バックライト調光用光学シート及びそれを備えたバックライトユニット、ディスプレイ装置
【課題】本発明の課題は、反復的アレイ構造を有する輝度制御部材と拡散層とを両者の界面部分の空気層の形状（容積）を変形させずに一体化する方法、を使用した輝度制御部材と反射層を有するバックライト調光用光学シートにおいて、さらに光源間の明暗むらを低減することができるバックライト調光用光学シート及びそれを備えたバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することである。
【解決手段】光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の拡散光射出側に配置されたレンズの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材と、前記拡散層と前記輝度制御部材との間に形成された前記輝度制御部材のそれぞれのレンズに対する光の入射角範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有するバックライト調光用光学シートであって、前記拡散層の光源側表面にマイクロレンズアレイが形成されていることを特徴とするバックライト調光用光学シートである。
【解決手段】光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の拡散光射出側に配置されたレンズの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材と、前記拡散層と前記輝度制御部材との間に形成された前記輝度制御部材のそれぞれのレンズに対する光の入射角範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有するバックライト調光用光学シートであって、前記拡散層の光源側表面にマイクロレンズアレイが形成されていることを特徴とするバックライト調光用光学シートである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を拡散する拡散層と輝度制御部材を有するバックライト調光用光学シート及びそれを備えたバックライトユニット、ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表される自発光型でないディスプレイ装置は、画像等の情報を表示するために、光源（バックライト）を内蔵している。この光源で消費する電力は、ディスプレイ装置全体で消費する電力の相当部分を占めており、総電力の低減が強く要望される昨今においては、第一に光源の利用効率を向上させることが要求されている。
【０００３】
また、低電力化のため、およびコスト低下にために、光源の数を減らしているので光源間の距離が長くなり、また装置の薄型化が進んで光源とバックライト調光用光学シートとの距離が著しく近づいているので、画面の明るさむらが、見ている人に感知されるといった第２の問題が発生している。
【０００４】
光源の利用効率を向上させる手段として、輝度向上フィルム（ＢＥＦ；Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ：米国３Ｍ社の登録商標）を使用したディスプレイが増えている。
【０００５】
ＢＥＦは、透明基材上に断面三角形状の単位プリズムを一方向に周期的に配列したフィルムである。このプリズムは、光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）で形成されている。ＢＥＦは、“軸外（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）、または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”する。そのため、ディスプレイの使用時（観察時）には、光源からの軸外光線をＢＥＦによって集光し方向転換し、軸上輝度を増大させることができる。
【０００６】
なお、「軸上」とは、使用者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向である。
【０００７】
ＢＥＦにおいて、プリズムの反復的アレイ構造が一方向のみの配列では、その配列方向での光の方向転換またはリサイクルのみが可能である。そこで、水平面における横方向及びこれに直交する縦方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の配列方向が互いに略直交するように２枚のＢＥＦを重ねて組み合わせて用いることもある。このように、ＢＥＦの採用により、電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。
【０００８】
ＢＥＦに代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材をディスプレイ装置等のバックライト調光用光学シートとして使用することは、多数の特許文献に開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００９】
バックライト調光用光学シートに輝度制御部材としてＢＥＦを使用した、例えばエッジライト方式のディスプレイ装置では、光源からの光はプリズムの傾斜面から射出するが、プリズムの屈折作用によって軸上方向を光の中心として制御された或る角度範囲の光として出射される。射出光がこのように制御されるので、使用者の視覚方向の光の強度が高まる。
【００１０】
しかしながら、これと同時にプリズムの一方の傾斜面を界面として反射され、他方の傾斜面で屈折する光成分があり、使用者の視覚方向に進むことなく横方向に無駄に出射されてしまうという不具合があった。
【００１１】
図３はディスプレイ装置における視野角に対する輝度分布を示す図である。縦軸は光強度、横軸は軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）を中心とする使用者の視野角である。
【００１２】
図３の破線Ｂは、バックライト調光用光学シートとして、上述したＢＥＦの（プリズムシート）１枚だけを備えたディスプレイ装置についての光強度分布である。破線Ｂで示すように、ＢＥＦにおいては、使用者の視覚方向Ｆ（軸上方向）の角度０°における光強度が最も高められ、視覚方向Ｆに対して画面からの光の射出角度が水平方向になるにつれて、両側（−９０°、＋９０°）方向に対称的に光強度が徐々に減少する。そして、横軸に一致する±９０°近辺の射出角度では、視野方向から外れるサイドローブ光が小さな光強度ピークとして示される。このサイドローブ光は観察者の視野から外れるため、プリズムの横方向から無駄に出射される。すなわちＢＥＦでは、この無駄な光があるという問題がある。できれば、±９０°近辺でのサイドローブ光による光強度ピークのない、図３の実線Ａで略正規分布曲線として示した、滑らかな輝度分布の方が好ましい。
【００１３】
一般的には、２枚のプリズムシートを、一方のプリズム列に対して他方のプリズム列が略直交する様に、重ねて使用する形態が普及している。このようにすると、一方のプリズム列に平行方向に入射する光に関しても、使用者の視野角方向Ｆの角度０°方向に光を集めることが可能になり、光の利用効率を高めることが可能になる。
【００１４】
一方、軸上輝度のみが過度に増大すると、図３の曲線のピークの幅が著しく狭くなり、視域が極端に限定される。ピークの幅を適度に拡げるために、バックライト調光用光学シートに光拡散部材（拡散層）を追加して設けることが考えられる。しかし、サイドローブ光を軽減する効果は得られず、光の利用効率が高いとはいえない。
【００１５】
このような欠点を克服するために、ＢＥＦ等の輝度制御部材と拡散層との界面に空気層を形成したものが知られている。空気層における界面屈折を利用することで、一度拡散層で拡散した光のなかでレンズに対して大きな入射角で入射する光を、中央に再度集めるものであり、中心輝度の向上を図ることができる。しかし、輝度制御部材と拡散層とを一体化する場合に、空気層の形状（容積）を変形させずに保持することが難しい。
【００１６】
この問題に対して、開口部を有する光反射層を、輝度制御部材と拡散層との間のスペーサーとして用い、該反射層間の開口部を空気層として形成する構成が開示されている。この構成においては、粘着剤や接着剤等の接合材料を介して、拡散層と輝度制御部材とを貼り合わせることで、空気層の形状を一定のまま保持することができる。（特許文献４参照）。
【００１７】
上記の方法は、光源の利用効率をかなり向上することができるので、第一の問題の解決策として、最近では多くの液晶ディスプレイ等に採用されている。しかし、もう一つの問題、光源間の明暗むらが使用者が感知してしまう程度に画面上に現れてしまう問題、に対しては、拡散層を設けたにもかかわらず上記の方法では解決することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特公平１−３７８０１号公報
【特許文献２】特開平６−１０２５０６号公報
【特許文献３】特表平１０−５０６５００号公報
【特許文献４】特開２００７−０５７８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の課題は、特許文献４に開示されている方法、すなわち反復的アレイ構造を有する輝度制御部材と拡散層とを両者の界面部分の空気層の形状（容積）を変形させずに一体化する方法、を使用した輝度制御部材と反射層を有するバックライト調光用光学シートにおいて、さらに光源間の明暗むらを低減することができるバックライト調光用光学シート及びそれを備えたバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の課題を解決するための、本発明の請求項１に係わる発明は、光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の拡散光射出側に配置されたレンズの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材と、前記拡散層と前記輝度制御部材との間に形成された前記輝度制御部材のそれぞれのレンズに対する光の入射角範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有するバックライト調光用光学シートであって、前記拡散層の光源側表面にマイクロレンズアレイが形成されていることを特徴とするバックライト調光用光学シートである。
