JP5295825B2 - 光源ユニット及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置等の後面照明（back lighting）に用いられる光源ユニット、及び、それを用いた液晶表示装置に関する。

一般に、直下型光源ユニット等の光源ユニットを備えた液晶表示装置では、光源近傍とそれ以外とでは光強度が異なるため、輝度ムラが発生しやすい。そこで、従来では、光源ユニットと拡散性能を有するシートとの間に一定の距離を置き、バックライトの光を拡散させ、光強度の面内バラツキを最小にする手法をとっている。

近年は、液晶表示装置の薄型化が進み、光源と、該光源光を拡散させるための光学シート（ホログラム導光体等）との間の距離が短くなっている。また、コスト低減及び消費電力低減のため、液晶表示装置の光源数を削減する手法も用いられている。ここで、従来の光源ユニットと比較し、光源のピッチ（ｐ）と光源−光学シート間距離（ｚ）の比（ｐ／ｚ）が大きくなるほど、つまり、ｚが小さくなるほど（図１０（ａ）のｚ’）、及び／或いは、ｐが大きくなる（図１０（ｂ）のｐ’）ほど、光源ユニットの輝度ムラが顕著になる。

近年、輝度むらを軽減させることのできる拡散シートとして、光の拡散度合が異なる複数の拡散層が分布形成されていることを特徴とする拡散シートが存在する（特許文献１）。この拡散シートは、入射光を拡散出射することで輝度ムラを低減する機能を有し、例えば、少なくとも光源の直上位置にあたる表面部位に第一の拡散層を、また、光源の非直上位置にあたる表面部位に第二の拡散層を分布形成する。その結果、光源近傍の部位では大きな拡散度合で光が出射するため輝度が低減され、光源から離れた部位では小さな拡散度合で光が出射するため輝度の低下が抑制される。

特開２００７−３８５２号公報

しかしながら、この拡散シート（第一拡散シート）を用いた光線制御ユニットは、平面視において、輝度ムラが低減するが、斜めから見たときに輝度ムラが発生するという現象が現れることがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、斜めから見たときも輝度ムラを軽減させることができる光源ユニット及び液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の光源ユニットは、複数の光源と、前記光源上に配設された光線制御ユニットとを備えた光源ユニットであって、前記光線制御ユニットが、シート面に垂直に光線を入射した場合に、前記シート面内の所定の方向に沿って拡散角度が周期的に変化する第一の拡散シートと、シート面に垂直に光線を入射した場合に、拡散角度が最大値を示す第一方向での拡散角度が５０°以上である第二の拡散シートと、を備え、前記光源からの距離が近い順に、前記第一の拡散シート、前記第二の拡散シートであることを特徴とする。

本発明の光源ユニットにおいては、前記第二の拡散シートのシート面に垂直に光線を入射した場合に、前記第一方向での拡散角度Ａと、前記第一方向に垂直な第二方向での拡散角度Ｂとが１≦Ａ／Ｂ≦１０を満たすことが好ましい。

本発明の光源ユニットにおいては、前記第一の拡散シートの拡散角度は、前記第一の拡散シートのシート面に形成された凹凸構造により生じることが好ましい。

本発明の光源ユニットにおいては、前記第二の拡散シートの拡散角度は、前記第二の拡散シートのシート面に形成された凹凸構造により生じることが好ましい。

本発明の光源ユニットにおいては、前記凹凸構造が、干渉露光によるスペックルパターンを用いて形成されていることが好ましい。

本発明の光源ユニットにおいては、前記光源制御ユニットは、プリズムシートをさらに備え、前記第一の拡散シート、前記プリズムシート、前記第二の拡散シートの順番、又は、前記第一の拡散シート、前記第二の拡散シート、前記プリズムシートの順番に配設され、前記プリズムシートのプリズム延在方向が、前記第二拡散シートの前記第一方向と平行であることが好ましい。

本発明の光源ユニットにおいては、前記光源が、線状光源又は点状光源であることが好ましい。

本発明の光源ユニットにおいては、前記第一の拡散シートの高拡散角度領域が、前記光源の投影領域を含むことが好ましい。この場合においては、前記シート面内において前記光源の投影領域からの距離が長くなるに従って、前記拡散角度が連続的又は段階的に低くなることが好ましい。

本発明の液晶表示装置は、上記光源ユニットと、前記光源ユニットの上方に配設された液晶表示パネルと、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、シート面に垂直に光線を入射した場合に、前記シート面内の所定の方向に沿って拡散角度が周期的に変化する第一の拡散シートと、シート面に垂直に光線を入射した場合に、拡散角度が最大値を示す第一方向での拡散角度が５０°以上である第二の拡散シートと、を備え、前記光源からの距離が近い順に、前記第一の拡散シート、前記第二の拡散シートであるので、正面から見ても斜めから見ても輝度ムラを軽減させることができる光源ユニット及び液晶表示装置を実現することができる。

