JP2012042783A - 光学シートおよび当該光学シートの製造方法、および当該光学シートを含む光源装置、表示装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、ＬＥＤ間距離を広げて使用素子数を減らすことで低コスト化を図ったバックライトや、第１の光学シートと反射フィルムの距離を短くして薄型化を図ったバックライトにおいて効果的な輝度ムラ解消が可能となる光学シートを提供することである。
【解決手段】少なくとも片側の表面に、円錐または多角錐の頂点を含む部分が凹状に陥没した形状の凹部を有するレンズを複数配置した光学シートを用いることで、課題を解決することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置用光源ユニットおよび該表示装置用光源ユニットを含む表示装置に関するものである。

本明細書における第一の光学シートとは、光源から液晶パネル側の方向に対して、一番目に配置する光学シートをいい、第二以降の光学シートはそれぞれ、二番目、三番目、四番目と配置する順番の光学シートのことを示す（図１参照）。また、前面パネルに最も近い光学シートとは図１においては符合６の第四の光学シートが該当する。これらの光学シートはその設置の目的（例えば輝度向上）が、他の阻害要因（例えば著しい厚みの増加、コストの上昇）を生じることなく達成できるかぎり、配置枚数の上限はない。

近年、表示装置はブラウン管を用いたものから液晶を用いたものに代わってきており、画面の大型化も進んできた。バックライトの光源は冷陰極管を用いたものが主流であったが近年では急速にＬＥＤ光源へのシフトが進んでいる。

ＬＥＤ光源の照射方式はエッジライト方式と直下型方式の２種類に大別される。エッジライト方式は薄型化が可能であり、使用するＬＥＤの数も直下型と比べて少ないためコスト減が可能であることから市場はエッジライト方式が主流となってきている。一方で、直下型は細かい領域でのローカルディミングが可能であり、エッジライトと比べて大型化も容易であることから高性能モデルや大型モデルでは直下型の採用が主流である。

直下型方式は液晶パネルの背面側に光源を設置し光を照射するが、バックライトの厚みを薄くするため第１の光学シートと反射フィルムの距離を短くすると輝度ムラが生じてしまう。そのため厚みが太くなってしまうことが直下型方式の最も大きな欠点の１つとなっている。

直下型方式において薄型化を可能とするために、特開２０１０−４９９３７号公報（特許文献１）で開示された直下型光源装置は、光拡散成分を含有するシートを複数枚重ねることで輝度ムラの解消を行っている。しかしながら、光学シートを複数枚使用することはコストアップにつながり、さらに拡散成分を通過する光路長が増加するため正面輝度の低下という新たな問題が生じる。また特開２０１０−４４９４１号公報（特許文献２）で開示された直下型光源装置は、表面に畝状のレンズを賦形した光学シートを直交して用いることで輝度ムラの解消を図っている。しかし、この方式でも畝状レンズ賦形光学シートを２枚使用することによるコストアップにつながり、さらに画面の水平方向の視野角が狭くなってしまうという新たな問題が生じる。

特開２０１０―４９９３７号公報 特開２０１０−４４９４１号公報

本発明の目的は、直下型ＬＥＤバックライトにおいて輝度ムラの解消が可能となる光学シート、およびそれらを含む光源装置、液晶表示装置を提供することである。

直下型ＬＥＤバックライトにおける輝度ムラ解消の手段として、まず、平板もしくは１≦Ｒａ≦５０μｍ程度のランダムな凹凸を賦形した光学シートに拡散剤を多量に添加することが考えられるが、このような光学シートは、拡散剤の効果により出光分布を均一に広げるのが主たる効果であり、特異的な方向に光を集めることが出来ないため、輝度ムラ解消能を十分に向上させることはできない。

また、出光面に直線畝状に配されたレンズを有する第一の光学シートは、畝状レンズを線状光源と平行に配置することにより線状光源と垂直方向への光拡散性が高められ、また正面輝度を上昇させることができるため、冷陰極管直下型方式の液晶テレビでは薄型化や、冷陰極管の本数削減に最適な光源用光学シート構成と考えられている。