【００２１】
本発明請求項２に係わる発明は、光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の拡散光射出側に配置されたレンズの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材と、前記拡散層と前記輝度制御部材との間に形成された前記輝度制御部材のそれぞれのレンズに対する光の入射角範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有するバックライト調光用光学シートであって、前記拡散層の光源側表面に接着剤層を介して、マイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズアレイシートが一体化されていることを特徴とするバックライト調光用光学シートである。
【００２２】
本発明請求項３に係わる発明は、前記マイクロレンズアレイシートが、透明基材フィルムとその上に形成されたマイクロレンズアレイよりなることを特徴とする請求項２に記載のバックライト調光用光学シートである。
【００２３】
本発明請求項４に係わる発明は、前記マイクロレンズアレイシートが、透明基材フィルムとその上に形成されたマイクロレンズアレイよりなり、さらに該透明基材フィルムと該マイクロレンズアレイが同一材料を用いて同時に形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のバックライト調光用光学シートである。
【００２４】
本発明請求項５に係わる発明は、前記マイクロレンズアレイは、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物からなるマイクロレンズが密に配列されていて、各マイクロレンズの形状が頂部は球面の一部をなし、底部の直径Ｌは４０μｍ〜５０μｍ、高さは１０μｍ〜２００μｍである円錐状であり、前記頂部の球面の曲率半径ｒの底部の直径Ｌに対する比（ｒ／Ｌ）が０．０５〜０．４であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバックライト調光用光学シートである。
【００２５】
本発明請求項６に関わる発明は、前記マイクロレンズアレイに粒径１０μｍ以下の光拡散性微粒子を１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％の割合で添加することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバックライト調光用光学シートである。
【００２６】
本発明請求項７に関わる発明は、光線入射側と射出側の基材が等しいことを特徴とする、請求項１記載のバックライト調光用光学シートである。
【００２７】
本発明請求項８に係わる発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のバックライト調光用光学シートを備えていることを特徴とするバックライトユニットである。
【００２８】
本発明請求項９に係わる発明は、請求項７記載のバックライトユニットを備えていることを特徴とするディスプレイ装置である。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１あるいは２の構成によれば、輝度制御部材と拡散層とを一体化し、かつ光源からの光をマイクロレンズアレイ部で散乱させ、さらに拡散層で散乱させることにより光源の明暗むら（輝度むら）を低減させることができる。
【００３０】
また、拡散層で拡散させた光に対して、輝度制御部材と拡散層の間に空気層があるので、所望の屈折効果を得ることができる。すなわち、拡散層で拡散された光が空気層を通過し、レンズ部へ入射する際に屈折率の相違によって射出角度が±４０°に制御され、次ぎにレンズ部を通過することで集光する。したがって、光の利用効率にも優れたバックライト調光用光学シートを得ることができる。
【００３１】
請求項５の効果は、マイクロレンズアレイが、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物からなるマイクロレンズが密に配列された構造であり、また各マイクロレンズの形状を頂部は球面の一部をなし、底部の直径Ｌは４０μｍ〜５０μｍ、高さは１０μｍ〜２００μｍである円錐状とし、さらに前記頂部の球面の曲率半径ｒの底部の直径Ｌに対する比（ｒ／Ｌ）を０．０５〜０．４とした。この形状にすると、所望の効果を得ながらも、金型形状の再現性がよく、通常形状のマイクロレンズにおいて突起の先端がかけやすい欠点を解消することができる。
【００３２】
請求項６の効果は、マイクロレンズアレイに光拡散微粒子が添加されることによって、光源の明暗をより効果的に均一にすることができる。光拡散微粒子の粒径が１０μｍ以下の場合、非常に輝度ムラを均一にすることができ、１０μｍより大きい場合、す抜け光により、効果が低減する。
また、１０ｗｔ％未満で有る場合、効果は低く、１０ｗｔ％以上で有る場合が効果的である。３０ｗｔ％以上で有る場合、正面輝度の低下が著しく、３０ｗｔ％未満である必要がある。
【００３３】
請求項７の効果は、入射側と射出側の基材が等しいことで光源からの熱によるバックライト調光用光学シートの反りを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の１実施形態におけるディスプレイ装置、およびバックライトユニットの概略構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の１実施形態におけるディスプレイ装置、およびバックライトユニットの概略構成を示す模式的な断面図である。
【図３】従来のバックライト調光用光学シートの透過光の光強度分布、および理想的な強度分布を示すグラフである。
【図４】マイクロレンズシートとマイクロレンズの形状の詳細を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
次に、本発明の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、本発明の１実施形態に係るディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。なお、図１においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を適宜異ならせている。
【００３６】
図１において、本実施形態のディスプレイ装置１００は、本発明のディスプレイ装置の一例であり、バックライト部２０および、バックライト光を調整するためのバックライト調光用光学シート２１、液晶表示部２２がこの順に積層されている。バックライト光はバックライト調光用光学シート２１を透過して、明るさむらが減少し、また光の利用効率が向上した状態になり、液晶表示部２２へ入り、画像信号によって表示制御されて、液晶表示部２２から図の上方に向けて出射される。以下では、このような配置に基づいて、図１の上方向を単に表示画面側（射出側）、下方向を単に背面側と称する場合がある。
【００３７】
バックライト部２０とバックライト調光用光学シート２１とは、バックライトユニット２３を構成していて、本発明のバックライトユニットの一例である。
【００３８】
バックライト部２０は、紙面左右方向に延びるライン状の発光部が紙面奥行き方向に沿って等間隔に配置された複数の光源２０ａと、これら光源２０ａを背面側から覆い、表示画面側が開口された反射板２０ｂとで構成される直下型方式の構成を採用している。
【００３９】
ただし、バックライト部２０は、バックライト調光用光学シート２１の背面側に白色光を出射できればこのような構成には限定されず、周知のいかなる構成のバックライト部を採用してもよい。例えば、導光板の側面にライン状光源を配置したエッジライト式の面光源などを採用してもよい。
【００４０】
光源２０ａとしては、例えば、冷陰極管などを用いることができるが、複数のＬＥＤ素子を紙面奥行き方向に沿うライン上に配列したＬＥＤ光源などを採用してもよい。
【００４１】
バックライト調光用光学シート２１は、バックライト部２０から表示画面側に射出される光の一部を集光して、表示画面側に透過させ、他の光をバックライト部２０側に反射してバックライト部２０に再入射させるものであり、背面側から表示画面側に向けて、マイクロレンズアレイ３０、拡散層７、接合層６、反射部５、及びレンズ部（光学素子部）１が、この順に積層されてなる。後述するように、反射部５に形成されている空気層５ａ部分では、接合層６、レンズ部１がこの順に積層されている。
【００４２】
拡散層７は、バックライト部２０の表示画面側を覆う位置に設けられた板状部材である。拡散層７は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された透明粒子とを具備して構成されており、透明樹脂の屈折率と透明粒子の屈折率が異なるものである。拡散層７は、バックライト部２０から表示画面側に出射される光Ｐを拡散させるものであり、複数の光源２０ａによる図示水平方向の明るさムラを抑制するとともに、表示光に適宜の視野角を付与することができるようになっている。なお、拡散層７の透明樹脂としては、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メチルスチレン樹脂及びフルオレン樹脂等を使用することができる。