光源の投影領域と光源の間の投影領域を示す図である。 光源の投影領域と光源の間の投影領域を示す図である。 本発明の光線制御ユニットの一例を示す断面図である。 本発明の光線制御ユニットの作用を説明するための断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の光線制御ユニットの第一の拡散シートの拡散角度分布の例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の光線制御ユニットを用いた光源ユニットの構成を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の光線制御ユニットを用いた光源ユニットの構成を示す図である。 異方性拡散シートの表面形態の一例を示す図である。 拡散角度の測定方向を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、光源のピッチ（ｐ）と光源−光学シート間距離（ｚ）を示す図である。

本発明の光線制御ユニットは、第一の拡散シートと第二の拡散シートとを備えている。第一の拡散シートは、シート面内の所定の方向に沿って拡散角度が周期的に変化したものであり、このことにより、光源ユニットにおける周期的な光量分布を均一化する。第二の拡散シートは、拡散角度が５０°以上であることを特徴としており、このことにより斜め輝度ムラを少なくすることができる。

ここで、第二の拡散シートにおいて面内の少なくとも一方向における拡散角度が５０°以上であればよい。本発明において拡散角度の最大値を示す方向を第一方向と定義しており、斜めムラ解消のために、第一方向の拡散角度が５０°以上であることが必要である。好ましい拡散角度は６０°以上であり、さらに好ましくは７０°以上である。また、輝度の観点より拡散角度は１４０°以下であることが好ましい。また、第二の拡散シートの面内拡散角度分布は、制御設計の点を考慮すると、均一であることが好ましい。

ここで、本発明における拡散角度とは、輝度がピーク輝度の半分に減衰する角（半値角）の２倍の角度（ＦＷＨＭ：Full Width Half Maximum）をいう。この拡散角度は例えば日本電色工業株式会社製の変角光度計（ＧＣ−５０００Ｌ）で拡散シート凹凸面の法線方向から、凹凸面側に入射した光に対する透過光強度の角度分布を測定することによって求めることができる。ここで言う、拡散シート凹凸面の法線方向とは、図９に示す矢印の方向である。

なお、本発明における第二の拡散シートの第一方向の拡散角度をＡとし、前記第一方向に対しシート面内において垂直の方向を第二方向とし、その拡散角度をＢとしたとき、１≦Ａ／Ｂ≦１０の範囲でＡ及びＢを調整するのが斜め輝度ムラを小さくするため好ましい。さらに好ましくは高輝度の観点で１．５≦Ａ／Ｂ≦１０である。

ここで、Ａ＝Ｂは等方性拡散であることを意味し、それ以外は異方性拡散であることを意味しており、本発明における拡散角度の表記方法としてはすべて「Ａ×Ｂ」という形で表す。

このような拡散角度は、拡散シート中どこかに、拡散シート面内方向に屈折率変化を持たせることにより実現できる。例えば、基材内部に基材とは屈折率の異なる球状あるいは楕円球状の粒子を含有させてもよいし、表面に多数の凹凸構造を設けても良い。表面に多数の凹凸構造を設けて拡散シートと成したほうが、シートの厚みを薄くでき、拡散角度制御が容易になる、光源ユニットに組み込んだ場合に、より高い輝度ムラ解消効果を発揮するという点で好ましい。凹凸構造とは、例えば、表面に多数の突起部が設けられた構造である。突起部の形状は、略円錐状、略球状、略楕円体状、略レンチキュラーレンズ状、略放物線状のいずれでもよく、各突起部は、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、突起部間は連続的な曲面でつながっていてもよい。また、不規則な凹凸が連続的な曲面でつながっている擬似ランダム構造も、好ましく用いることができる。この擬似ランダム構造としては、干渉露光によるスペックルパターンを用いて形成される微細な３次元構造であることが好ましい。

干渉露光によるスペックルパターンを用いて形成される微細な３次元構造は、機械加工では困難であった２０μｍ以下の微細な凹凸構造の形成に適している。特に、非平面スペックルを用いて凹凸を形成する方法は、拡散シート上の領域に応じて、拡散角度を変えるような場合に、適した製法である。また、マイクロレンズのような等方的な形状や、レンチキュラーレンズのような異方的な形状も容易に形成することができる。この凹凸構造は、モアレ抑制などの観点から、高さ及びピッチが不規則であることが好ましい。