しかしながら、直下型ＬＥＤ方式の液晶テレビは点光源であるため直線畝状のレンズでは畝と垂直方向へは光を拡散することができるが、畝と平行方向へはほとんど光を拡散できないため、効果的な輝度ムラ解消を行うことが出来ない。

上記課題および従来技術の問題点を解消すべく、鋭意検討を重ねた結果、発明者らは、
光学シートの少なくとも片側の表面に特殊な独立形状レンズを複数配置することで上記課題が解決されることを見出し、発明を完成するに至った。

本発明の実施態様は、少なくとも片側の表面に、略円錐または略多角錐の頂点を含む部分が凹状に陥没した形状の凹部を有するレンズを複数配置することを特徴とする光学シートを用いることである。

前記の解決手段に記載の本発明の形態を用いる事により、ＬＥＤ間距離を広げて使用素子数を減らすことで低コスト化を図ったバックライトや、第１の光学シートと反射フィルムの距離を短くして薄型化を図ったバックライトにおいて効果的な輝度ムラ解消が可能となる 。

表示装置の構成。 本発明の光学シートに賦形される独立レンズ形状の一例ＳＥＭ観察像 本発明の光学シートに賦形される独立レンズ形状断面の一例説明図 比較例４の光学シートに賦形された独立レンズ形状断面の説明図

以下に図面等を参照して説明を行うが、本願発明は図面の実施形態にのみ限定されるものではない。

以下、先ず本発明に係る光学シートの表面形状など物理的構成につき説明した上で、続いて化学組成、他のシートの組合せ方法などにつき説明する。
＜本発明の光学シートの表面形状＞
本発明の光学シートは、少なくとも片側の表面に特殊な独立形状のレンズ群が形成されている。これらの単位レンズの配置については、規則性なくランダムに配置してもよいし、一定の規則性をもって配置してもよい。また各単位レンズを隙間無く並べてもよいし、間隔をあけて配置してもよい。単位レンズの光学性能を充分に発揮させるためには間隔を空けない方が好ましい。しかし、単位レンズの集合体としての光学シートの性能に影響を与えない程度であれば、成型加工の容易性のため間隔をあけてもよい。単位レンズとは異なる光学性能を付与するために、単位レンズの間隔をあけてもよい。その場合、単位レンズ間の平面形状は、付与する目的を達成するのに充分な間隔で、付与する目的を達成する表面形状であればよい。

本発明の光学シートでは、少なくとも片側の表面にこれらのレンズ群が形成されているが、このレンズ群が形成されている面は出光面であることが好ましい。一方、このレンズ群が形成されている表面の他方の表面状態は特に制限はなく、平面、エンボス面、マット面、レンズなどの光学要素を持つ面などの中から適宜選択可能であるが、傷付防止、音鳴り防止、光散乱効果発揮などの観点から、エンボス面、マット面が好ましく用いられる。