【００４３】
また、拡散層７の裏面（光源側）のマイクロレンズアレイ３０を形成する方法としては、マイクロレンズアレイを形成したマイクロレンズアレイシート３１を接着剤もしくは粘着剤を用いて貼り合わせる方法がある。具体的には、接着剤もしくは粘着剤を拡散層に塗布し、マイクロレンズアレイシートをラミネーターにより貼合する方法が挙げられる。また、接着剤もしくは粘着剤をドライフィルム状に加工した後、ラミネーターで貼り合わせる方法が挙げられる。
【００４４】
また、粘着剤、接着剤で貼り合わせた場合、その粘着力は１ｋｇ／ｉｎｃｈ以上であることが望ましい。
【００４５】
マイクロレンズアレイシート３１は図３（Ｘ）の斜視図に示すように、透明基材フィルム３２の上面（＝光源側）に、マイクロレンズアレイ３０として、多数のマイクロレンズが密に配列して形成された凸部３３を有するものである。
【００４６】
各マイクロレンズの形状はほぼ円錐状であり、凸部３３の下側の大部分は円錐形状の一部からなっているが、頂部３４は、丸みを帯びており、具体的には、球体の一部をなしている。凸部３３は、図３（Ｘ）の斜視図で例示するように、矩形格子の格子点上に設けてもよいが、菱形格子の格子点上に設けてもよい。あるいは、密に配列する限り、規則的でない配列であってもよい。
【００４７】
なお、図３（Ｘ）に示すものでは、凸部３３同士が若干の間隔をあけて形成されているが、あまり間隔があいていると、光源の光が素通しになる部分ができるので、できるだけ狭めることが好ましい。さらに、凸部３３同士の間に平面状の透明基材部分がない程度に、間隔を詰めてもよい。
【００４８】
図３（Ｙ）は、マイクロレンズの凸部３３を、その頂部を含み、透明基材フィルム３２に対して、垂直な面で切断した状態の断面図である。凸部３３の底面の直径Ｌは、４０μｍ〜５０μｍであることが好ましく、この数値範囲は、液晶表示素子の電極マトリックスのピッチに匹敵するか、それよりも小さい値である。
【００４９】
頂部３４をなす球体の半径ｒは、底面の直径Ｌに対する比ｒ／Ｌが、０．０５〜０．４となるよう決めることが好ましい。ここで比ｒ／Ｌが０．０５未満（Ｌが２０μｍである場合には、０．０５は１μｍに相当する。）であるものは、製作精度上難しく、好ましくない。また、比ｒ／Ｌが０．４を超えると、円錐の斜面部分の割合が相対的に減るため、光源からの斜め方向の入射光を拡散することが難しくなり、好ましくない。また、凸部３３の高さｈは、底面の直径Ｌ等に比して、あまり高いもの、および低いものでない方が好ましく、高さｈは、１０μｍ〜２００μｍであることが好ましい。
【００５０】
なお、ここで球体とは、真球を指す以外に、真球が上下方向につぶれた、やや偏平形状のものや、真球が上下方向に伸ばされたラグビー用ボールのような形状のものも含む。また、本発明のバックライト調光用光学シートの凸部３３の斜面の最下部と透明基材フィルム３２の上面との境界は、図３（Ｘ）では線状に描いてある。即ち、境界付近が滑らかに連続していないが、境界付近が滑らかな曲面からなった連続的なものであってもよい。
【００５１】
上記のような凸部３３は、前述したように、密集して多数配列されている。間隔が空きすぎると、単に平坦で光拡散性能がない部分の割合が増加し、シート全体の光拡散性能が低下するので、凸部３３同士の間の隙間は、相隣り合う、いずれも底面の直径がＬである二つの凸部３３が各々の端部間で計測して、Ｌ／７程度以下であることが好ましい。
【００５２】
マイクロレンズの個数は、配列時の端部間の距離をＬ／７とした場合、例えば底面の直径が４０μｍの場合には４７８５２個／ｃｍ２、底面の直径が５０μｍの場合には３０６２５個／ｃｍ２となる。
【００５３】
また、凸部３同士の間に透明基材の平坦部が露出しないよう、間隔を詰めて形成する場合には、一例として、図３（Ｚ）に示すように、一つの凸部の円錐形状のすそ部を、円錐の頂部および底面の中心を通る面に平行な面で、底面が正方形になるよう切断除去した形状とすることが好ましい。このとき、円錐の斜面の部分が減少し、頂部の球面の一部をなす部分の占める割合が相対的に大きくなるので、この点を解消する意味で、ｒ／Ｌの最大値を０．３程度とすることが好ましい。
【００５４】
円錐状の突起の先端を、尖った形状ではなく、意図的に、球面の一部の形状とすることにより、突起の先端が欠けにくくなり、金型通りの突起の形状の再現性が向上する。
【００５５】
以下に、マイクロレンズアレイ３０を透明基材フィルムの上に形成してマイクロレンズアレイシート３１とする方法について説明する。
【００５６】
透明基材フィルム３２の素材としては、透明性、平滑性を備え、異物の混入のないものが好ましく、また、加工上および製品の使用上の理由で機械的強度があるものが好ましい。
【００５７】
一般的に透明基材フィルム３２として好ましいものは、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、もしくはポリウレタン等の熱可塑性樹脂のフィルムである。
【００５８】
なお、これらの熱可塑性樹脂のフィルムはフレキシブルで使いやすいが、取り扱い時も含めて曲げる必要が全くなく、硬いものが望まれるときは、上記の樹脂の板やガラス板等の板状のものも使用できる。厚みとしては、８〜１０００μｍ程度が好ましく、５０〜２００μｍがより好ましい。なお、板状である場合には、この範囲を超えてもよい。
【００５９】
上記の透明基材フィルム３２には、その上面、もしくは下面のいずれか一方、もしくは両方に形成する層との接着性の向上のために、通常、行なわれ得る各種の処理、即ち、コロナ放電処理、酸化処理等の物理的な処理のほか、アンカー剤もしくはプライマーと呼ばれる塗料の塗布を予め行なって、プライマー層（図示せず。）を形成しておいてもよい。
【００６０】
本発明のマイクロレンズアレイ３０は、基本的には、突起の形状に対応する凹部を設けた、好ましくはロール状の金型の凹部に、電離放射線硬化性樹脂組成物を充填して電離放射線により硬化させて成形することにより得られる。熱硬化性樹脂組成物を用いても構成することも可能であるが、金型上で熱硬化性樹脂組成物を硬化させるには時間がかかるため、硬化が瞬時に行なえる電離放射線硬化性樹脂組成物を用いて構成された方が好ましい。
【００６１】
電離放射線硬化性樹脂組成物としては、金型を用いたキャスティング法によって凸部３３を形成する際の硬化速度が速く、かつ使用時に表面に傷付きが起きないよう、硬化後に高い耐擦傷性を有するものが好ましい。また、電離放射線硬化性樹脂組成物としては、硬化後の硬度が、ＪＩＳ Ｋ５４００で示す鉛筆硬度試験で「Ｈ」以上の硬度を示すものがより好ましい。
【００６２】
電離放射線硬化性樹脂組成物としては、分子中に重合性不飽和結合または、エポキシ基を有するプレポリマー、オリゴマー、及び／又はモノマーを適宜に混合したものである。
電離放射線とは、電磁波又は荷電粒子線のうち分子を重合又は架橋し得るエネルギー量子を有するものを指し、通常は、紫外線又は電子線を用いる。
【００６３】
電離放射線硬化性樹脂組成物中のプレポリマー、オリゴマーの例としては、不飽和ジカルボン酸と多価アルコールの縮合物等の不飽和ポリエステル類、ポリエステルメタクリレート、ポリエーテルメタクリレート、ポリオールメタクリレート、メラミンメタクリレート等のメタクリレート類、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリオールアクリレート、メラミンアクリレート等のアクリレート、カチオン重合型エポキシ化合物が挙げられる。
【００６４】
電離放射線硬化性樹脂組成物中のモノマーの例としては、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系モノマー、アクリル酸メチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸ブトキシエチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸メトキシブチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸エトキシメチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸エステル類、アクリル酸−２−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチル、アクリル酸−２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル、アクリル酸−２−（Ｎ，Ｎ−ジベンジルアミノ）メチル、アクリル酸−２−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）プロピル等の不飽和置換の置換アミノアルコールエステル類、アクリルアミド、メタクリルアミド等の不飽和カルボン酸アミド、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート等の化合物、ジプロピレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等の多官能性化合物、及び／又は分子中に２個以上のチオール基を有するポリチオール化合物、例えばトリメチローラプロパントリチオグリコレート、トリメチローラプロパントリチオプロピレート、ペンタエリスリトールテトラチオグリコレート等が挙げられる。
【００６５】
通常、電離放射線硬化性樹脂組成物中のモノマーとしては、以上の化合物を必要に応じて、１種若しくは２種以上を混合して用いるが、電離放射線硬化性組成物に通常の塗布適性を与えるために、前記のプレポリマー又はオリゴマーを５重量％以上、前記モノマー及び／又はポリチオール化合物を９５重量％以下とするのが好ましい。