表面構造の凹凸密度は、例えば走査型電子顕微鏡で観察した拡散シート断面形状のピッチやアスペクト比、表面粗さ等から判断できる。また、レーザー共焦点顕微鏡による拡散シート表面の観察像からも、前記ピッチ、アスペクト比や、表面粗さ等を読み取ることができる。

この干渉露光によるスペックルパターンを用いて形成された３次元構造を表面に有する拡散シートは、具体的には次のようにして製造することができる。まず、予め干渉露光により、レーザー光をレンズやマスクを介して感光性材料やフォトレジストに照射し、スペックルパターンを形成させたサブマスタ型を作製する。拡散角度が位置によって変化する第一の拡散シートのような場合は、レーザー照射システムを構成する部材間の距離やサイズを変えスペックルパターンの寸法、形状及び方向を調節することにより、拡散角度を制御し、異なる拡散角度をもつ凹凸構造を記録することができる。

一般に、拡散角度は、スペックルの平均サイズ及び形状に依存する。スペックルが小さければ拡散角度が高い。また、前記凹凸の単位構造は等方性のものに限らず、異方性のものを形成することもでき、両者の複合された凹凸構造とすることもできる。スペックルが横方向の長円形であれば、角度分布の形は縦方向の長円形となる。図８はこの方法により得られた異方性拡散シートの表面形態の一例であり、矢印方向が拡散角度Ａに相当する。このように作製したサブマスタ型に電鋳などの方法で金属を被着してこの金属にスペックルパターンを転写してマスタ型を作製する。光透過性樹脂層に、上記マスタ型を用いて紫外線による賦形を行って光透過性樹脂層の光取り出し面にスペックルパターンを転写する。拡散角度を位置によって変えた第一の拡散シートの詳細な製造方法については、特表２００３−５２５４７２号公報に開示されている。この内容は、全てここに含めておく。また、拡散角度は凹凸構造のピッチ、高さ、アスペクト比を変えて制御しても構わない。

また、本発明の拡散シートを拡散シート表面の凹凸構造によって実現する場合、凹凸構造はシートの入光面、出光面どちらにあっても、あるいは両方にあっても良いが、輝度向上、及び輝度ムラ軽減の観点から、主たる凹凸構造は出光面にあることが好ましく、入射面側が平滑面となっていることがより好ましい。なお、一般に拡散シート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。

また、本発明に係る光線制御ユニットにプリズムシートを好ましく併用することができる。このとき、プリズムシートの位置は、例えば、第一の拡散シート、プリズムシート、第二の拡散シートの順番、あるいは第一の拡散シート、第二の拡散シート、プリズムシートの順番のように、第一拡散シートの上方に配置されることが好ましい。このとき、第一の拡散シート、第二の拡散シート、プリズムシートの間などに、さらに他の光学シートを組み合わせても良い。このような配設においても正面の輝度ムラ低減と斜めの輝度ムラ低減の両方の機能を満たすことができる。

また、前記プリズムシートのプリズム延在方向は、斜め輝度ムラを考慮すると、第二の拡散シートの前記第一方向と平行であることが好ましい。

次に、上述した本発明に係る光線制御ユニットを用いた光源ユニットについて説明する。
図１及び図２は、光源の投影領域と光源の間の投影領域を示したものである。前記光源は、少なくとも２つの光源からなり、光源としては、図１に示すように、冷陰極管（ＣＣＦＬ）などの線光源や、図２に示すように、ＬＥＤ（発光ダイオード）、レーザーなどの点光源を用いることができる。図１及び図２において、参照符号１−ａは第一の拡散シートの平面視における光源上の投影領域を含む出光面の第一領域を示し、参照符号１−ｂは第一の拡散シートの平面視における光源間の投影領域を含む出光面の第二領域を示す。また、参照符号１−ｃはＣＣＦＬ光源を示し、参照符号１−ｄはＬＥＤ光源を示す。なお、図１及び図２では、全体の領域を前記第一領域と、前記第二領域との２つに分割しているが、少なくとも光源上の投影領域を含む第一の領域と、近接する光源の中間に位置する第二の領域とで差異があればよく、領域内の拡散角度はさらに光源との距離によって変化していてもよい。