本発明の光学シートの少なくとも片側の表面に形成されるレンズ形状は、略円錐、または略多角錘形状の頂点を含む部分が陥没した形状の凹部を有することを特徴とするが、光学シート表面に該レンズ群を効率的に、隙間なく配置するためには、略多角錘をベースにした形状が好ましく、中でも略四角錘をベースにした形状がより好ましい。これらのレンズ形状が略多角錐をベースにした形状である場合においては、任意の底辺と垂直かつ中心部を通る断面図の幅をＰ、略円錐をベースにした形状である場合においては、中心部を通り底面に垂直な面の断面図の幅をＰとした場合、Ｐの下限としては、１０μｍ以上が好ましく、３０μｍ以上がより好ましく、５０μｍ以上が最も好ましく、Ｐの上限としては、３００μｍ以下が好ましく、２５０μｍ以下がより好ましく、２００μｍ以下が最も好ましい。該レンズ形状の基底部からの高さをＨとした場合、Ｈの下限としては、１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましく、３０μｍ以上が最も好ましく、Ｈの上限としては、２００μｍ以下が好ましく、１５０μｍ以下がより好ましく、１００μｍ以下が最も好ましい。Ｐ、またはＨの値が上記下限より小さい場合、後述する押出成型でのレンズ形状の転写が不十分となる恐れがあり、逆に上記上限を超える場合、輝度ムラの低減効果が小さくなる恐れがある。またこれらのレンズ形状の斜面と基底部分との交差角をθ２としたとき、３０°〜６０°が好ましく、３５°〜５５°がより好ましく、４０°〜５０°が最も好ましい。該レンズ形状の凹部の深さＤは、上記Ｈの１／５以上であることが好ましく、１／３以上がより好ましく、１／２以上がさらに好ましい。また該レンズ形状の凹部の光学シート表面への投影面積は、該レンズ形状全体の投影面積の５〜５０％が好ましく、１０〜４０％が好ましく、２０％〜３５％がさらに好ましい。該レンズ形状の凹部深さ、または投影面積比が上記範囲を外れると、該レンズ形状の凹部による入射光の拡散効果が小さくなり、輝度ムラの低減効果が小さくなる恐れがある。

本発明の光学シートにおいて、隣り合うレンズ形状間の連結部の構成は目的とする光学性能に影響を与えなければ、特に制限がない。

例えば、レンズ形状の設計どおりの光学性能のみを光学シート全体で達成したい場合には、理想的には、該レンズ形状の凸状部外周線の最低部全てが基底線と一致していること、すなわち隙間なく単位レンズを配置することが好ましい。

しかし、光学シート全体としての光学性能に影響を与えない範囲でのレンズ形状間の間隔は実質的に隙間がないに等しく、本発明の均等の範囲である。例えば、本発明の光学シートのレンズ形状を転写する工程において形状転写後の離型が容易になるように、わずかな隙間を与えることなどがこれに当たる。このわずかな隙間により本発明の光学シートに与えられるレンズ形状間の断面形状については、直線、凹状の曲線、Ｖ字等どのような形状であっても、光学性能に影響を与えなければ、本発明では隙間がないことと同義である。

また、逆に本発明の単位レンズの光学性能を補助したり、強めたり、他の光学性能を補ったりする為に、隣り合う単位レンズの最低部の間に、間隔をあけ目的に応じた形状を加えても良い。

ここで、ＬＥＤ直下型バックライトのＬＥＤが配置されている面と第１の光学シートとの距離をＡ、前記ＬＥＤの配置間隔のうち最も間隔が大きい箇所の距離をＢとした場合、Ｂ／Ａの値が大きいほど輝度ムラを解消するのが困難となる。Ｂ／Ａ＝２．０程度までの条件はあまり輝度ムラ解消が難しくなく、本発明で提案する光学シートでなくても拡散剤を十分に添加することで対応することが可能である。しかし、Ｂ／Ａ＝２．５程度となると一般的な光学シートにおいては拡散剤を添加するだけでは輝度ムラ解消が困難となる。

本発明の光学シートはＢ／Ａが２．０程度のＬＥＤ光源装置に用いた場合でも効果的な輝度ムラ解消を達成することができるが、Ｂ／Ａ≧２．５のＬＥＤ光源装置に用いた場合でも効果的な輝度ムラ解消を達成することができるので、本発明の光学シートを用いることで表示装置の薄型化やＬＥＤ個数の削減を達成することが可能となる。

＜本発明の光学シートの構成＞
［透明性熱可塑性樹脂］
本発明の光学シートを構成する熱可塑性樹脂は、透明なものであり、か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などのポリオレフィン樹脂；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。その他、必要に応じて、紫外線吸収剤、蛍光増白剤、難燃剤などを含んでいてもよい。