【００６６】
電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化させたときのフレキシビリティーが要求されるときは、モノマー量を減らすか、官能基の数が１又は２のアクリレートモノマーを使用するとよい。電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化させたときの耐摩耗性、耐熱性、耐溶剤性が要求されるときは、官能基の数が３つ以上のアクリレートモノマーを使う等、電離放射線硬化性樹脂組成物の設計が可能である。
【００６７】
また、図２の３１ｂで示す様にレンズ部へ光拡散微粒子を混合することで輝度ムラをより効果的に低減することができる。このときレンズ部に前記電離放射線硬化性樹脂を使用した場合、該電離放射線硬化性樹脂と該光拡散微粒子との屈折率差は０．０７〜０．０９であることが好ましい。また、光拡散微粒子の添加割合としては、該電離放射線硬化性樹脂９０に対し光拡散微粒子１０〜該電離放射線硬化性樹脂７０に対し光拡散微粒子３０でることが好ましい。また、同屈折率であって、粒径の異なる光拡散微粒子を２種以上混合してもよい。
【００６８】
前記、拡散微粒子の形状は球形、無定形、ラグビーボール型、中空型等特に規定せず適用できるが、球形であることが好ましい。
【００６９】
マイクロレンズアレイは、基本的には、型基板材の型形成用面に、マイクロレンズアレイの突起の形状に対応する凹部を設けた、好ましくはロール状の金型の凹部に、電離放射線硬化性組成物を充填して電離放射線により硬化させて成形することにより得られる。
【００７０】
まず、型基板材の型形成用面に、本発明のバックライト調光用光学シートの特殊な突起の形状に対応させた凹部を形成する。型基板材としては、基板上にセラミックス等で被覆したものを準備する。取扱いの際の強度を考慮すると、型基板は鉄等の金属からなる金属板、もしくは金属製ロールであることが好ましい。
【００７１】
型基板の表面に凹部形成用層を形成する。凹部形成用層としては、酸化クロム、アルミナ、もしくはジルコニア等のセラミックスや銅、アルミニウム等の層が好ましい。これらのうちセラミックスの層はプラズマ溶射法、もしくは低温プラズマ溶射法により、銅、アルミニウム等の層は、めっき等により基板上に凹部形成用層として形成することができる。
【００７２】
凹部形成用層には、レーザーを使用して、照射部において、逆円錐形で、最深部が球内面の一部をなす凹部を密集して多数配列して生じさせることにより、凹型を形成する。レーザー光源としては、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、もしくはルビーレーザー等の高出力のレーザーから選択して使用し、レンズを用いて、レーザービームおよび型基板を相対的に移動させつつ、照射する。最深部の球面形状の制御は、レーザーの出力、および焦点距離を調整して行なう。
【００７３】
次に、得られた凹型の型面上に、電離放射線硬化性組成物を塗布し、少なくとも凹部に電離放射線硬化性組成物を充填する。凹部以外については、電離放射線硬化性組成物を塗布しても、しなくてもよい。必要に応じ、ドクタリングを施す。塗布後の塗膜上から、電離放射線が透過し得る透明基材フィルムを、気泡が入らないよう注意しつつ重ね、凹型、電離放射線硬化性樹脂組成物、および透明基材フィルムを積層し、積層体とする。
【００７４】
前記積層体の透明基材フィルム３２の外側から、電離放射線を照射して、積層体中の電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化させると共に電離放射線硬化性樹脂組成物を透明基材フィルムに接着させ、その後、凹型から透明基材フィルムを硬化物と共に剥がして、本発明のマイクロレンズアレイシートを得る。照射に使用する電離放射線としては、電子線、もしくは紫外線等のいずれも使用できるが、照射装置がコンパクトで、取扱いが容易な紫外線を利用することがより好ましい。
【００７５】
なお、上記の工程では、要するに、凹型、電離放射線硬化性樹脂組成物、および透明基材フィルムの三者が積層されればよいので、上記のようにするほか、透明基材フィルムに電離放射線硬化性樹脂組成物を塗布してから、凹型に重ねてもよいし、あるいは、塗布を凹凸型および透明基材フィルムの両方に行なってから重ね合せてもよく、要するに、凹型の凹部を有する側と、透明基材フィルムを重ねた間に電離放射線硬化性樹脂組成物を充填し、凹型、電離放射線硬化性樹脂組成物、および透明基材フィルムとを積層すればよい。
【００７６】
以上の説明では、マイクロレンズアレイシート３１が、透明基材フィルム３２にマイクロレンズアレイ３０を積層したものであるとして説明した。しかし、透明基材フィルムを使用せず、代わりに平面型を使用し、マイクロレンズアレイ３０を形成する際に凹型と対平面型を対向させ、そのギャップを調整することによって、透明基材フィルム３２を同時に同一材料で形成することができる。ただし、平面型は紫外線等の電離放射線を透過するものであり、さらに硬化したマイクロレンズアレイ材に対して離型性があることが必要である。
【００７７】
反射部５は、空気層５ａと反射層５ｂとを備えている。反射部の厚さ（高さ）は約１２±２μｍ、幅は全体の幅を１００とすると、反射層の幅が５５〜７０、空気層の幅が３０〜４５である。
【００７８】
反射層５ｂは、レンズ部１の背面側において、紙面奥行き方向に延びる矩形状の断面形状であり、紙面左右方向に沿って等間隔に複数配列され、ストライプ状に形成されている。反射層５ｂは、バックライト部２０から射出される光Ｐうち、反射層５ｂに入射する光を背面側に反射し、この反射光を反射板２０ｂで再反射させるものである。そして、反射板２０ｂで再反射した光を、再度、表示画面側へ射出させることで、光の利用効率を高めることができる。
【００７９】
反射層５ｂの材質は、例えば二酸化チタン、硫酸バリウム、酸化マグネシウム等の金属粒子を分散混合してなるインキを塗布形成、または転写形成したもの、金属箔をラミネート形成したもの、銀などの金属材料を蒸着したもの等を採用することができる。なお、反射層の断面形状は、矩形断面に限定されない。例えば、台形断面や、これら矩形断面、台形断面の背面側の角部を丸めた断面形状などを採用することができる。
【００８０】
各反射層５ｂの間には、開口部が形成されており、この開口部が空気層５ａとして構成されている。この空気層５ａは、接合層６の表示画面側の表面とレンズ部１の背面側の界面との間で、レンズ部１における後述する複数のレンズのそれぞれに対する光の入射範囲を規制するものである。空気層５ａは、後述する接合層６より屈折率が低く、一度拡散層７で拡散した光が、接合層６と空気層５ａとの間で界面屈折することで、空気層５ａを通過してレンズ部１に対して大きな入射角で入射する光を、中央に再度集めることができる。
【００８１】
レンズ部１は、空気層５ａを通って表示画面側に透過する拡散光を集光するため、複数の光学素子、例えばレンズを、それぞれ異なる空気層５ａに対向させて等間隔でアレイ状に配列したものである。レンズ部１は、例えばＰＥＴ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等を用いて、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法、射出成形法、あるいは熱プレス成形法によって形成することができる。もしくは紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂を用いて成形することができる。
【００８２】
また、レンズ部１はレンズ部３１と同じ素材を使用することが好ましい。光源からの熱によって、バックライト調光用光学シートが光源側に凸に反る傾向があり、レンズ部１と３１を同じ素材にすることで反りを軽減することができる。
【００８３】
レンズ部１は、表示画面側に凸に形成されたレンズ面１ａが図中紙面奥行き方向に延ばされた凸シリンドリカルレンズを単位レンズとする、凸シリンドリカルレンズアレイからなる。すなわち、レンチキュラーレンズとして構成されている。該凸シリンドリカルレンズアレイは高さ５０〜６０μｍ、ピッチ１３０〜１４０μｍのものが好ましい。
【００８４】
なお、レンズ面の形状は、必要な集光性能に応じて、周知の適宜のレンズ面形状、例えば、球面、楕円面などを採用してもよい。また、集光効率を向上するために、楕円面を基準面とし高次項により補正を加えた非球面形状としてもよい。
【００８５】
ここで、接合層６は、反射部５が設けられたレンズ部１に対して拡散層７を積層一体化するためのものであり、拡散層７と反射部５とが接合層６を介して貼りあわされている。
接合層６の厚さは２０μｍ以上が好ましい。２０μｍより薄い場合、８０℃以上の高温下において剥がれが生じてしまう。また、接合層の厚さの上限は原理的にはないが、コストの面で４０μｍ程度までが好ましい。
【００８６】
接合層６の構成材料としては、光透過性の粘着剤等が挙げられる。本実施形態の粘着剤の主原料は、アクリル系、ゴム系、シリコーン系、ビニル系等の高分子材料のうち少なくとも何れかからなり、これら高分子材料中に粘着付与剤、粘着調整剤等の添加剤を含んでいるものが好ましい。
【００８７】
また、上記の粘着剤には、球形または無定形の形状で、かつ有機または無機の微粒子からなる微粒子が含まれている。微粒子を含ませることで、粘着剤の弾性率が適度になり、粘着剤の流動性が減少して、接合時に空気層が保持される。微粒子が含まれない場合、８０℃以上の高温下で粘着剤が流動し、空気層をつぶしてしまう。
【００８８】
接合層６に用いられる粘着剤の具体的な製造方法としては、まず光拡散微粒子を分散させた有機溶剤中に主原料の高分子材料、様々な添加剤を混合撹拌することで、光拡散微粒子を粘着剤中に分散させ、分散液を製造する。さらに、この分散液に架橋剤を混合し、基材に塗布・乾燥を行うことによって粘着剤が得られる。この時用いる基材は、安価なＰＥＴ等の基材に離型処理を施したフィルムを使用しても良い。また、基材への塗布方式、乾燥方式としては特に制限はない。