図３は、本発明の光線制御ユニットの一例の断面図を示したものである。この光線制御ユニットは、シート表面に曲面形状を有する凹凸部が多数連続して配列されており、この凹凸構造によって、部分的に拡散性能の異なる第一の拡散シート１１と、拡散層として曲面形状を有する凹凸部が多数連続して配列し、拡散性能が面内均一な第二の拡散シート１０と、第一の拡散シート１１の凹凸構造側と反対側に配設された光源であるＣＣＦＬ１２と、ＣＣＦＬ１２の拡散シート側と反対側に配設された反射シート１３とから主に構成されている。このとき、拡散シートの設置順番や凹凸面の向きなどの配設については図３に限定されないが、図３に示しているように光源からの距離が近い順に、第一の拡散シート、第二の拡散シートであることが好ましく、凹凸面は出光面に設けられていることが斜め輝度ムラの抑制のために好ましい。

図４に示すように、ＣＣＦＬ１２から直接的に、もしくは反射シート１３を介して間接的に第一の拡散シート１１に入った光は、第一の拡散シート１１表面の凹凸構造に伴う拡散性能の違いにより、前記第一領域では、出光面の凹凸構造により光源からの光が十分に拡散し、光源直上の領域における輝度を低減させることができる。一方、前記第二領域では、出光面の凹凸構造による拡散が少なく、前記第一領域で拡散された光が光源間の領域から出射することになり、この結果、光源直上の領域と、光源間の領域との間の輝度差が小さくなる。

ここで、第一の拡散シート１１の上方に第二の拡散シート１０を配設することにより、第一の拡散シート１１の前記第一領域、前記第二領域から出射する光の向きを揃えることができるため、正面から見ても斜めから見ても輝度ムラのない状態を作り出すことができる。

図５は、第一の拡散シートの拡散角度分布の例を示している。図５に示すように、第一の拡散シートの高拡散角度領域は、光源の投影領域（光源の直上領域、前記第一領域）を含むことが斜め輝度ムラ抑制のために好ましい。ここでいう高拡散角度領域とは、拡散角度が、最大値の１／２以上となる領域とする。

本発明において、第一の拡散シートは、シート面内で光源の投影領域からの距離が離れるほど、拡散角度が低くなることが好ましい。すなわち、面内の光の量が一定となるように、前記第一領域から前記第二領域における拡散角度を最適化することで、輝度ムラの軽減を図ることができる。拡散角度は、前記光源から前記出光面までの距離が長くなるほど低くなっていることが好ましい。さらに、前記光源から前記出光面までの距離が長くなるに従って、前記出光面の拡散角度が、連続的又は段階的に低くなることがより好ましい。拡散角度の変化は、厳密に直線状、曲線状、階段状でなくてもよく、拡散角度の測定バラツキなどにより、直線状、曲線状、階段状から若干はずれた形状や、直線と曲線の混合形状であってもよい。図５（ａ）から図５（ｆ）には、拡散角度が、前記第一領域から前記第二領域にかけて直線状、直線と曲線の混合形状、或いは階段状に、減少している第一の拡散シートの例が示されている。

シート内の各領域間の拡散角度はなめらかに変化することが好ましい。特に、高拡散角度領域に連続する複数のピーク値を含む形状が輝度むら低減の観点から好ましい（図５（ｄ））。また、低拡散角度領域の形状が下に凸の曲線状であるものも輝度むら低減の観点から好ましい（図５（ｂ），（ｄ），（ｆ））。また、第一の拡散シートが異方性拡散シートである場合、少なくとも一方向での拡散角度が周期的に変化していれば良い。例えば、周期的に変化する方向の拡散角度と前記方向と垂直な拡散角度で、周期の最大値と最小値を示したとき、５０°×３０°〜５０°×１°のように高拡散方向が変化せず、それと垂直な低拡散方向の拡散角度が変化してもよく、１°×６０°〜１°×８０°のように、高拡散方向が変化しても良い。

本発明に係る光線制御ユニットは、第一の拡散シートの下に、平面性・自立性を保持するために、透明な板や拡散板を好ましく併用することができる。拡散板は、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などに、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。また、前記拡散板は、表面に凹凸構造が形成されていても良い。前記拡散板表面の凹凸構造としては、等方性のマイクロレンズ、異方性のプリズム条列或いはレンチキュラーレンズなどが表面に形成されていても良い。これらには、必要に応じて、前記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も用いることができる。また、さらに拡散シートや反射型偏光シートなどの光学シートと組み合わせても良い。

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、ポリカーボネートなど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、などを用いることができる。また、前記反射シートは、表面に凹凸構造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。

次に、上述した本発明の光線制御ユニットを用いた光源ユニットについて説明する。図６（ａ），（ｂ）は、前記光源ユニットの概略構成を示す図である。前記光源ユニットは、少なくとも二つの光源１２と、前記光源１２の上方に配設される第一の拡散シート１１と、その上方に配設される第二の拡散シート１０と、を具備する構成を採る。また、光源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。したがって、上記構成を有していれば、さらに、少なくとも一つの光学シート、輝度向上フィルム等を配設しても良い。

