JP4551611B2

JP4551611B2 - 光学ユニット及びこれを用いたバックライトユニット

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Publication number: JP4551611B2
Application number: JP2002292765A
Authority: JP
Inventors: 賢一原田
Original assignee: Keiwa Inc
Current assignee: Keiwa Inc
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2022-10-04
Also published as: JP2004126376A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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ユニット、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。
【０００２】
【従来の技術】
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。この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１０（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光学ユニット２３とを装備している。この光学ユニット２３は、透過光線に対して集光、拡散、屈折等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や、（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などの光学シートを備えている。
【０００３】
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、光学ユニット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。
【０００４】
また図示していないが、上述の導光板２２の導光特性や光学ユニット２３に備える光学シート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がさらに多く配設される光学ユニット２３もある。
【０００５】
上記従来のビーズ塗工シート２４としては、一般的には図１０（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。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。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−８９００７公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の光学ユニット２３に備えるビーズ塗工シート２４は、樹脂ビーズ２９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り、集光、拡散等の光学的機能の向上には一定の限界がある。そのため、従来の光学ユニット２３は、比較的多くの光学シートが配設されており、バックライトユニット２０の正面輝度の向上が困難である。
【０００８】
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。
【０００９】
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、光学ユニット２３において、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。
【００１０】
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、光学シートの傷付きが抑制される光学ユニッ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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた発明は、重畳される複数の光学シートを備えており、この光学シートが複数のマイクロレンズから構成されるマイクロレンズアレイを表面に有し、当該光学シートのレンズ充填率が６０％以上、マイクロレンズのレンズ高さの曲率半径に対する高さ比が５／８以上１以下、マイクロレンズのレンズ間距離の直径に対する間隔比が０以上１／２以下であり、かつ、上記複数の光学シートのマイクロレンズの直径（Ｄ）、レンズ間距離（Ｓ）又は配設パターンが相違している光学ユニットである。
【００１２】
当該光学ユニットは、重畳される複数の光学シートを備え、この光学シートが優れた光学的機能を奏するマイクロレンズアレイを表面に有していることから、集光、拡散等の光学的機能が格段に向上され、かつ、その光学的機能が容易かつ確実に制御される。また、当該光学ユニットは、光学シートの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、重畳される光学シートの傷付きや重ね合わされる他部材への傷付けが防止される。
【００１３】
当該光学ユニットは、マイクロレンズアレイを有する上記光学シートが高い光学的機能を有するため、２枚の上記光学シートの装備で十分に集光、拡散等の光学的機能が高められる。
【００１４】
当該光学ユニットにおいては、複数の光学シートのマイクロレンズの直径（Ｄ）、レンズ間距離（Ｓ）又は配設パターンが相違している。当該光学ユニットは、このように配設パターン等が相違する複数の光学シートを備えることで、モアレの発生が抑制される。
【００１５】
上記光学シートの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が好ましい。このようにマイクロレンズがランダムパターンで配設される光学シートによれば、当該光学ユニットのモアレの発生が効果的に防止される。
【００１６】
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。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。
【００１７】
当該光学シートは、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裏面に備えるとよい。当該光学ユニットは、光学シート裏面のスティッキング防止層によって、複数の光学シート間のスティッキングや、裏面側に配設される導光板等とのスティッキングが防止される。
【００１８】
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ユニットを備えると、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。
【００１９】
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、半球状凹レンズ等が該当する。「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。「レンズ間距離」とは、隣り合う一対のマイクロレンズ間の最短距離を意味する。「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。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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ユニットを示す模式的断面図、図２（ａ）及び（ｂ）は図１の光学ユニットに備えられる光学シートを示す部分平面図及び部分断面図、図３は図１の光学ユニッ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２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、図８及び図９は構成別の輝度分布を示すグラフである。
【００２１】
図１の光学ユニット１は、光学シート２ａ及び光学シート２ｂを備えている。
これらの光学シート２ａ及び光学シート２ｂは、平行に配設され、互いに重ね合わされている。以下、光学シート２ａと光学シート２ｂとに共通する内容は「光学シート２」として説明する。
【００２２】
光学シート２は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、基材層３と、この基材層３の表面に有するマイクロレンズアレイ４とを備えている。この光学シート２は、表面のマイクロレンズアレイ４によって優れた集光、拡散等の光学的機能を有する。
【００２３】
基材層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いる。かかる基材層３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３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を形成することも好ましい。
【００２４】
