｚ／Ｒａの値を更に下げることができる。また、ブラスト加工において型に対して噴射される微粒子の平均粒径は、１０μｍ以下であるのが好ましく、１〜５μｍであるのがより好ましく、２〜３μｍであるのがさらに好ましい。

上記マイクロレンズアレイ３及び凹凸形状４の反転形状を有する型（シート型等）の別の製造方法としては、表面にマイクロレンズアレイ３又は微細な凹凸形状４を有する光学シート原版を用い、この光学シート原版の表面に押出ラミネート法により型用合成樹脂層を積層し、その後型用合成樹脂層から光学シート原版を剥離することで製造することができる。押出ラミネート法の中でも、特にサンドイッチ押出ラミネート法により、光学シート原版と型用基材シートとの間に型用合成樹脂層を積層するとよい。

上記製造方法によれば、押出ラミネート法により表面にマイクロレンズアレイ３又は微細な凹凸形状４を有する光学シート原版の表面形状を忠実に転写できるため、光拡散機能等の光学的性能が高い光学シートを生産性よく製造することができる。特に、サンドイッチ押出ラミネート法によれば、型用基材シートにより光学シート形成型の強度が確保されるため、型用合成樹脂層を構成する合成樹脂を光学シート原版の表面形状の転写性や、耐熱性、光学層用合成樹脂層との剥離正当を主眼に選定することができ、精算される光学シート材の表面形状の精密付型性や光学シート形成型の長寿命化に寄与する。

図２に示すエッジライト型バックライトユニットは、導光板６と、この導光板６の対偶辺に配設される一対の線状ランプ７と、導光板６の表面側に重ねて配設される液晶表示装置用光学シート１とを備えている。ランプ７から発せられ、導光板６表面から出射される光線は法線方向に対して所定角度傾斜した比較的強いピークを有しているが、当該バックライトユニットによれば、正面側への集光機能、法線方向側への変角機能において従来の機能を有しつつ格段に高い光拡散機能を有する当該液晶表示装置用光学シート１により、輝度の均一化が図られ、広い視野角を有する光に変換される。従って、当該バックライトユニットは、従来必要であった光学シート（ビーズ塗工シート等）の装備枚数の低減化が図られ、薄型化、高品質化及び低コスト化が促進される。さらには、光学シート装備枚数の低減化により、輝度の向上が促進される。なお、エッジライト型バックライトユニットは、４本、６本等のランプ７が装備されることもある。

なお、本発明の液晶表示装置用光学シートは上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、表面のマイクロレンズの配設パターンとしては、稠密充填可能な上記正三角形格子パターンに限定されず、正方形格子パターンやランダムパターンも可能である。ランダムパターンによれば、当該液晶表示装置用光学シートを他の光学部材と重ね合わせた際にモアレの発生が低減される。

また、表面に凹レンズのマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを設けることも可能である。表面に凹レンズのマイクロレンズアレイを設けた場合も、上記凸レンズのマイクロレンズアレイを設けた場合と同様に優れた光拡散性等、光学的機能を有する。

また、表面のマイクロレンズと裏面の微細な凹凸形状とが、それぞれ異なる屈折率を有する材料から形成されてもよい。このように表面と裏面が異なった屈折率材質からなるマイクロレンズ及び凹凸形状から形成されることにより、材質間の界面においても光の屈折等が生じるため、当該液晶表示用光学シートの光拡散性及び面均一性を高めることができる。

更には、当該液晶表示装置用光学シートを表裏逆（導光板側にマイクロレンズが形成された面、液晶層側に微細な凹凸形状が形成された面）にバックライトユニットに配設してもよい。このように配設されたバックライトユニットにおいても、光学的機能、特に光拡散機能及びその制御機能が格段に高い当該液晶表示装置用光学シートにより、輝度の統一化及び高度化により品質が高められる。

以上のように、本発明の液晶表示装置用光学シートは、液晶表示装置のバックライトユニットの構成要素として有用であり、特に透過型液晶表示装置に用いるのに適している。

１ 液晶表示装置用光学シート
２ 基材
３ マイクロレンズアレイ
４ 凹凸形状
５ マイクロレンズ
６ 導光板
７ ランプ
１０ バックライトユニット
１１ ランプ
１２ 導光板
１３ 光学シート
１４ マイクロレンズシート
１５ プリズムシート
１６ プリズム部
１７ マイクロレンズアレイ

Claims (9)

1. 表面にマイクロレンズアレイを有する液晶表示装置用光学シートであって、
   裏面に微細な凹凸形状を有し、
   この裏面の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）が１．５μｍ以上４．０μｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置用光学シート。
2. 上記マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの平均半径が、３μｍ以上９０μｍ以下である請求項１に記載の液晶表示装置用光学シート。
3. 上記裏面の表面粗さＲａが、上記マイクロレンズの平均半径の１／５０以上１／２以下である請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置用光学シート。
4. 上記裏面の表面粗さにおいて、Ｒｚ（十点平均粗さ）とＲａとの比（Ｒｚ／Ｒａ）が、１以上４０以下である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の液晶表示装置用光学シート。
5. 同一材質で一体成形されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示装置用光学シート。
6. 上記マイクロレンズアレイの配設パターンが正三角形格子パターン又はランダムパターンである請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液晶表示装置用光学シート。
7. 上記凹凸形状の配設パターンがランダムパターンである請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の液晶表示装置用光学シート。
8. 表面に上記マイクロレンズアレイの反転形状を有するエンボスロールと、このエンボスロールと平行に配置され、表面に上記凹凸形状の反転形状を有するエンボスロールとを用いた押出シート成形法により形成されている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の液晶表示装置用光学シート。
9. ランプから発せられる光線を分散させて表面側に導く液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の液晶表示装置用光学シートを備えていることを特徴とする液晶表示装置用のバックライトユニット。

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