本発明の光線制御ユニットを用いた光源ユニットは、他の配設構成、例えば図７（ａ）から図７（ｄ）に示す配設構成を採用することができる。図７（ａ）から図７（ｄ）は、いずれも本発明の光線制御ユニットを用いた他の構成を示す図である。光源については、直下型ＣＣＦＬを用いた場合について説明しているが、光源として、直下型ＬＥＤを用いても良い。

図７（ａ）に示す構成は、図６（ａ）に示す構成において、本発明に係る光線制御ユニットに、拡散板１４を少なくとも１枚配置した構成である。図７（ｂ），（ｃ）は、図７（ａ）に示す構成の上に、アレイ状のプリズム配列構造を有する光学シート（プリズムシート）１５を組み込んだ構成（図７（ｂ）では第二の拡散シート１０の上、図７（ｃ）では第一の拡散シート１１と第二の拡散シート１０の間）である。また、図７（ｄ）は、図６（ａ）に示す構成の下方（第一の拡散シート１１の下）に、拡散板１４を配置し、上方にアレイ状のプリズム配列構造を有する光学シート１５、反射型偏光シート１６をこの順に配置してなるものである。

光線制御ユニット全体としては、複数の光源を用いている。光源としては、図６に示すように、冷陰極管（ＣＣＦＬ）などの線光源や、ＬＥＤ（発光ダイオード）、レーザーなどの点光源を用いることができる。光源の配置は画像の表示面に対して、直下に配列されている。このように、少なくとも二つの光源と、前記光源の上方に配設された本発明の光線制御ユニットとで光源ユニットを構成することができる。

これらの光源ユニットは、図６や図７に示す構成上に液晶表示パネルを配設して、液晶表示パネルに光を供給することで、液晶表示装置としても用いることができる。

次に、本発明の効果を明確にするために行った実施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。

光学シートとして以下の実施例１，２及び比較例１において記載がないものについて、すなわち、反射シート、アレイ状のプリズム配列構造を有する光学シート、反射型偏光シートについては、ソニー社製のＢＲＡＶＩＡ ＫＤＬ３２−ＪＥ１に使用されている反射シート、アレイ状のプリズム配列構造を有する光学シート（以下、プリズムシートと略記）、反射型偏光シート（以下、ＤＢＥＦと略記。３Ｍ社製）を用いた。拡散板は厚み１．５ｍｍのデラグラス（登録商標）ＤＬ（旭化成ケミカルズ社製、商品名(ＤＳＦ６０)）を用いた。

また、光線制御ユニットの光源として、ＢＲＡＶＩＡ ＫＤＬ３２−ＪＥ１のＣＣＦＬ光源を用いた。輝度及び正面から見た輝度ムラは、コニカミノルタセンシング株式会社製の２次元色彩輝度計（ＣＡ−２０００）を使用し、光線制御ユニットから７５ｃｍ離して設置し、光線制御ユニットの中心部２２ｍｍ×１７８ｍｍ［３４ドット分（ｘ）×２７５ドット分（ｙ）］の範囲で測定した平均輝度値を輝度とした。輝度ムラはＣＣＦＬと平行なｘ軸（２２ｍｍ）方向の平均輝度値を求め、ｙ軸方向について、各々の点の輝度値を各々の点から±２４ｍｍ分の輝度平均値で割り返した標準偏差値（Ｓ．Ｄ．）として求めた。ｘ軸、ｙ軸は図１に示す方向である。ここで、輝度ムラの判定基準を下記のように分類した。
Ａ ○ ： Ｓ．Ｄ．≦０．００４０
Ｂ × ： ０．００４０＜Ｓ．Ｄ．

また、斜めから見た輝度ムラは、最もムラの目立つｘ軸方向を軸に法線方向４５°方向から、コニカミノルタセンシング株式会社製の２次元色彩輝度計（ＣＡ−２０００）を使用し、光線制御ユニットから７５ｃｍ離して設置し、光線制御ユニットの中心部７ｍｍ×１６３ｍｍ［１０ドット分（ｘ）×２５０ドット分（ｙ）］の範囲で測定した平均輝度値を輝度とした。輝度ムラはＣＣＦＬと平行なｘ軸（７ｍｍ）方向の平均輝度値を求め、ｙ軸方向について、各々の点の輝度値を各々の点から±２４ｍｍ分の輝度平均値で割り返した標準偏差値Ｓ．Ｄ．として輝度ムラを求めた。輝度ムラの判定基準は正面と同様である。