［光拡散層］
本発明の光学シートは、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為に、光拡散能を有する粒子による光拡散層を設けてもよい。光拡散層は、光学シート全体、レンズ部のみ、レンズ部以外全体、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分散させてよい。光拡散層は、透明樹脂との屈折率が０．０１以上の差を有する光拡散性粒子が熱可塑性樹脂中に分散されているものであり、その屈折率差が０．０１以上であることが好ましく、０．０５以上であることがさらに好ましく、０．１以上であることがより好ましい。また、光拡散の拡散方向や拡散割合などの調整と視野角方向での輝度均整度をより高めることを目的として表面にレンズ状のレンズを有していても良い。
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、これらの共重合体などの合成樹脂；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；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。光拡散剤は、これら例示の材質の単一材料、単一材料の混合物、混合材料、混合材料の混合物のどれを用いてもかまわない。

光拡散性粒子の粒径は、０．１〜５０μｍが好ましく、０．３〜１０μｍがより好ましく、０．５〜５μｍ以下がさらに好ましい。光拡散性粒子の粒径が上記範囲を外れた場合、十分な光拡散性を発揮できないおそれがある。

本発明の光学シートに光学性能として異方光拡散性能をより高める必要がある場合には、光学シートの成形時に異方光拡散性を発現できる低架橋密度有機微粒子が好ましく用いられる。低架橋密度有機微粒子の原料として用いる単量体としては、（メタ）アクリル酸、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉｓｏ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉｓｏ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリレート類；スチレン、ｐ−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｐ−ｔ−ブチルスチレンなどのスチレン類；Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド、Ｎ−ベンジルマレイミドなどのマレイミド類；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミドなどの（メタ）アクリルアミド類；（メタ）アクリロニトリルなどのアクリロニトリル類；Ｎ−ビニルピロリドン；の１種、或いはこれらのうち２種以上を混合して用いることができる。

架橋有機微粒子の原料として用いる架橋剤としては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ビスヒドロキシエチルビスフェノールＡジ（メタ）アクリレートなどの多官能（メタ）アクリレート；ジビニロキシエトキシ（メタ）アクリレート、ジアリルフタレート、アリル（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼンなどのラジカル重合性架橋剤；ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルなどの多官能エポキシ化合物；トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどの多官能イソシアネート化合物；Ｎ−メチロールメラミン、Ｎ−メチロールベンゾグアナミンなどの多官能メチロール化合物；の１種、或いはこれらのうち２種以上を混合して用いることができる。

異方拡散性を出す為の架橋有機微粒子の架橋密度は架橋密度が０．００１％以上、０．１２％以下であることが好ましい。このような低架橋密度の有機微粒子は、原料段階では球状または略球状であるが、光学シート成形時に受ける熱、せん断力などにより、光学シートの所定の位置（層など）で楕円体形状あるいは棒状を呈するようになり、この形状に変化することにより異方拡散性を発現する。なお、架橋密度とは、次式（１）で求められる数値のことである。

Ｆｎ（ｃ）：ラジカル重合体系架橋微粒子製造に用いる架橋剤の官能基数
ただし、Ｆｎ（ｃ）≧２
Ｍｗ（ｃ）：ラジカル重合体系架橋微粒子製造に用いる架橋剤の分子量
Ｗ（ｃ）：ラジカル重合体系架橋微粒子製造に用いる架橋剤の質量配合割合（％）
Ｗ（ｍ）：ラジカル重合体系架橋微粒子製造に用いる単量体の質量配合割合（％）
ただし、Ｗ（ｍ）＋ Ｗ（ｃ）＝１００ 。

上記のような光拡散性粒子を添加する場合は、熱可塑性樹脂１００質量部に対して光拡散性粒子を０．５質量部以下とすることが好ましく、０．３質量部以下とすることがより好ましく、０．２質量部以下とすることがさらに好ましい。光拡散性粒子が上記範囲を超えて添加された場合、本発明の光学シートの特徴である、円錐または多角錐から頂点を含む部分が凹状に陥没した形状の凹部を有するレンズによる光拡散効果が不十分となる恐れがある。