基材層３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３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３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。
【００２５】
マイクロレンズアレイ４は、多数のマイクロレンズ５から構成されている。このマイクロレンズ５は、半球状に形成され、基材層３の表面に突設されている。
マイクロレンズ５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３と同様の合成樹脂が用いられている。なお、マイクロレンズ５は、上記半球状凸レンズに限定されず、半球状凹レンズのマイクロレンズも可能である。かかる半球状凹レンズのマイクロレンズも、上記マイクロレンズ５と同様に優れた光学的機能を有する。
【００２６】
基材層３及びマイクロレンズ５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。
【００２７】
マイクロレンズ５は、基材層３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、基材層３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（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５を最も密に配設することができる。なお、マイクロレンズ５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、例えば正方形格子パターンやランダムパターンも可能である。
【００２８】
マイクロレンズ５の直径（Ｄ）は、特に限定されるものではないが、１０μｍ以上１０００μｍ以下とされている。マイクロレンズ５の直径（Ｄ）が１０μｍより小さいと、回析の影響が大きくなり、光学的性能の低下や色分解が起こり易く、品質の低下を招来する。一方、マイクロレンズ５の直径（Ｄ）が１０００μｍを超えると、輝度ムラが生じやすく、同様に品質の低下を招来する。特に、マイクロレンズ５の直径（Ｄ）の上限としては１００μｍが好ましく、１００μｍ以下の直径（Ｄ）のマイクロレンズ５により良好な光学的機能が奏される。
【００２９】
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（マイクロレンズが凹レンズの場合はマイクロレンズの開口面から最底部までの垂直距離）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、当該光学シート２の集光、拡散等の光学的機能が格段に向上される。
【００３０】
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、当該光学シート２の集光、拡散等の光学的機能が格段に向上される。
【００３１】
マイクロレンズ５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５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５の占有面積を高め、当該光学シート２の集光、拡散等の光学的機能が格段に向上される。
【００３２】
マイクロレンズアレイ４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４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４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５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２の集光、拡散等の光学的機能がさらに高められる。
【００３３】
マイクロレンズ５の表面粗さ（Ｒａ）としては、マイクロレンズ５の直径（Ｄ）が１０μｍ以上１００μｍ未満の場合は２μｍ以下が好ましく、マイクロレンズ５の直径（Ｄ）が１００μｍ以上１０００μｍ以下の場合は０．１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。マイクロレンズ５の直径（Ｄ）が１０μｍ以上１００μｍ未満の場合、マイクロレンズの表面粗さ（Ｒａ）が２μｍを超えると、当該光学シート２の集光機能や法線方向側への屈折機能が低下するおそれがある。マイクロレンズ５の直径（Ｄ）が１００μｍ以上１０００μｍ以下の場合、マイクロレンズの表面粗さ（Ｒａ）を０．１μｍ以上１０μｍ以下としてマイクロレンズ５に所定の光拡散効果を付与することで、当該光学シート２の光学的機能を維持しつつ輝度ムラ等の発生が低減される。
【００３４】
当該光学シート２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２の製造方法としては、基材層３を作成した後にマイクロレンズアレイ４を別に形成する方法と、基材層３とマイクロレンズアレイ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光学シート２を形成する方法、
（ｂ）マイクロレンズアレイ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４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）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。
【００３５】
上記マイクロレンズアレイ４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。
【００３６】
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４を構成するマイクロレンズ５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２の光学的機能が容易かつ確実に制御される。
【００３７】
当該光学ユニット１は、優れた集光、拡散等の光学的機能を有する２枚の光学シート２を備えることで、集光、拡散等の光学的機能が飛躍的に高められる。また、当該光学ユニット１は、光学シート２のマイクロレンズ５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、当該光学ユニット１は、光学シート２のマイクロレンズ５の高さ（Ｄ）を一定に調整することで、応力集中が抑制され、重畳される光学シート２の傷付きや重ねられる他部材への傷付けが防止される。
【００３８】
当該光学ユニット１は、光学シート２ａと光学シート２ｂのマイクロレンズ５の直径（Ｄ）、レンズ間距離（Ｓ）又は配設パターンが相違するとよい。直径（Ｄ）、レンズ間距離（Ｓ）、配設パターン等が同一の光学シート２ａと光学シート２ｂとを重畳するとモアレが発生しやすいが、このように配設パターン等が相違する光学シート２ａ及び光学シート２ｂを備えることで、光学ユニット１はモアレの発生が抑制される。
【００３９】
また、光学シート２のマイクロレンズ５の配設パターンとしてはランダムパターンが好ましい。このようにマイクロレンズ５がランダムパターンで配設される光学シート２を備えることで、当該光学ユニット１はモアレの発生が効果的に防止される。
【００４０】
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ユニット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ユニット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。
【００４１】
図４の光学シート１１は、基材層３と、この基材層３の表面に有するマイクロレンズアレイ４と、基材層３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３及びマイクロレンズアレイ４は、上記図１の光学シート２と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。
【００４２】
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３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。
【００４３】
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。
【００４４】
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と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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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を導光板等と積層すると、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。
【００４９】
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３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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
【表１】

