JP4394919B2 - 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

Description

本発明は、集光、拡散、法線方向側への屈折等の諸機能を有し、特に液晶表示装置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２０は、一般的には図８（ａ）に示すように、光源としての棒状のランプ２１と、このランプ２１に端部が沿うように配置される方形板状の導光板２２と、この導光板２２の表面側に積層される複数枚の光学シート２３とを装備している。この光学シート２３は、屈折、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２２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ビーズ塗工シート２４、（２）ビーズ塗工シート２４の表面側に配設され、法線方向側への屈折機能を有するプリズムシート２５などが該当する。

このバックライトユニット２０の機能を説明すると、まず、ランプ２１より導光板２２に入射した光線は、導光板２２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２２表面から出射される。導光板２２から出射した光線はビーズ塗工シート２４に入射し、拡散され、表面より出射される。その後、ビーズ塗工シート２４から出射された光線は、プリズムシート２５に入射し、表面に形成されたプリズム部２５ａ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。このように、ランプ２１から出射された光線が、光学シート２３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２２の導光特性や光学シート２３の光学的機能などを考慮し、ビーズ塗工シートやプリズムシートなどの光学シート２３をさらに多く配設したバックライトユニットもある。

上記従来のビーズ塗工シート２４としては、一般的には図８（ｂ）に示すように、透明な合成樹脂製の基材層２６と、この基材層２６の表面に積層されかつ光拡散性を有する光学層２７とを備えている（例えば特開２０００−８９００７公報等参照）。この光学層２７は、一般的にはバインダー２８中に樹脂ビーズ２９を有している。この樹脂ビーズ２９の存在によってビーズ塗工シート２４の表面にレンズ状の微細凹凸が形成される。このビーズ塗工シート２４は、このレンズ状の微細凹凸や樹脂ビーズ２９の界面での屈折により拡散、集光等の光学的機能が奏される。
特開２０００−８９００７公報

上記従来のビーズ塗工シート２４は、樹脂ビーズ２９の表面にバインダー２８が覆うため、樹脂ビーズ２９が十分に突出し難く、意図するレンズ状の微細凹凸の形成が困難である。そのため、ビーズ塗工シート２４は、集光、拡散等の光学的機能の向上には一定の限界がある。

また、ビーズ塗工シート２４は、樹脂ビーズ２９の粒子径、配合量及び塗工量を変化させることで集光等の光学的機能の制御が可能であるが、樹脂ビーズ２９の均一分散ひいては均一塗工が凝集等により困難であるため、光学的機能の正確な制御は不可能である。

さらに、上述のようにレンズ状の微細凹凸の形成が困難であるため、レンズ高さがランダムになる。そのため、ビーズ塗工シート２４は、重ね合わされる他の光学部材に対し、応力集中により傷を付けてしまうおそれがある。

本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、集光等の光学的機能が格段に高く、光学的機能の制御が容易かつ確実であり、重ね合わされる他部材への傷付けが抑制される光学シート及びこれを用いて正面方向の高輝度化、輝度の均一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、光拡散機能及び法線方向側への変角機能を有する液晶表示装置のバックライトユニット用光学シートであって、表面にマイクロレンズアレイを有し、このマイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの直径（Ｄ）が１００μｍ以上１０００μｍ以下で、マイクロレンズの表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、マイクロレンズの高さ（Ｈ）の曲率半径（Ｒ）に対する高さ比（Ｈ／Ｒ）が５／８以上１以下であり、光拡散機能及び法線方向側への変角機能を容易かつ確実に制御されることを特徴とする光学シートである。

当該光学シートは、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの直径（Ｄ）を１００μｍ以上１０００μｍ以下とし、比較的大きくすることで、単位面積当たりのマイクロレンズが比較的少なくなる。そのため、当該光学シートによれば、大面積化が容易となり、かつ、製造時の技術的及びコスト的な負担が軽減される。また、当該光学シートは、マイクロレンズの表面粗さ（Ｒａ）を０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることで、マイクロレンズ表面にも光拡散効果が付与され、上述のように直径（Ｄ）が比較的大きいマイクロレンズに起因する輝度ムラ等の発生が低減される。更には、当該光学シートは、マイクロレンズの高さ（Ｈ）の曲率半径（Ｒ）に対する高さ比（Ｈ／Ｒ）が５／８以上１以下とし、光拡散機能及び法線方向側への変角機能を容易かつ確実に制御されるように構成されていることで、マイクロレンズにおけるレンズ的屈折作用が効果的に奏され、集光、拡散等の光学的機能が格段に向上される。