本発明の低架橋密度有機微粒子を含む有機微粒子、または熱可塑性樹脂の少なくとも一方に、酸化防止剤を配合してもよい。酸化防止剤は加熱成形時における酸化や劣化による熱可塑性樹脂や有機微粒子の着色を抑制することができるので、本発明の光学シートを適用した光源装置の輝度をより確実に発揮せしめることができる。

酸化防止剤としては従来公知のものを用いることができる。例えば、ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］やオクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−１−ヒドロキシフェニル）プロピオネートなどのヒンダードフェノール系酸化防止剤；トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイトやトリス［２−［［２，４，８，１０−テトラ−ｔ−ブチルジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］ジオキサフォスフェフィン−６−イル］オキシ］エチル］アミンなどのリン系酸化防止剤；芳香環を有するものとして、チオジエチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］など、芳香環を有さないものとして、ペンタエリスリチルテトラキス（３−ラウリルチオプロピオネート）などの硫黄系酸化防止剤；３−ヒドロキシ−５，７−ジ−ｔ−ブチル−フラン−２−オンとｏ−キシレンの反応生成物などのラクトン系酸化防止剤；還元型牛脂を原料としたアルキルアミンの酸化生成物などのヒドロキシルアミン系酸化防止剤；３，４−ジヒドロ−２，５，７，８−テトラメチル−２−（４，８，１２−トリメチルトリデシル）−２Ｈ−ベンゾピラン−６−オールなどのビタミンＥ系酸化防止剤などを使用できる。

酸化防止剤の使用量は適宜調整すればよいが、通常、熱可塑性樹脂に対して０．００５質量％以上、０．３質量％以下程度添加すればよい。

本発明の光学シートの厚さは適宜調整することができ特に制限されないが、通常は０．３ｍｍ以上、５ｍｍ以下程度とすることができる。０．３ｍｍ未満では光拡散作用が充分に発揮できない場合が生じたり、剛性が不足して形状安定性が維持できない場合があるのに対し、５ｍｍを超えると本発明の光学シートを適用した装置全体をコンパクトにできないおそれがあるからである。より好ましくは、０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下であり、さらに好ましくは、０．７ｍｍ以上、２ｍｍ以下である。
本発明の光学シートは、押出成型により透明な熱可塑性樹脂を、シート状に成型することで得ることができる。この際、本発明の光学シートの少なくとも片側の表面に形成される、円錐または多角錐から頂点を含む部分が凹状に陥没した形状の凹部を有するレンズは、その形状自体を反転させた形状を表面に加工した金型ロールを用いて賦型してもよいし、頂点を含む部分が円錐または多角錘を反転させた凹状のレンズ形状を表面に加工した金型ロールを用いても賦型することができる。後者の方の金型ロールを用いて押出成型を行った場合、金型の凹状レンズの頂点部に閉じ込められた空気の圧力によって、円錐または多角錘の頂点を含む部分の熱可塑性樹脂が、押し戻されるため外側から見ると図２のような、断面図を見ると図３のような、円錐、または四角錘形状の頂点を含む部分が凹状に陥没した形状を得ることが出来る。このように金型の凹状レンズの頂点部に閉じ込められた空気の圧力を利用して、凹状に陥没した形状を形成させる場合、用いる熱可塑性樹脂のメルトボリュームレイト（ＭＶＲ）は、１０〔ｃｍ^３／１０ｍｉｎ〕以上であることが好ましい。

本発明の光学シートは、他の光学シート、装置設定において、その高い光学性能調整能力を効率よく用いるために、第１の光学シートして用いることが特に好ましい。第１の光学シートとして用いることにより、光源装置の隣り合うＬＥＤの中間領域における視野角方向での輝度を向上させ、輝度ムラを解消する効果を最大限に発揮することができる。
また、本発明の光学シートとともに、第２の光学シートとして、透明基材樹脂中に基材との屈折率差が０．０１以上である拡散性微粒子を０．５質量％以上含有し、全光線透過率が５０〜７５％となる光学シートを用いることも好ましい態様である。