【００５３】
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。
【００５４】
【表２】

【００５５】
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。
【００５６】
【表３】

【００５７】
最後に、エッジライト型バックライトユニットにおいて、ランプの条件を固定し、光学ユニットの構成を変えて、輝度分布がどのように変化するかをシミュレーションにより明示する。このシミュレーションにおける輝度の解析も、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。
【００５８】
図８には、導光板のみの場合、導光板表面に１枚の上記光学シート（マイクロレンズシート）が重畳される場合、及び導光板表面に２枚の上記光学シートが重畳される場合（当該光学ユニットを備える場合）の輝度分布を示す。この図８から解るように、導光板のみの場合は法線方向から７５°付近にピークを有する輝度分布となり、導光板表面に１枚のマイクロレンズシートが重畳される場合は法線方向から３０°〜４５°にピークを有する輝度分布となる。これに対して、導光板表面に当該光学ユニットを備える場合には法線方向（正面方向）周辺に高いピークを有し、正面輝度が格段に向上している。
【００５９】
図９には、導光板のみの場合、導光板表面に２枚の上記光学シートが重畳される場合（当該光学ユニットを備える場合）、及び導光板表面に２枚のビーズ塗工シート（従来の拡散シート）が重畳される場合の輝度分布を示す。この図９から解るように、導光板表面に当該光学ユニットを備える場合は、導光板表面に２枚のビーズ塗工シートが重畳される場合と比較して、法線方向周辺に高いピークを有し、正面輝度が４２％程度向上している。
【００６０】
なお、本発明の光学ユニット及びバックライトユニットは、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、表面にマイクロレンズアレイを有する３枚以上の光学シートを備えることも可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学ユニットによれば、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、光学シートの傷付きや他部材への傷付けが抑制される。また、当該光学ユニッ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る光学ユニットを示す模式的断面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、図１の光学ユニットに備えられる光学シートを示す部分平面図及び部分断面図である。
【図３】図３は、図１の光学ユニットを備えるバックライトユニットを示す模式的断面図である。
【図４】図４は、図２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である。
【図５】図５は、高さ比と正面輝度相対値との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、間隔比と正面輝度相対値との関係を示すグラフである。
【図７】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８】図８は、構成別の輝度分布（１）を示すグラフである。
【図９】図９は、構成別の輝度分布（２）を示すグラフである。
【図１０】図１０（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である。図１０（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光学ユニット
２（２ａ、２ｂ）光学シート
３基材層
４マイクロレンズアレイ
５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

重畳される複数の光学シートを備えており、
この光学シートが、複数のマイクロレンズから構成されるマイクロレンズアレイを表面に有し、
当該光学シートのレンズ充填率が６０％以上、マイクロレンズのレンズ高さの曲率半径に対する高さ比が５／８以上１以下、マイクロレンズのレンズ間距離の直径に対する間隔比が０以上１／２以下であり、
かつ、上記複数の光学シートのマイクロレンズの直径（Ｄ）、レンズ間距離（Ｓ）又は配設パターンが相違している光学ユニット。
２枚の上記光学シートを備えている請求項１に記載の光学ユニット。
上記光学シートの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又は請求項２に記載の光学ユニット。
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に記載の光学ユニット。
上記光学シートが、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裏面に備えている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学ユニット。
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５のいずれか１項に記載の光学ユニッ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。