また、当該光学シートは、マイクロレンズの直径（Ｄ）及びレンズ高さ比、レンズ充填率、配設パターン等を調整することで、その光学的機能が容易かつ確実に制御される。さらに、当該光学シートは、マイクロレンズのレンズ高さを一定に調整することで、応力集中が抑制され、重ね合わされる他部材への傷付けが防止される。

上記マイクロレンズの表面粗さ（Ｒａ）としては２μｍより大きい方が好ましい。このようにマイクロレンズの表面粗さ（Ｒａ）を２μｍより大きくすることで、マイクロレンズ表面の光拡散効果が効果的に奏され、直径（Ｄ）が比較的大きいマイクロレンズに起因する輝度ムラ等の発生が確実に低減される。

上記マイクロレンズのレンズ充填率としては４０％以上、上記マイクロレンズアレイを構成する素材の屈折率としては１．３以上１．８以下が好ましい。このようにレンズ充填率及び素材の屈折率を上記範囲とすることで、集光、拡散等の光学的機能がさらに高められる。

上記マイクロレンズの配設パターンとしては、正三角形格子パターンが好ましい。この正三角形格子パターンは、半球状のマイクロレンズをより密に配設することができる。そのため、当該正三角形格子パターンによれば、当該光学シートのレンズ充填率が容易に高められ、集光、拡散等の光学的機能が格段に向上される。

また、上記マイクロレンズの配設パターンとしては、ランダムパターンも好ましい。このように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。

当該光学シートは、裏面にバインダー中にビーズが分散したスティッキング防止層を備えるとよい。このように裏面にスティッキング防止層を備えることで、当該光学シートと裏面側に配設される導光板、プリズムシート等とのスティッキングが防止される。

従って、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、集光、拡散等の光学的機能が高い当該光学シートを備えると、正面方向の高輝度化、輝度の均一化等の品質が高められ、さらに光学シート枚数の低減による薄型化が促進される。

ここで、「マイクロレンズ」とは、界面が部分球面状の微小レンズを意味し、例えば半球状凸レンズ、半球状凹レンズなどが該当する。「直径（Ｄ）」とは、マイクロレンズの基底又は開口の直径を意味する。「レンズ充填率」とは、表面投影形状における単位面積当たりのマイクロレンズの面積比を意味する。「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、本発明の光学シートによれば、製造時の技術的かつコスト的な負担が軽減され、大面積化が容易である。加えて、当該光学シートは、集光等の光学的機能が格段に高く、その光学的機能の制御が容易かつ確実であり、重ね合わされる他部材への傷付けが抑制される。また、当該光学シートを用いたバックライトユニットによれば、正面方向の高輝度化、輝度の均一化等の品質の向上が促進される。

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は本発明の一実施形態に係る光学シートを示す部分平面図、図２は図１の光学シートの部分断面図、図３は図１の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、図４は図１の光学シートとは異なる形態に係る光学シートを示す部分断面図、図５は高さ比と正面輝度相対値との関係を示すグラフ、図６は間隔比と正面輝度相対値との関係を示すグラフ、図７はレンズ充填率と正面輝度相対値との関係を示すグラフである。

図１の光学シート１は、基材層２と、この基材層２の表面に有するマイクロレンズアレイ３とを備えている。

基材層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。かかる基材層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、活性エネルギー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活性エネルギー線硬化型樹脂や透明性及び強度に優れるポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。また、基材層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４を形成することも好ましい。

基材層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。基材層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、基材層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。

マイクロレンズアレイ３は、多数のマイクロレンズ４から構成されている。このマイクロレンズ４は、半球状に形成され、基材層２の表面に突設されている。また、マイクロレンズ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層２と同様の合成樹脂が用いられている。

なお、基材層２及びマイクロレンズ４には、上記の合成樹脂の他、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４は、基材層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４は、基材層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４のピッチ（Ｐ）及びレンズ間距離（Ｓ）は全て一定である。この配設パターンは、マイクロレンズ４を最も密に配設することができる。