【実施例】
【００８９】
以下に、実施例をもとに説明する。マイクロレンズの形状を種々変化させた場合の光源の明暗ムラを打ち消す能力を比較した。光源にＣＣＦＬを用い、ＣＣＦＬからバックライト調光用光学シートまでの距離３９ｍｍ、ＣＣＦＬ間の距離１８ｍｍの条件にてバックライト調光用光学シート越しの光源の明暗のムラの程度を目視にて比較した。
【００９０】
バックライト調光用光学シートとして、図１の２１構成のサンプルシート作成し、使用した。
【００９１】
＜評価＞明暗のムラが目視で感知できる状態を「×」、感知できない状態を「○」とし評価を実施した。（ｈ：マイクロレンズの高さ、Ｌ：マイクロレンズの底辺の一片の長さ、ｒ：マイクロレンズの頂部の球の半径）。
【００９２】
＜実施例１＞
ｈ＝７０μｍ、ｒ／Ｌ＝０．１として固定し、Ｌを変化した場合の明暗ムラを評価した。結果を表１に示したが、マイクロレンズの底辺の一片の長さ（Ｌ）が４０〜５０μｍの範囲において肉眼（目視）で感知できないという良好な結果であった。
【００９３】
＜実施例２＞
Ｌ＝４５μｍ、ｒ／Ｌ＝０．１として固定し、ｈを変えた場合の明暗ムラを評価した。
結果を表２に示したが、マイクロレンズの高さ（ｈ）が１０〜２００μｍの範囲において目視で明暗ムラが感知できなかった。
【００９４】
＜実施例３＞
Ｌ＝４５μｍ、ｈ＝７０μｍと固定し、ｒ／Ｌを変化した場合の明暗ムラを評価した。
結果を表３に示したが、マイクロレンズの頂部の球の半径（ｒ）／マイクロレンズの底辺の一片の長さ（Ｌ）が０．０５〜０．４の範囲で目視で明暗ムラが感知できなかった。
【００９５】
【表１】
【００９６】
【表２】
【００９７】
【表３】
【００９８】
以上より、輝度制御部材と拡散層とを一体化したバックライト調光用光学シートにおいて、光源側の拡散板面に底部の直径Ｌが４０μｍ〜５０μｍ、高さが１０μｍ〜２００μｍである円錐状のマイクロレンズアレイを密に配列し、各マイクロレンズの頂部の前記球面の曲率半径ｒの前記Ｌに対する比ｒ／Ｌが０．０５〜０．４、とした場合、光源の明暗のムラを目視で感知することができない程度に低減することができるという結果を得た。
【００９９】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
【０１００】
例えば、上述した実施形態では、ディスプレイ装置として、特にカラー表示の構成について説明しなかったが、液晶表示部の目視する側にカラーフィルタを設けるといった周知の構成を付加すれば、カラー表示を行うディスプレイ装置にも適用できることは言うまでもない。
【０１０１】
また、本発明によるバックライト調光用光学シートは、使用者側レンズ面がレンチキュラーレンズシートであるものに限定されることなく、プリズムシートやその他の単位レンズをアレイ状に配列したシートを使用することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１・・・レンズ部
１ａ・・レンズ面
５・・・反射部
５ａ・・空気層（開口部）
５ｂ・・反射層
６・・・接合層
７・・・拡散層
８・・・接着剤層
２０・・バックライト部
２０ａ・光源
２０ｂ・反射板
２１・・バックライト調光用光学シート
２２・・液晶表示部
２３・・バックライトユニット
３０・・マイクロレンズアレイ
３１・・マイクロレンズアレイシート
３２・・透明基材フィルム
３３・・マイクロレンズの円錐状の凸部
３４・・マイクロレンズの頂部
１００・ディスプレイ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を拡散する拡散層と輝度制御部材を有するバックライト調光用光学シート及びそれを備えたバックライトユニット、ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表される自発光型でないディスプレイ装置は、画像等の情報を表示するために、光源（バックライト）を内蔵している。この光源で消費する電力は、ディスプレイ装置全体で消費する電力の相当部分を占めており、総電力の低減が強く要望される昨今においては、第一に光源の利用効率を向上させることが要求されている。
【０００３】
また、低電力化のため、およびコスト低下にために、光源の数を減らしているので光源間の距離が長くなり、また装置の薄型化が進んで光源とバックライト調光用光学シートとの距離が著しく近づいているので、画面の明るさむらが、見ている人に感知されるといった第２の問題が発生している。
【０００４】
光源の利用効率を向上させる手段として、輝度向上フィルム（ＢＥＦ；Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ：米国３Ｍ社の登録商標）を使用したディスプレイが増えている。
【０００５】
ＢＥＦは、透明基材上に断面三角形状の単位プリズムを一方向に周期的に配列したフィルムである。このプリズムは、光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）で形成されている。ＢＥＦは、“軸外（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）、または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”する。そのため、ディスプレイの使用時（観察時）には、光源からの軸外光線をＢＥＦによって集光し方向転換し、軸上輝度を増大させることができる。
【０００６】
なお、「軸上」とは、使用者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向である。
【０００７】
ＢＥＦにおいて、プリズムの反復的アレイ構造が一方向のみの配列では、その配列方向での光の方向転換またはリサイクルのみが可能である。そこで、水平面における横方向及びこれに直交する縦方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の配列方向が互いに略直交するように２枚のＢＥＦを重ねて組み合わせて用いることもある。このように、ＢＥＦの採用により、電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。
【０００８】
ＢＥＦに代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材をディスプレイ装置等のバックライト調光用光学シートとして使用することは、多数の特許文献に開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００９】
バックライト調光用光学シートに輝度制御部材としてＢＥＦを使用した、例えばエッジライト方式のディスプレイ装置では、光源からの光はプリズムの傾斜面から射出するが、プリズムの屈折作用によって軸上方向を光の中心として制御された或る角度範囲の光として出射される。射出光がこのように制御されるので、使用者の視覚方向の光の強度が高まる。
【００１０】
しかしながら、これと同時にプリズムの一方の傾斜面を界面として反射され、他方の傾斜面で屈折する光成分があり、使用者の視覚方向に進むことなく横方向に無駄に出射されてしまうという不具合があった。
【００１１】
図３はディスプレイ装置における視野角に対する輝度分布を示す図である。縦軸は光強度、横軸は軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）を中心とする使用者の視野角である。
【００１２】
図３の破線Ｂは、バックライト調光用光学シートとして、上述したＢＥＦの（プリズムシート）１枚だけを備えたディスプレイ装置についての光強度分布である。破線Ｂで示すように、ＢＥＦにおいては、使用者の視覚方向Ｆ（軸上方向）の角度０°における光強度が最も高められ、視覚方向Ｆに対して画面からの光の射出角度が水平方向になるにつれて、両側（−９０°、＋９０°）方向に対称的に光強度が徐々に減少する。そして、横軸に一致する±９０°近辺の射出角度では、視野方向から外れるサイドローブ光が小さな光強度ピークとして示される。このサイドローブ光は観察者の視野から外れるため、プリズムの横方向から無駄に出射される。すなわちＢＥＦでは、この無駄な光があるという問題がある。できれば、±９０°近辺でのサイドローブ光による光強度ピークのない、図３の実線Ａで略正規分布曲線として示した、滑らかな輝度分布の方が好ましい。
【００１３】
一般的には、２枚のプリズムシートを、一方のプリズム列に対して他方のプリズム列が略直交する様に、重ねて使用する形態が普及している。このようにすると、一方のプリズム列に平行方向に入射する光に関しても、使用者の視野角方向Ｆの角度０°方向に光を集めることが可能になり、光の利用効率を高めることが可能になる。
【００１４】
一方、軸上輝度のみが過度に増大すると、図３の曲線のピークの幅が著しく狭くなり、視域が極端に限定される。ピークの幅を適度に拡げるために、バックライト調光用光学シートに光拡散部材（拡散層）を追加して設けることが考えられる。しかし、サイドローブ光を軽減する効果は得られず、光の利用効率が高いとはいえない。
【００１５】
このような欠点を克服するために、ＢＥＦ等の輝度制御部材と拡散層との界面に空気層を形成したものが知られている。空気層における界面屈折を利用することで、一度拡散層で拡散した光のなかでレンズに対して大きな入射角で入射する光を、中央に再度集めるものであり、中心輝度の向上を図ることができる。しかし、輝度制御部材と拡散層とを一体化する場合に、空気層の形状（容積）を変形させずに保持することが難しい。
【００１６】
この問題に対して、開口部を有する光反射層を、輝度制御部材と拡散層との間のスペーサーとして用い、該反射層間の開口部を空気層として形成する構成が開示されている。この構成においては、粘着剤や接着剤等の接合材料を介して、拡散層と輝度制御部材とを貼り合わせることで、空気層の形状を一定のまま保持することができる。（特許文献４参照）。