（実施例１）
光源下方に反射シート、光源上方に拡散板、本発明の光線制御ユニット、プリズムシート、反射型偏光フィルムをこの順で配置し、実施例１の光線制御ユニットを構成した。本発明の光線制御ユニットを構成する第一の拡散シートについては、厚さ１００μｍのＰＥＴ基材上に、図１に示すような、平面視における光源の投影領域（第一領域）の出光面に最大拡散角度が３０°×３０°となる凹凸構造を設け、平面視における光源間の投影領域（第二領域）の出光面に最小拡散角度が１°×１°となる凹凸構造を設け、前記第一領域から第二領域にかけ、図５（ｄ）に示すようになめらかに変化しているような等方拡散シートを用いた。

また、本発明の光線制御ユニットを構成する第二の拡散シートについては、拡散角度が６０°×６０°の等方拡散シートを用いた。

ここで、ＣＣＦＬの中心からＤＰまでの距離ｚを１４．６ｍｍとし、実施例１の光線制御ユニットにおける輝度及び輝度ムラを上記の方法で測定した。その結果を下記表１に示す。

（実施例２）
光源下方に反射シート、光源上方に拡散板、本発明の光線制御ユニット、プリズムシート、反射型偏光フィルムをこの順で配置し、実施例２の光線制御ユニットを構成した。本発明の光線制御ユニットを構成する第一の拡散シートについては、厚さ１００μｍのＰＥＴ基材上に、図１に示すような、平面視における光源の投影領域（第一領域）の出光面に最大拡散角度が３０°×３０°となる凹凸構造を設け、平面視における光源間の投影領域（第二領域）の出光面に最小拡散角度が１°×１°となる凹凸構造を設け、前記第一領域から第二領域にかけ、図５（ｄ）に示すようになめらかに変化しているような等方拡散シートを用いた。

また、本発明の光線制御ユニットを構成する第二拡散シートについては、拡散角度が６０°×９５°の異方拡散シートを用いた。このとき、高拡散方向をｘ軸方向と一致するように配設した。また、プリズムシートのプリズム延在方向を、ｘ軸方向と一致するように配設した。

ここで、ＣＣＦＬの中心からＤＰまでの距離ｚを１４．６ｍｍとし、実施例２の光線制御ユニットにおける輝度及び輝度ムラを上記の方法で測定した。その結果を下記表１に併記する。

（比較例１）
光源下方に反射シート、光源上方に拡散板、本発明の光線制御ユニット、プリズムシート、反射型偏光フィルムをこの順で配置し、比較例１の光線制御ユニットを構成した。本発明の光線制御ユニットを構成する第一の拡散シートについては、厚さ１００μｍのＰＥＴ基材上に、図１に示すような、平面視における光源の投影領域（第一領域）の出光面に最大拡散角度が３０°×３０°となる凹凸構造を設け、平面視における光源間の投影領域（第二領域）の出光面に最小拡散角度が１°×１°となる凹凸構造を設け、前記第一領域から第二領域にかけ、図５（ｄ）に示すようになめらかに変化しているような等方拡散シートを用いた。

また、本発明の光線制御ユニットを構成する第二の拡散シートについては、拡散角度が１５°×１５°のＢＲＡＶＩＡ ＫＤＬ３２−ＪＥ１に使用されている等方拡散シートを用いた。

ここで、ＣＣＦＬの中心からＤＰまでの距離ｚを１４．６ｍｍとし、比較例１の光線制御ユニットにおける輝度及び輝度ムラを上記の方法で測定した。その結果を下記表１に併記する。

表１から分かるように、本発明の光線制御ユニットにおける第一の拡散シートと第二の拡散シートの組み合わせでは、第二の拡散シートの拡散角度が大きいほど、斜めの輝度ムラが少ない（良い）ということがわかる。

光学シートとして実施例３，４及び比較例２，３において記載がないものについて、すなわち、反射シート、アレイ状のプリズム配列構造を有する光学シート、反射型偏光シートについては、ソニー社製のＢＲＡＶＩＡ ＫＤＬ３２−Ｆ１に使用されている反射シート、アレイ状のプリズム配列構造を有する光学シート（以下、プリズムシートと略記）、反射型偏光シート（以下、ＤＢＥＦと略記。３Ｍ社製）を用いた。拡散板は厚み１．５ｍｍのデラグラス（登録商標）ＤＬ（旭化成ケミカルズ社製、商品名(ＤＳＦ６０)）を用いた。