マイクロレンズ４の直径（Ｄ）の下限としては、１００μｍとされており、２００μｍが特に好ましい。一方、マイクロレンズ４の直径（Ｄ）の上限としては、１０００μｍとされており、７００μｍが特に好ましい。マイクロレンズ４の直径（Ｄ）を上記下限以上とすることで、単位面積当たりのマイクロレンズ４が少なくなる。その結果、当該光学シート１は、大面積化が容易になり、製造時の技術的かつコスト的な負担が軽減される。一方、マイクロレンズ４の直径（Ｄ）が上記上限を超えると、当該光学シート１の厚さが増大し、バックライトユニットの薄型化の要請に反することとなる。

マイクロレンズ４の表面粗さ（Ｒａ）の下限としては、０．１μｍとされており、２μｍが特に好ましい。一方、マイクロレンズ４の表面粗さ（Ｒａ）の上限としては、１０μｍとされており、７μｍが特に好ましい。上述のようにマイクロレンズ４の直径（Ｄ）が１００〜１０００μｍと比較的大きい光学シートはマイクロレンズの大きさに起因して輝度ムラ等が発生するおそれがあるが、当該光学シート１は、マイクロレンズ４の表面粗さ（Ｒａ）を上記下限以上とすることで、マイクロレンズ４の表面にも光拡散効果が付与され、上記輝度ムラ等の発生が低減されている。一方、マイクロレンズ４の表面粗さ（Ｒａ）が上記上限を超えると、マイクロレンズ４の表面で光を拡散する割合が増加し、マイクロレンズ４による集光機能や法線方向側への屈折機能が低下する。

マイクロレンズ４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４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４の高さ比（Ｈ／Ｒ）を上記範囲とすることで、マイクロレンズ４におけるレンズ的屈折作用が効果的に奏され、当該光学シート１の集光、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４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４間の最短距離を意味する。このようにマイクロレンズ４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、当該光学シート１の集光、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４のレンズ充填率の下限としては４０％が好ましく、６０％が特に好ましい。このようにマイクロレンズ４のレンズ充填率を上記下限以上とすることで、マイクロレンズ４の占有面積を高め、当該光学シート１の集光、拡散等の光学的機能が格段に向上される。

マイクロレンズアレイ３を構成する素材の屈折率の下限としては１．３が好ましく、１．４５が特に好ましい。一方、この素材の屈折率の上限としては１．８が好ましく、１．６が特に好ましい。この範囲の中でも、マイクロレンズアレイ３を構成する素材の屈折率としては１．５が最も好ましい。このようにマイクロレンズアレイ３を構成する素材の屈折率を上記範囲とすることで、マイクロレンズ４におけるレンズ的屈折作用が効果的に奏され、当該光学シート１の集光、拡散等の光学的機能がさらに高められる。

当該光学シート１は、表面のマイクロレンズアレイ３によって優れた集光、拡散等の光学的機能を有する。また、当該光学シート１は、マイクロレンズ４の直径（Ｄ）が比較的大きくされているため、大面積化が容易であり、製造時の技術的かつコスト的な負担が軽減される。また、当該光学シート１は、マイクロレンズアレイ３を構成するマイクロレンズ４の直径（Ｄ）、高さ比（Ｈ／Ｒ）、間隔比（Ｓ／Ｄ）、レンズ充填率等を調整することで、光学的機能が容易かつ確実に制御される。さらに、当該光学シート１は、マイクロレンズ４の高さ（Ｄ）を一定に調整することで、応力集中が抑制され、重ねられる他部材への傷付けが防止される。

当該光学シート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。当該光学シート１の製造方法としては、基材層２を作成した後にマイクロレンズアレイ３を別に形成する方法と、基材層２とマイクロレンズアレイ３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の表面の反転形状を周面に有するロール型と他のロールとのニップ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）基材層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、基材層で押さえ付けて均し、紫外線をあてて紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法、
（ｇ）未硬化（液状）の紫外線硬化型樹脂等を微細なノズルからシート基材上に射出又は吐出し、硬化させる方法、
（ｈ）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。

上記マイクロレンズアレイ３の反転形状を有する型（モールド）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。また、上記マイクロレンズアレイ模型の作製方法としては、上記（ｇ）に記載の方法を採用することも可能である。