【００１７】
上記の方法は、光源の利用効率をかなり向上することができるので、第一の問題の解決策として、最近では多くの液晶ディスプレイ等に採用されている。しかし、もう一つの問題、光源間の明暗むらが使用者が感知してしまう程度に画面上に現れてしまう問題、に対しては、拡散層を設けたにもかかわらず上記の方法では解決することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特公平１−３７８０１号公報
【特許文献２】特開平６−１０２５０６号公報
【特許文献３】特表平１０−５０６５００号公報
【特許文献４】特開２００７−０５７８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の課題は、特許文献４に開示されている方法、すなわち反復的アレイ構造を有する輝度制御部材と拡散層とを両者の界面部分の空気層の形状（容積）を変形させずに一体化する方法、を使用した輝度制御部材と反射層を有するバックライト調光用光学シートにおいて、さらに光源間の明暗むらを低減することができるバックライト調光用光学シート及びそれを備えたバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の課題を解決するための、本発明の請求項１に係わる発明は、光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の拡散光射出側に配置されたレンズの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材と、前記拡散層と前記輝度制御部材との間に形成された前記輝度制御部材のそれぞれのレンズに対する光の入射角範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有するバックライト調光用光学シートであって、前記拡散層の光源側表面にマイクロレンズアレイが形成されていることを特徴とするバックライト調光用光学シートである。
【００２１】
本発明請求項２に係わる発明は、光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の拡散光射出側に配置されたレンズの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材と、前記拡散層と前記輝度制御部材との間に形成された前記輝度制御部材のそれぞれのレンズに対する光の入射角範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有するバックライト調光用光学シートであって、前記拡散層の光源側表面に接着剤層を介して、マイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズアレイシートが一体化されていることを特徴とするバックライト調光用光学シートである。
【００２２】
本発明請求項３に係わる発明は、前記マイクロレンズアレイシートが、透明基材フィルムとその上に形成されたマイクロレンズアレイよりなることを特徴とする請求項２に記載のバックライト調光用光学シートである。
【００２３】
本発明請求項４に係わる発明は、前記マイクロレンズアレイシートが、透明基材フィルムとその上に形成されたマイクロレンズアレイよりなり、さらに該透明基材フィルムと該マイクロレンズアレイが同一材料を用いて同時に形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のバックライト調光用光学シートである。
【００２４】
本発明請求項５に係わる発明は、前記マイクロレンズアレイは、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物からなるマイクロレンズが密に配列されていて、各マイクロレンズの形状が頂部は球面の一部をなし、底部の直径Ｌは４０μｍ〜５０μｍ、高さは１０μｍ〜２００μｍである円錐状であり、前記頂部の球面の曲率半径ｒの底部の直径Ｌに対する比（ｒ／Ｌ）が０．０５〜０．４であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバックライト調光用光学シートである。
【００２５】
本発明請求項６に関わる発明は、前記マイクロレンズアレイに粒径１０μｍ以下の光拡散性微粒子を１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％の割合で添加することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバックライト調光用光学シートである。
【００２６】
本発明請求項７に関わる発明は、光線入射側と射出側の基材が等しいことを特徴とする、請求項１記載のバックライト調光用光学シートである。
【００２７】
本発明請求項８に係わる発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のバックライト調光用光学シートを備えていることを特徴とするバックライトユニットである。
【００２８】
本発明請求項９に係わる発明は、請求項７記載のバックライトユニットを備えていることを特徴とするディスプレイ装置である。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１あるいは２の構成によれば、輝度制御部材と拡散層とを一体化し、かつ光源からの光をマイクロレンズアレイ部で散乱させ、さらに拡散層で散乱させることにより光源の明暗むら（輝度むら）を低減させることができる。
【００３０】
また、拡散層で拡散させた光に対して、輝度制御部材と拡散層の間に空気層があるので、所望の屈折効果を得ることができる。すなわち、拡散層で拡散された光が空気層を通過し、レンズ部へ入射する際に屈折率の相違によって射出角度が±４０°に制御され、次ぎにレンズ部を通過することで集光する。したがって、光の利用効率にも優れたバックライト調光用光学シートを得ることができる。
【００３１】
請求項５の効果は、マイクロレンズアレイが、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物からなるマイクロレンズが密に配列された構造であり、また各マイクロレンズの形状を頂部は球面の一部をなし、底部の直径Ｌは４０μｍ〜５０μｍ、高さは１０μｍ〜２００μｍである円錐状とし、さらに前記頂部の球面の曲率半径ｒの底部の直径Ｌに対する比（ｒ／Ｌ）を０．０５〜０．４とした。この形状にすると、所望の効果を得ながらも、金型形状の再現性がよく、通常形状のマイクロレンズにおいて突起の先端がかけやすい欠点を解消することができる。
【００３２】
請求項６の効果は、マイクロレンズアレイに光拡散微粒子が添加されることによって、光源の明暗をより効果的に均一にすることができる。光拡散微粒子の粒径が１０μｍ以下の場合、非常に輝度ムラを均一にすることができ、１０μｍより大きい場合、す抜け光により、効果が低減する。
また、１０ｗｔ％未満で有る場合、効果は低く、１０ｗｔ％以上で有る場合が効果的である。３０ｗｔ％以上で有る場合、正面輝度の低下が著しく、３０ｗｔ％未満である必要がある。
【００３３】
請求項７の効果は、入射側と射出側の基材が等しいことで光源からの熱によるバックライト調光用光学シートの反りを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の１実施形態におけるディスプレイ装置、およびバックライトユニットの概略構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の１実施形態におけるディスプレイ装置、およびバックライトユニットの概略構成を示す模式的な断面図である。
【図３】従来のバックライト調光用光学シートの透過光の光強度分布、および理想的な強度分布を示すグラフである。
【図４】マイクロレンズシートとマイクロレンズの形状の詳細を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
次に、本発明の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、本発明の１実施形態に係るディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。なお、図１においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を適宜異ならせている。
【００３６】
図１において、本実施形態のディスプレイ装置１００は、本発明のディスプレイ装置の一例であり、バックライト部２０および、バックライト光を調整するためのバックライト調光用光学シート２１、液晶表示部２２がこの順に積層されている。バックライト光はバックライト調光用光学シート２１を透過して、明るさむらが減少し、また光の利用効率が向上した状態になり、液晶表示部２２へ入り、画像信号によって表示制御されて、液晶表示部２２から図の上方に向けて出射される。以下では、このような配置に基づいて、図１の上方向を単に表示画面側（射出側）、下方向を単に背面側と称する場合がある。
【００３７】
バックライト部２０とバックライト調光用光学シート２１とは、バックライトユニット２３を構成していて、本発明のバックライトユニットの一例である。
【００３８】
バックライト部２０は、紙面左右方向に延びるライン状の発光部が紙面奥行き方向に沿って等間隔に配置された複数の光源２０ａと、これら光源２０ａを背面側から覆い、表示画面側が開口された反射板２０ｂとで構成される直下型方式の構成を採用している。
【００３９】