この第２の光学シートの表面状態は特に制限はなく、平面、エンボス面、マット面、レンズなどの光学要素を持つ面などの中から適宜選択可能であるが、傷付防止、音鳴り防止、光散乱効果発揮などの観点から、エンボス面、マット面が好ましく用いられる。この第２の光学シートを構成する樹脂は、透明なものであり、か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が、透明性や耐熱性、加工性の面からポリカーボネート樹脂が好ましい。またこの第２の光学シートに添加する拡散性微粒子としては、基材の透明樹脂との屈折率差が０．０１以上であるものが好ましく、０．０５以上であることがさらに好ましく、０．１以上であることがより好ましい。

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、これらの共重合体などの合成樹脂；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；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。光拡散性粒子の粒径は、０．１〜５０μｍが好ましく、０．３〜１０μｍがより好ましく、０．５〜５μｍ以下がさらに好ましい。光拡散性粒子の粒径が上記範囲を外れた場合、十分な光拡散性を発揮できないおそれがある。

その他の光学シートとしては、プリズムシート、拡散シート、レンズ付拡散シート、反射偏光フィルム等を用いることができ、その組合せも光源装置の条件等により適した組合せを選択することができるが、中でも、少なくとも１枚のプリズムシートを使用することにより更に輝度ムラを解消し、前面パネル直前の出光面において高輝度で輝度均整度を実現することが可能となる。

本発明の光学シートは、出光強度ピーク角が４５°〜８５°のサイドエミッタンス型ＬＥＤを直下に配置した表示装置用光源ユニットに用いられることが好ましい。直下ＬＥＤ型の光源ユニットでは、配置されたＬＥＤの直上が明るく、配置されたＬＥＤ間の中間領域が暗くなり易いという課題があるが、本発明の光学シートとサイドエミッタンス型のＬＥＤと組み合わせて使用する事により上記問題を解決することができる。具体的には、サイドエミッタンス型のＬＥＤは、ＬＥＤが配置された中間領域に多くの光を出光させることができるが、合わせて本発明の光学シートの少なくとも片側の表面に形成された略円錐または略多角錐の頂点を含む部分が凹状に陥没した形状の凹部を有するレンズにより、その中間領域に出光された光を効率よく正面方向に集光させることにより、ＬＥＤ間の中間領域を明るくさせることが可能となるのである。

以上により、本発明の光学シートおよび当該光学シートを有する直下型光源装置は光を所望の方向に拡散させることができ、結果として光の均一性を保つことができるので、液晶表示装置などへ適用することにより、その消費電力低減や製造コスト低減を実現することができ、また液晶表示装置の薄型化も可能とすることができるため産業上極めて有用である。

次に本発明の実施例を表１にあげ説明するが、本発明は本例に限定されることはない。

＜光学シートの製造方法＞
［実験例１］
表面にピッチ８０μｍ、深さ４０μｍの凹状の四角錘形状が規則的に形成されている金型レンズロール（１８５℃）と、表面にエンボス柄が形成されている金型ロール（１８０℃）を用いて、ポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス製 ユーピロンＳ−３０００；ＭＶＲ＝１４）１００質量部、りん系酸化防止剤（ＢＡＳＦ製 イルガフォス１６８）０．０８質量部を混合し、溶融温度２８０℃で押出成型を行い、厚み１．２ｍｍの光学シート１を得た。
［実験例２］
金型レンズロールの温度を１８７℃とした以外は実施例１と同様にして、厚み１．２ｍｍの光学シート２を得た。
［実験例３］
金型レンズロールの代わりに、鏡面ロールを用いた以外は、実施例１と同様にして、厚み１．２ｍｍの光学シート３を得た。
［実験例４］
ポリカーボネート樹脂を三菱エンジニアリングプラスチックス製 ユーピロンＥ−２０００（ＭＶＲ＝５）とした以外は実施例１と同様にして、厚み１．２ｍｍの光学シート４を得た。
［実験例５］
シリコーン系微粒子（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製 トスパール１２０）１質量部を添加した以外は、実験例３と同様にして厚み１．２ｍｍの光学シート５を得た。