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４の直径（Ｄ）、高さ比（Ｈ／Ｒ）、間隔比（Ｓ／Ｄ）、レンズ充填率等が容易かつ確実に調整され、その結果当該光学シート１の光学的機能が容易かつ確実に制御される。

図３に示すエッジライト型バックライトユニットは、導光板７と、この導光板７の対偶辺に配設される一対の線状ランプ８とを備えており、この導光板７の表面側に当該光学シート１が重ねて配設されている。ランプ８から発せられ、導光板７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、このように高い集光機能、光拡散機能、法線方向側への変角機能等を有する当該光学シート１により、当該バックライトユニットの正面輝度が格段に高められる。従って、当該バックライトユニットによれば、従来必要であった複数枚の光学シート（ビーズ塗工シート、プリズムシート等）の低減化が図られ、バックライトユニットの薄型化、輝度向上及びコスト低減が促進される。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８が装備されることもある。

図４の光学シート１１は、基材層２と、この基材層２の表面に有するマイクロレンズアレイ３と、基材層２の裏面に積層されるスティッキング防止層１２とを備えている。この基材層２及びマイクロレンズアレイ３は、上記図１の光学シート１と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。

スティッキング防止層１２は、バインダー１３と、このバインダー１３中に分散するビーズ１４とから構成されている。このバインダー１３は、基材ポリマーを含むポリマー組成物を硬化させることで形成される。このバインダー１３によって、基材層２の裏面にビーズ１４が略等密度に配置固定される。なお、このスティッキング防止層１２の厚み（ビーズ１４を除いたバインダー１３部分の厚み）は特には限定されないが、例えば１μｍ以上１０μｍ以下程度とされている。

上記基材ポリマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル系樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、紫外線硬化型樹脂等が挙げられ、これらのポリマーを１種又は２種以上混合して使用することができる。特に、上記基材ポリマーとしては、加工性が高く、塗工等の手段で容易にスティッキング防止層１２を形成することができるポリオールが好ましい。また、バインダー１３に用いられる基材ポリマーは光線を透過させる必要があるので透明とされており、特に無色透明が好ましい。

上記ポリオールとしては、例えば（ａ）水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールと、（ｂ）水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られ、かつ、（メタ）アクリル単位等を有するアクリルポリオールとが好ましい。かかるポリエステルポリオール又はアクリルポリオールを基材ポリマーとするバインダー１３は耐候性が高く、スティッキング防止層１２の黄変等を抑制することができる。なお、このポリエステルポリオール及びアクリルポリオールのいずれか一方を使用してもよく、両方を使用してもよい。

なお、バインダー１３を形成するためのポリマー組成物は、基材ポリマー以外に、例えば微小無機充填剤、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等が適宜配合されてもよい。

ビーズ１４の材料としては、無機フィラーと有機フィラーに大別される。無機フィラーとしては、具体的にはシリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、硫化バリウム、マグネシウムシリケート、又はこれらの混合物を用いることができる。有機フィラーの具体的な材料としては、例えばアクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド等を用いることができる。中でも、透明性が高く、光線の透過を阻害しないアクリル樹脂が好ましく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が特に好ましい。

ビーズ１４の平均粒子径の下限としては１μｍ、特に２μｍ、さらに特に５μｍが好ましく、この平均粒子径の上限としては５０μｍ、特に２０μｍ、さらに特に１５μｍが好ましい。ビーズ１４の平均粒子径が上記下限より小さいと、ビーズ１４によって形成されるスティッキング防止層１２の裏面の凸部が小さくなり、十分なスティッキング防止効果が得られないおそれがある。逆に、ビーズ１４の平均粒子径が上記上限を越えると、光学シート１１の厚さが増大し、かつ、裏面側に重ね合わされる他の光学部材に傷を付けるおそれがある。

このビーズ１４の配合量は比較的少量とされ、ビーズ１４は互いに離間してバインダー１３中に分散し、ビーズ１４の多くはその下端がバインダー１３からごく少量突出している。そのため、この光学シート１１を導光板表面に積層すると、突出したビーズ１４の下端が導光板等の表面に当接し、光学シート１１の裏面の全面が導光板等と当接することがない。これにより、光学シート１１と導光板等とのスティッキングが防止され、液晶表示装置の画面の輝度ムラが抑えられる。