ただし、バックライト部２０は、バックライト調光用光学シート２１の背面側に白色光を出射できればこのような構成には限定されず、周知のいかなる構成のバックライト部を採用してもよい。例えば、導光板の側面にライン状光源を配置したエッジライト式の面光源などを採用してもよい。
【００４０】
光源２０ａとしては、例えば、冷陰極管などを用いることができるが、複数のＬＥＤ素子を紙面奥行き方向に沿うライン上に配列したＬＥＤ光源などを採用してもよい。
【００４１】
バックライト調光用光学シート２１は、バックライト部２０から表示画面側に射出される光の一部を集光して、表示画面側に透過させ、他の光をバックライト部２０側に反射してバックライト部２０に再入射させるものであり、背面側から表示画面側に向けて、マイクロレンズアレイ３０、拡散層７、接合層６、反射部５、及びレンズ部（光学素子部）１が、この順に積層されてなる。後述するように、反射部５に形成されている空気層５ａ部分では、接合層６、レンズ部１がこの順に積層されている。
【００４２】
拡散層７は、バックライト部２０の表示画面側を覆う位置に設けられた板状部材である。拡散層７は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された透明粒子とを具備して構成されており、透明樹脂の屈折率と透明粒子の屈折率が異なるものである。拡散層７は、バックライト部２０から表示画面側に出射される光Ｐを拡散させるものであり、複数の光源２０ａによる図示水平方向の明るさムラを抑制するとともに、表示光に適宜の視野角を付与することができるようになっている。なお、拡散層７の透明樹脂としては、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メチルスチレン樹脂及びフルオレン樹脂等を使用することができる。
【００４３】
また、拡散層７の裏面（光源側）のマイクロレンズアレイ３０を形成する方法としては、マイクロレンズアレイを形成したマイクロレンズアレイシート３１を接着剤もしくは粘着剤を用いて貼り合わせる方法がある。具体的には、接着剤もしくは粘着剤を拡散層に塗布し、マイクロレンズアレイシートをラミネーターにより貼合する方法が挙げられる。また、接着剤もしくは粘着剤をドライフィルム状に加工した後、ラミネーターで貼り合わせる方法が挙げられる。
【００４４】
また、粘着剤、接着剤で貼り合わせた場合、その粘着力は１ｋｇ／ｉｎｃｈ以上であることが望ましい。
【００４５】
マイクロレンズアレイシート３１は図３（Ｘ）の斜視図に示すように、透明基材フィルム３２の上面（＝光源側）に、マイクロレンズアレイ３０として、多数のマイクロレンズが密に配列して形成された凸部３３を有するものである。
【００４６】
各マイクロレンズの形状はほぼ円錐状であり、凸部３３の下側の大部分は円錐形状の一部からなっているが、頂部３４は、丸みを帯びており、具体的には、球体の一部をなしている。凸部３３は、図３（Ｘ）の斜視図で例示するように、矩形格子の格子点上に設けてもよいが、菱形格子の格子点上に設けてもよい。あるいは、密に配列する限り、規則的でない配列であってもよい。
【００４７】
なお、図３（Ｘ）に示すものでは、凸部３３同士が若干の間隔をあけて形成されているが、あまり間隔があいていると、光源の光が素通しになる部分ができるので、できるだけ狭めることが好ましい。さらに、凸部３３同士の間に平面状の透明基材部分がない程度に、間隔を詰めてもよい。
【００４８】
図３（Ｙ）は、マイクロレンズの凸部３３を、その頂部を含み、透明基材フィルム３２に対して、垂直な面で切断した状態の断面図である。凸部３３の底面の直径Ｌは、４０μｍ〜５０μｍであることが好ましく、この数値範囲は、液晶表示素子の電極マトリックスのピッチに匹敵するか、それよりも小さい値である。
【００４９】
頂部３４をなす球体の半径ｒは、底面の直径Ｌに対する比ｒ／Ｌが、０．０５〜０．４となるよう決めることが好ましい。ここで比ｒ／Ｌが０．０５未満（Ｌが２０μｍである場合には、０．０５は１μｍに相当する。）であるものは、製作精度上難しく、好ましくない。また、比ｒ／Ｌが０．４を超えると、円錐の斜面部分の割合が相対的に減るため、光源からの斜め方向の入射光を拡散することが難しくなり、好ましくない。また、凸部３３の高さｈは、底面の直径Ｌ等に比して、あまり高いもの、および低いものでない方が好ましく、高さｈは、１０μｍ〜２００μｍであることが好ましい。
【００５０】
なお、ここで球体とは、真球を指す以外に、真球が上下方向につぶれた、やや偏平形状のものや、真球が上下方向に伸ばされたラグビー用ボールのような形状のものも含む。また、本発明のバックライト調光用光学シートの凸部３３の斜面の最下部と透明基材フィルム３２の上面との境界は、図３（Ｘ）では線状に描いてある。即ち、境界付近が滑らかに連続していないが、境界付近が滑らかな曲面からなった連続的なものであってもよい。
【００５１】
上記のような凸部３３は、前述したように、密集して多数配列されている。間隔が空きすぎると、単に平坦で光拡散性能がない部分の割合が増加し、シート全体の光拡散性能が低下するので、凸部３３同士の間の隙間は、相隣り合う、いずれも底面の直径がＬである二つの凸部３３が各々の端部間で計測して、Ｌ／７程度以下であることが好ましい。
【００５２】
マイクロレンズの個数は、配列時の端部間の距離をＬ／７とした場合、例えば底面の直径が４０μｍの場合には４７８５２個／ｃｍ２、底面の直径が５０μｍの場合には３０６２５個／ｃｍ２となる。
【００５３】
また、凸部３同士の間に透明基材の平坦部が露出しないよう、間隔を詰めて形成する場合には、一例として、図３（Ｚ）に示すように、一つの凸部の円錐形状のすそ部を、円錐の頂部および底面の中心を通る面に平行な面で、底面が正方形になるよう切断除去した形状とすることが好ましい。このとき、円錐の斜面の部分が減少し、頂部の球面の一部をなす部分の占める割合が相対的に大きくなるので、この点を解消する意味で、ｒ／Ｌの最大値を０．３程度とすることが好ましい。
【００５４】
円錐状の突起の先端を、尖った形状ではなく、意図的に、球面の一部の形状とすることにより、突起の先端が欠けにくくなり、金型通りの突起の形状の再現性が向上する。
【００５５】
以下に、マイクロレンズアレイ３０を透明基材フィルムの上に形成してマイクロレンズアレイシート３１とする方法について説明する。
【００５６】
透明基材フィルム３２の素材としては、透明性、平滑性を備え、異物の混入のないものが好ましく、また、加工上および製品の使用上の理由で機械的強度があるものが好ましい。
【００５７】
一般的に透明基材フィルム３２として好ましいものは、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、もしくはポリウレタン等の熱可塑性樹脂のフィルムである。
【００５８】
なお、これらの熱可塑性樹脂のフィルムはフレキシブルで使いやすいが、取り扱い時も含めて曲げる必要が全くなく、硬いものが望まれるときは、上記の樹脂の板やガラス板等の板状のものも使用できる。厚みとしては、８〜１０００μｍ程度が好ましく、５０〜２００μｍがより好ましい。なお、板状である場合には、この範囲を超えてもよい。
【００５９】
上記の透明基材フィルム３２には、その上面、もしくは下面のいずれか一方、もしくは両方に形成する層との接着性の向上のために、通常、行なわれ得る各種の処理、即ち、コロナ放電処理、酸化処理等の物理的な処理のほか、アンカー剤もしくはプライマーと呼ばれる塗料の塗布を予め行なって、プライマー層（図示せず。）を形成しておいてもよい。
【００６０】
本発明のマイクロレンズアレイ３０は、基本的には、突起の形状に対応する凹部を設けた、好ましくはロール状の金型の凹部に、電離放射線硬化性樹脂組成物を充填して電離放射線により硬化させて成形することにより得られる。熱硬化性樹脂組成物を用いても構成することも可能であるが、金型上で熱硬化性樹脂組成物を硬化させるには時間がかかるため、硬化が瞬時に行なえる電離放射線硬化性樹脂組成物を用いて構成された方が好ましい。
【００６１】
電離放射線硬化性樹脂組成物としては、金型を用いたキャスティング法によって凸部３３を形成する際の硬化速度が速く、かつ使用時に表面に傷付きが起きないよう、硬化後に高い耐擦傷性を有するものが好ましい。また、電離放射線硬化性樹脂組成物としては、硬化後の硬度が、ＪＩＳ Ｋ５４００で示す鉛筆硬度試験で「Ｈ」以上の硬度を示すものがより好ましい。
【００６２】
電離放射線硬化性樹脂組成物としては、分子中に重合性不飽和結合または、エポキシ基を有するプレポリマー、オリゴマー、及び／又はモノマーを適宜に混合したものである。
電離放射線とは、電磁波又は荷電粒子線のうち分子を重合又は架橋し得るエネルギー量子を有するものを指し、通常は、紫外線又は電子線を用いる。
【００６３】
電離放射線硬化性樹脂組成物中のプレポリマー、オリゴマーの例としては、不飽和ジカルボン酸と多価アルコールの縮合物等の不飽和ポリエステル類、ポリエステルメタクリレート、ポリエーテルメタクリレート、ポリオールメタクリレート、メラミンメタクリレート等のメタクリレート類、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリオールアクリレート、メラミンアクリレート等のアクリレート、カチオン重合型エポキシ化合物が挙げられる。
【００６４】