＜光学シートの表面観察手法＞
上記手法を用いて製造した光学シートのレンズ賦形面を、レーザー顕微鏡（キーエンス製 ＶＫ−９７００）を用いてピッチ・高さ・傾斜角・凹部の深さを測定した。結果を表１に示した。

＜輝度、輝度ムラ評価＞
内寸幅１５２ｍｍ、奥行き１２２ｍｍ、深さ２０ｍｍのプラスチックケースの内面に白色の反射板を備え、反射板上に、直径９ｍｍのＬＥＤ （ＬＷ Ｗ５ＫＭ、オスラム社製、サイドエミッタンス型ＬＥＤ、出光強度ピーク角７０°）を５ｃｍ間隔で格子状に配置した直下型ＬＥＤ光源装置上に、本発明の光学シートをレンズ加工面が上となるように配置した。この第１の光学シートの上に、光学シート５を第２の光学シートとして配置し、その上に市販のプリズムシート（住友スリーエム製 ＢＥＦ ＩＩ）を２枚レンズ列が直行するように配置し、さらにその上に市販のマイクロレンズシート（宏茂光電（蘇州）有限公司製 ＭＬ２４Ｍ）を配置し、直下型光源装置の中心から垂直方向に１ｍ離れた位置から目視および２次元色彩輝度計（コニカミノルタセンシング製ＣＡ−２０００）で輝度ムラを観察した。輝度ムラは１０段階で評価し、値の大きいものほど輝度ムラが少ないことを示す。評価結果は表１に示す。なお、サイドエミッタンス型のＬＥＤは光拡散方向が横方向であるので、本発明の光学シートと組み合わせた場合、輝度ムラが少なくなり、かつ、輝度も向上する。

本発明の形態を用いる事により、ＬＥＤ間距離を広げて使用素子数を減らすことで低コスト化を図ったバックライトや、第１の光学シートと反射フィルムの距離を短くして薄型化を図ったバックライトにおいて効果的な輝度ムラ解消が可能となるので産業上極めて有用である。

１ ：ＬＥＤ
２ ：反射フィルム
３ ：第一の光学シート
４ ：第二の光学シート
５ ：第三の光学シート
６ ：第四の光学シート
７ ：前面パネル
Ｐ ：独立レンズ形状の幅
Ｈ ：独立レンズ形状の高さ
Ｄ ：独立レンズ形状の凹部深さ
θ ：独立形状レンズの斜面と基底部分との交差角

Claims (10)

1. 少なくとも片側の表面に、略円錐または略多角錐の頂点を含む部分が凹状に陥没した形状の凹部を有するレンズを複数配置した光学シート
2. 前記レンズの凹部深さが、該レンズ高さの１／５以上であることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
3. 前記レンズの凹部の該光学シート表面への投影面積が、該レンズ自体の投影面積の５〜５０％であることを特徴とする請求項１または２記載の光学シート。
4. 前記レンズのベースとなる円錐または多角錐が、該光学シート表面に対して、３０°〜６０°の傾斜面をもつことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学シート。
5. 前記レンズが、該光学シート表面への投影面積で、その光学シート表面全体の５０％以上を占めることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学シート。
6. 前記光学シートの出光面に賦形されている独立形状レンズが、該形状のみで構成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光学シート。
7. 請求項１から６に記載の光学シートを光源に最も近い第１の光学シートとして配置することを特徴とする表示装置用光源ユニット。
8. 請求項１から６に記載の光学シートを光源に最も近い第１の光学シートとして配置し、さらに、基材樹脂中に基材との屈折率差が０．０１以上である拡散性微粒子を０．５質量％以上含有し、全光線透過率が７５％以下となる第２の光学シートを併用することを特徴とする表示装置用光源ユニット。
9. 光源として、出光強度ピーク角が４５°〜８５°のサイドエミッタンス型ＬＥＤを用いることを特徴とする請求項７または８に記載の表示装置用光源ユニット。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の表示装置用光源ユニットを含む表示装置。

Images