当該スティッキング防止層１２の形成方法としては、例えば（ａ）バインダー１３を構成するポリマー組成物にビーズ１４を混合することでスティッキング防止層用塗工液を製造する工程と、（ｂ）このスティッキング防止層用塗工液を基材層２の裏面に塗工することでスティッキング防止層１２を積層する工程とを有する。

次に、シミュレーションにより、当該光学シートにおいて高さ比（Ｈ／Ｒ）、間隔比（Ｓ／Ｄ）及びレンズ充填率を変化させた場合に正面輝度がどのように変化するかを示す。このシミュレーションにおける輝度の解析は、モンテカルロ法を用いたノンシーケンシャル光線追跡で行う。得られる正面輝度相対値は、各パラメーターを変化させた場合の相対的な正面輝度を示すものである。

高さ比（Ｈ／Ｒ）と正面輝度相対値との関係を下記表１及び図５のグラフに示す。この表１及び図５のグラフは、高さ比（Ｈ／Ｒ）が５／８以上で正面輝度相対値が高くなり、高さ比（Ｈ／Ｒ）が３／４以上で特に高くなることを示している。また、高さ比（Ｈ／Ｒ）が１に近づくほど正面輝度相対値の増加量が低下している。

間隔比（Ｓ／Ｄ）と正面輝度相対値との関係を下記表２及び図６のグラフに示す。この表２及び図６のグラフは、間隔比（Ｓ／Ｄ）が１／２以下で正面輝度相対値が高くなり、間隔比（Ｓ／Ｄ）が１／５以下で特に高くなることを示している。

レンズ充填率と正面輝度相対値との関係を下記表３及び図７のグラフに示す。この表３及び図７のグラフは、レンズ充填率が４０％以上で正面輝度相対値が正面輝度相対値が高くなり、レンズ充填率が６０％以上でより高くなり、レンズ充填率が７５％以上で特に高くなることを示している。

なお、本発明の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も可能である。かかる凹レンズのマイクロレンズも、上記凸レンズのマイクロレンズと同様に優れた光学的機能を有する。なお、マイクロレンズが凹レンズの場合、「レンズ高さ」はマイクロレンズの開口面から最底部までの垂直距離、「直径（Ｄ）」はマイクロレンズの開口の直径を意味し、直径（Ｄ）、高さ比（Ｈ／Ｒ）、間隔比（Ｓ／Ｄ）、レンズ充填率等に関しても上記と同様の数値が採用される。

また、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。

以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。

［比較例１〜５］
ポリエチレンテレフタレート製の基材層の表面に、マイクロレンズの直径（Ｄ）が４０μｍ、表面粗さ（Ｒａ）がそれぞれ０．０４μｍ、０．１μｍ、２．０μｍ、１０μｍ及び１４μｍのマイクロレンズアレイを、屈折率が１．５４の紫外線硬化型樹脂で形成することで比較例１〜５の光学シートを得た。

［比較例６、実施例１〜３、比較例７］
マイクロレンズの直径（Ｄ）を１００μｍとし、表面粗さ（Ｒａ）をそれぞれ０．０４μｍ、０．１μｍ、２．０μｍ、１０μｍ及び１４μｍとした以外は上記と同様にして比較例６、実施例１〜３、比較例７の光学シートを得た。

［比較例８、実施例４〜６、比較例９］
マイクロレンズの直径（Ｄ）を２００μｍとし、表面粗さ（Ｒａ）をそれぞれ０．０４μｍ、０．１μｍ、２．０μｍ、１０μｍ及び１４μｍとした以外は上記と同様にして比較例８、実施例４〜６、比較例９の光学シートを得た。

［比較例１０、実施例７〜９、比較例１１］
マイクロレンズの直径（Ｄ）を７００μｍとし、表面粗さ（Ｒａ）をそれぞれ０．０４μｍ、０．１μｍ、２．０μｍ、１０μｍ及び１４μｍとした以外は上記と同様にして比較例１０、実施例７〜９、比較例１１の光学シートを得た。

［比較例１２、実施例１０〜１２、比較例１３］
マイクロレンズの直径（Ｄ）を１０００μｍとし、表面粗さ（Ｒａ）をそれぞれ０．０４μｍ、０．１μｍ、２．０μｍ、１０μｍ及び１４μｍとした以外は上記と同様にして比較例１２、実施例１０〜１２、比較例１３の光学シートを得た。