また、光線制御ユニットの光源として、ＢＲＡＶＩＡ ＫＤＬ３２−Ｆ１のＣＣＦＬ光源を用いた。輝度及び正面から見た輝度ムラは、コニカミノルタセンシング株式会社製の２次元色彩輝度計（ＣＡ−２０００）を使用し、光線制御ユニットから７５ｃｍ離して設置し、光線制御ユニットの中心部２２ｍｍ×１７８ｍｍ［３４ドット分（ｘ）×２７５ドット分（ｙ）］の範囲で測定した平均輝度値を輝度とした。輝度ムラはＣＣＦＬと平行なｘ軸（２２ｍｍ）方向の平均輝度値を求め、ｙ軸方向について、各々の点の輝度値を各々の点から±１３ｍｍ分の輝度平均値で割り返した標準偏差値Ｓ．Ｄ．として輝度ムラを求めた。ｘ軸、ｙ軸は図１に示す方向である。ここで、輝度ムラの判定基準を下記のように分類した。
Ａ ○ ： Ｓ．Ｄ．≦０．００４０
Ｂ × ： ０．００４０＜Ｓ．Ｄ．

また、斜めから見た輝度ムラは、最もムラの目立つｘ軸方向を軸に法線方向４５°方向から、コニカミノルタセンシング株式会社製の２次元色彩輝度計（ＣＡ−２０００）を使用し、光線制御ユニットから７５ｃｍ離して設置し、光線制御ユニットの中心部７ｍｍ×１６３ｍｍ［１０ドット分（ｘ）×２５０ドット分（ｙ）］の範囲で測定した平均輝度値を輝度とした。輝度ムラはＣＣＦＬと平行なｘ軸（７ｍｍ）方向の平均輝度値を求め、ｙ軸方向について、各々の点の輝度値を各々の点から±１３ｍｍ分の輝度平均値で割り返した標準偏差値Ｓ．Ｄ．として輝度ムラを求めた。輝度ムラの判定基準は正面と同様である。

（実施例３）
光源下方に反射シート、光源上方に拡散板、本発明の光線制御ユニット、プリズムシート、反射型偏光フィルムをこの順で配置し、実施例３の光線制御ユニットを構成した。本発明の光線制御ユニットを構成する第一の拡散シートについては、厚さ２５０μｍのＰＥＴ基材上に、図１に示すような、平面視における光源の投影領域（第一領域）の出光面に最大拡散角度が５５°×１°となる凹凸構造を設け、平面視における光源間の投影領域（第二領域）の出光面に最小拡散角度が２０°×１°となる凹凸構造を設け、前記第一領域から第二領域にかけ、図５（ｃ）に示すようになめらかに変化しているような異方拡散シートを用いた。このとき、１°方向はｘ軸方向と一致した。

また、本発明の光線制御ユニットを構成する第二の拡散シートについては、拡散角度が６０°×６０°の等方拡散シートを用いた。

ここで、ＣＣＦＬの中心からＤＰまでの距離ｚを６ｍｍとし、実施例３の光線制御ユニットにおける輝度及び輝度ムラを上記の方法で測定した。その結果を下記表２に示す。

（実施例４）
光源下方に反射シート、光源上方に拡散板、本発明の光線制御ユニット、プリズムシート、反射型偏光フィルムをこの順で配置し、実施例４の光線制御ユニットを構成した。本発明の光線制御ユニットを構成する第一の拡散シートについては、厚さ２５０μｍのＰＥＴ基材上に、図１に示すような、平面視における光源の投影領域（第一領域）の出光面に最大拡散角度が５５°×１°となる凹凸構造を設け、平面視における光源間の投影領域（第二領域）の出光面に最小拡散角度が２０°×１°となる凹凸構造を設け、前記第一領域から第二領域にかけ、図５（ｃ）に示すようになめらかに変化しているような異方拡散シートを用いた。このとき、１°方向はｘ軸方向と一致した。

また、本発明の光線制御ユニットを構成する第二の拡散シートについては、拡散角度が８０°×８０°の等方拡散シートを用いた。

ここで、ＣＣＦＬの中心からＤＰまでの距離ｚを６ｍｍとし、実施例４の光線制御ユニットにおける輝度及び輝度ムラを上記の方法で測定した。その結果を下記表２に併記する。

（比較例２）
光源下方に反射シート、光源上方に拡散板、本発明の光線制御ユニット、プリズムシート、反射型偏光フィルムをこの順で配置し、比較例２の光線制御ユニットを構成した。本発明の光線制御ユニットを構成する第一の拡散シートについては、厚さ２５０μｍのＰＥＴ基材上に、図１に示すような、平面視における光源の投影領域（第一領域）の出光面に最大拡散角度が５５°×１°となる凹凸構造を設け、平面視における光源間の投影領域（第二領域）の出光面に最小拡散角度が２０°×１°となる凹凸構造を設け、前記第一領域から第二領域にかけ、図５（ｃ）に示すようになめらかに変化しているような異方拡散シートを用いた。このとき、１°方向はｘ軸方向と一致した。