［比較例１４〜１８］
マイクロレンズの直径（Ｄ）を１２００μｍとし、表面粗さ（Ｒａ）をそれぞれ０．０４μｍ、０．１μｍ、２．０μｍ、１０μｍ及び１４μｍとした以外は上記と同様にして比較例１４〜１８の光学シートを得た。

［特性の評価］
上記実施例１〜１２の光学シート及び比較例１〜１８の光学シートを用い、これらの光学シートをエッジライト型バックライトユニットの導光板の表面に敷設し、輝度ムラ低減性の評価及び正面輝度の測定を行った。その結果を下記表４に示す。

この輝度ムラ低減性は、バックライトユニットのエッジライトを点灯し、画面を目視にて検査し、
（１）輝度ムラが完全に発生していない場合を◎、
（２）輝度ムラが殆ど発生していない場合を○、
（３）輝度ムラが少し発生しているが、バックライトユニットとして問題ない程度の場合を△、
（４）輝度ムラが明確に発生している場合を×
として評価した。

上記表４に示すように、表面粗さ（Ｒａ）が大きいほど輝度ムラ低減性が高く、マイクロレンズの直径（Ｄ）が小さいほど輝度ムラ低減性が高くなっており、表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ未満又はマイクロレンズの直径（Ｄ）が１０００μｍ超の比較例６、８、１０、１２、１４〜１８の光学シートは輝度ムラが明確に発生している。

また、表面粗さ（Ｒａ）が１０μｍを超える比較例５、７、９、１１、１３及び１８の光学シートは、マイクロレンズの集光効果よりも表面粗さによる光拡散効果の方が大きくなるため、大幅な正面輝度の低下を招来している。

従って、マイクロレンズの直径（Ｄ）が１００μｍ以上１０００μｍ以下で、マイクロレンズの表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以上１０μｍ以下である実施例１〜１２の光学シートが、良好な輝度ムラ低減性及び正面輝度を有しており、加えてマイクロレンズアレイの形成や大面積化の容易性を有している。

以上のように、本発明の光学シートは、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。

本発明の一実施形態に係る光学シートを示す部分平面図である。 図１の光学シートの部分断面図である。 図１の光学シートを備えるエッジライト型バックライトユニットを示す模式的断面図である。 図１の光学シートとは異なる形態の光学シートを示す部分断面図である。 高さ比（Ｈ／Ｒ）と正面輝度相対値との関係を示すグラフである。 間隔比（Ｓ／Ｄ）と正面輝度相対値との関係を示すグラフである。 レンズ充填率と正面輝度相対値との関係を示すグラフである。 （ａ）は従来の一般的なエッジライト型バックライトユニットを示す模式的斜視図、（ｂ）は従来のビーズ塗工シートを示す模式的断面図である。

符号の説明

１ 光学シート
２ 基材層
３ マイクロレンズアレイ
４ マイクロレンズ
７ 導光板
８ ランプ
１１ 光学シート
１２ スティッキング防止層
１３ バインダー
１４ ビーズ

Claims (8)

1. 光拡散機能及び法線方向側への変角機能を有する液晶表示装置のバックライトユニット用光学シートであって、
   表面にマイクロレンズアレイを有し、
   このマイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの直径（Ｄ）が１００μｍ以上１０００μｍ以下で、マイクロレンズの表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、
   マイクロレンズの高さ（Ｈ）の曲率半径（Ｒ）に対する高さ比（Ｈ／Ｒ）が５／８以上１以下であり、
   光拡散機能及び法線方向側への変角機能を容易かつ確実に制御されることを特徴とする光学シート。
2. 上記マイクロレンズの表面粗さ（Ｒａ）が２μｍより大きい請求項１に記載の光学シート。
3. 上記マイクロレンズのレンズ充填率が４０％以上である請求項１又は請求項２に記載の光学シート。
4. 上記マイクロレンズアレイを構成する素材の屈折率が１．３以上１．８以下である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の光学シート。
5. 上記マイクロレンズの配設パターンが正三角形格子パターンである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学シート。
6. 上記マイクロレンズ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４のいずれか１項に記載の光学シート。
7. 裏面にバインダー中にビーズが分散したスティッキング防止層を備えている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学シート。
8. 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７のいずれか１項に記載の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。

Images