また、本発明の光線制御ユニットを構成する第二の拡散シートについては、拡散角度が２０°×２０°の等方拡散シートを用いた。

ここで、ＣＣＦＬの中心からＤＰまでの距離ｚを６ｍｍとし、比較例２の光線制御ユニットにおける輝度及び輝度ムラを上記の方法で測定した。その結果を下記表２に併記する。

（比較例３）
光源下方に反射シート、光源上方に拡散板、本発明の光線制御ユニット、プリズムシート、反射型偏光フィルムをこの順で配置し、比較例３の光線制御ユニットを構成した。本発明の光線制御ユニットを構成する第一の拡散シートについては、厚さ２５０μｍのＰＥＴ基材上に、図１に示すような、平面視における光源の投影領域（第一領域）の出光面に最大拡散角度が５５°×１°となる凹凸構造を設け、平面視における光源間の投影領域（第二領域）の出光面に最小拡散角度が２０°×１°となる凹凸構造を設け、前記第一領域から第二領域にかけ、図５（ｃ）に示すようになめらかに変化しているような異方拡散シートを用いた。このとき、１°方向はｘ軸方向と一致した。

また、本発明の光線制御ユニットを構成する第二の拡散シートについては、拡散角度が１０°×１０°の等方拡散シートを用いた。

ここで、ＣＣＦＬの中心からＤＰまでの距離ｚを６ｍｍとし、比較例３の光線制御ユニットにおける輝度及び輝度ムラを上記の方法で測定した。その結果を下記表２に併記する。

表２から分かるように、本発明の光線制御ユニットの第一の拡散シートと第二の拡散シートの組み合わせでは、第二の拡散シートの拡散角度が大きいほど、斜めの輝度ムラが少ない（良い）ということがわかる。また、実施例１〜実施例４より、第一の拡散シートが等方拡散シートであっても、異方拡散シートであっても、同じ傾向であると言える。

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態における部材の材質、配置、形状などは例示的なものであり、適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明は、液晶表示装置のような表示デバイスの光源ユニットに有効である。

１０ 第二の拡散シート
１１ 第一の拡散シート
１２ 光源
１３ 反射シート
１４ 拡散板
１５ 光学シート
１６ 反射型偏光シート

Claims (11)

1. 複数の光源と、前記光源上に配設された光線制御ユニットとを備えた光源ユニットであって、
   前記光線制御ユニットが、シート面に垂直に光線を入射した場合に、前記シート面内の所定の方向に沿って拡散角度が周期的に変化する第一の拡散シートと、シート面に垂直に光線を入射した場合に、拡散角度が最大値を示す第一方向での拡散角度が５０°以上である第二の拡散シートと、を備え、
   前記光源からの距離が近い順に、前記第一の拡散シート、前記第二の拡散シートであることを特徴とする光源ユニット。
2. 前記第二の拡散シートのシート面に垂直に光線を入射した場合に、前記第一方向での拡散角度Ａと、前記第一方向に垂直な第二方向での拡散角度Ｂとが１≦Ａ／Ｂ≦１０を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記第一の拡散シートの拡散角度は、前記第一の拡散シートのシート面に形成された凹凸構造により生じることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源ユニット。
4. 前記第二の拡散シートの拡散角度は、前記第二の拡散シートのシート面に形成された凹凸構造により生じることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光源ユニット。
5. 前記凹凸構造が、干渉露光によるスペックルパターンを用いて形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の光源ユニット。
6. 前記光線制御ユニットは、プリズムシートをさらに備え、前記第一の拡散シート、前記プリズムシート、前記第二の拡散シートの順番、又は、前記第一の拡散シート、前記第二の拡散シート、前記プリズムシートの順番に配設され、前記プリズムシートのプリズム延在方向が、前記第二の拡散シートの前記第一方向と平行であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の光源ユニット。
7. 前記光源が線状光源であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の光源ユニット。
8. 前記光源が点状光源であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の光源ユニット。
9. 前記第一の拡散シートの高拡散角度領域が、前記光源の投影領域を含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の光源ユニット。
10. 前記シート面内において前記光源の投影領域からの距離が長くなるに従って、前記拡散角度が連続的又は段階的に低くなることを特徴とする請求項９に記載の光源ユニット。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載の光源ユニットと、前記光源ユニットの上方に配設された液晶表示パネルと、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。