電離放射線硬化性樹脂組成物中のモノマーの例としては、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系モノマー、アクリル酸メチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸ブトキシエチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸メトキシブチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸エトキシメチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸エステル類、アクリル酸−２−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチル、アクリル酸−２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル、アクリル酸−２−（Ｎ，Ｎ−ジベンジルアミノ）メチル、アクリル酸−２−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）プロピル等の不飽和置換の置換アミノアルコールエステル類、アクリルアミド、メタクリルアミド等の不飽和カルボン酸アミド、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート等の化合物、ジプロピレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等の多官能性化合物、及び／又は分子中に２個以上のチオール基を有するポリチオール化合物、例えばトリメチローラプロパントリチオグリコレート、トリメチローラプロパントリチオプロピレート、ペンタエリスリトールテトラチオグリコレート等が挙げられる。
【００６５】
通常、電離放射線硬化性樹脂組成物中のモノマーとしては、以上の化合物を必要に応じて、１種若しくは２種以上を混合して用いるが、電離放射線硬化性組成物に通常の塗布適性を与えるために、前記のプレポリマー又はオリゴマーを５重量％以上、前記モノマー及び／又はポリチオール化合物を９５重量％以下とするのが好ましい。
【００６６】
電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化させたときのフレキシビリティーが要求されるときは、モノマー量を減らすか、官能基の数が１又は２のアクリレートモノマーを使用するとよい。電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化させたときの耐摩耗性、耐熱性、耐溶剤性が要求されるときは、官能基の数が３つ以上のアクリレートモノマーを使う等、電離放射線硬化性樹脂組成物の設計が可能である。
【００６７】
また、図２の３１ｂで示す様にレンズ部へ光拡散微粒子を混合することで輝度ムラをより効果的に低減することができる。このときレンズ部に前記電離放射線硬化性樹脂を使用した場合、該電離放射線硬化性樹脂と該光拡散微粒子との屈折率差は０．０７〜０．０９であることが好ましい。また、光拡散微粒子の添加割合としては、該電離放射線硬化性樹脂９０に対し光拡散微粒子１０〜該電離放射線硬化性樹脂７０に対し光拡散微粒子３０でることが好ましい。また、同屈折率であって、粒径の異なる光拡散微粒子を２種以上混合してもよい。
【００６８】
前記、拡散微粒子の形状は球形、無定形、ラグビーボール型、中空型等特に規定せず適用できるが、球形であることが好ましい。
【００６９】
マイクロレンズアレイは、基本的には、型基板材の型形成用面に、マイクロレンズアレイの突起の形状に対応する凹部を設けた、好ましくはロール状の金型の凹部に、電離放射線硬化性組成物を充填して電離放射線により硬化させて成形することにより得られる。
【００７０】
まず、型基板材の型形成用面に、本発明のバックライト調光用光学シートの特殊な突起の形状に対応させた凹部を形成する。型基板材としては、基板上にセラミックス等で被覆したものを準備する。取扱いの際の強度を考慮すると、型基板は鉄等の金属からなる金属板、もしくは金属製ロールであることが好ましい。
【００７１】
型基板の表面に凹部形成用層を形成する。凹部形成用層としては、酸化クロム、アルミナ、もしくはジルコニア等のセラミックスや銅、アルミニウム等の層が好ましい。これらのうちセラミックスの層はプラズマ溶射法、もしくは低温プラズマ溶射法により、銅、アルミニウム等の層は、めっき等により基板上に凹部形成用層として形成することができる。
【００７２】
凹部形成用層には、レーザーを使用して、照射部において、逆円錐形で、最深部が球内面の一部をなす凹部を密集して多数配列して生じさせることにより、凹型を形成する。レーザー光源としては、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、もしくはルビーレーザー等の高出力のレーザーから選択して使用し、レンズを用いて、レーザービームおよび型基板を相対的に移動させつつ、照射する。最深部の球面形状の制御は、レーザーの出力、および焦点距離を調整して行なう。
【００７３】
次に、得られた凹型の型面上に、電離放射線硬化性組成物を塗布し、少なくとも凹部に電離放射線硬化性組成物を充填する。凹部以外については、電離放射線硬化性組成物を塗布しても、しなくてもよい。必要に応じ、ドクタリングを施す。塗布後の塗膜上から、電離放射線が透過し得る透明基材フィルムを、気泡が入らないよう注意しつつ重ね、凹型、電離放射線硬化性樹脂組成物、および透明基材フィルムを積層し、積層体とする。
【００７４】
前記積層体の透明基材フィルム３２の外側から、電離放射線を照射して、積層体中の電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化させると共に電離放射線硬化性樹脂組成物を透明基材フィルムに接着させ、その後、凹型から透明基材フィルムを硬化物と共に剥がして、本発明のマイクロレンズアレイシートを得る。照射に使用する電離放射線としては、電子線、もしくは紫外線等のいずれも使用できるが、照射装置がコンパクトで、取扱いが容易な紫外線を利用することがより好ましい。
【００７５】
なお、上記の工程では、要するに、凹型、電離放射線硬化性樹脂組成物、および透明基材フィルムの三者が積層されればよいので、上記のようにするほか、透明基材フィルムに電離放射線硬化性樹脂組成物を塗布してから、凹型に重ねてもよいし、あるいは、塗布を凹凸型および透明基材フィルムの両方に行なってから重ね合せてもよく、要するに、凹型の凹部を有する側と、透明基材フィルムを重ねた間に電離放射線硬化性樹脂組成物を充填し、凹型、電離放射線硬化性樹脂組成物、および透明基材フィルムとを積層すればよい。
【００７６】
以上の説明では、マイクロレンズアレイシート３１が、透明基材フィルム３２にマイクロレンズアレイ３０を積層したものであるとして説明した。しかし、透明基材フィルムを使用せず、代わりに平面型を使用し、マイクロレンズアレイ３０を形成する際に凹型と対平面型を対向させ、そのギャップを調整することによって、透明基材フィルム３２を同時に同一材料で形成することができる。ただし、平面型は紫外線等の電離放射線を透過するものであり、さらに硬化したマイクロレンズアレイ材に対して離型性があることが必要である。
【００７７】
反射部５は、空気層５ａと反射層５ｂとを備えている。反射部の厚さ（高さ）は約１２±２μｍ、幅は全体の幅を１００とすると、反射層の幅が５５〜７０、空気層の幅が３０〜４５である。
【００７８】
反射層５ｂは、レンズ部１の背面側において、紙面奥行き方向に延びる矩形状の断面形状であり、紙面左右方向に沿って等間隔に複数配列され、ストライプ状に形成されている。反射層５ｂは、バックライト部２０から射出される光Ｐうち、反射層５ｂに入射する光を背面側に反射し、この反射光を反射板２０ｂで再反射させるものである。そして、反射板２０ｂで再反射した光を、再度、表示画面側へ射出させることで、光の利用効率を高めることができる。
【００７９】
反射層５ｂの材質は、例えば二酸化チタン、硫酸バリウム、酸化マグネシウム等の金属粒子を分散混合してなるインキを塗布形成、または転写形成したもの、金属箔をラミネート形成したもの、銀などの金属材料を蒸着したもの等を採用することができる。なお、反射層の断面形状は、矩形断面に限定されない。例えば、台形断面や、これら矩形断面、台形断面の背面側の角部を丸めた断面形状などを採用することができる。
【００８０】
各反射層５ｂの間には、開口部が形成されており、この開口部が空気層５ａとして構成されている。この空気層５ａは、接合層６の表示画面側の表面とレンズ部１の背面側の界面との間で、レンズ部１における後述する複数のレンズのそれぞれに対する光の入射範囲を規制するものである。空気層５ａは、後述する接合層６より屈折率が低く、一度拡散層７で拡散した光が、接合層６と空気層５ａとの間で界面屈折することで、空気層５ａを通過してレンズ部１に対して大きな入射角で入射する光を、中央に再度集めることができる。
【００８１】
レンズ部１は、空気層５ａを通って表示画面側に透過する拡散光を集光するため、複数の光学素子、例えばレンズを、それぞれ異なる空気層５ａに対向させて等間隔でアレイ状に配列したものである。レンズ部１は、例えばＰＥＴ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等を用いて、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法、射出成形法、あるいは熱プレス成形法によって形成することができる。もしくは紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂を用いて成形することができる。
【００８２】
また、レンズ部１はレンズ部３１と同じ素材を使用することが好ましい。光源からの熱によって、バックライト調光用光学シートが光源側に凸に反る傾向があり、レンズ部１と３１を同じ素材にすることで反りを軽減することができる。
【００８３】
レンズ部１は、表示画面側に凸に形成されたレンズ面１ａが図中紙面奥行き方向に延ばされた凸シリンドリカルレンズを単位レンズとする、凸シリンドリカルレンズアレイからなる。すなわち、レンチキュラーレンズとして構成されている。該凸シリンドリカルレンズアレイは高さ５０〜６０μｍ、ピッチ１３０〜１４０μｍのものが好ましい。
【００８４】
なお、レンズ面の形状は、必要な集光性能に応じて、周知の適宜のレンズ面形状、例えば、球面、楕円面などを採用してもよい。また、集光効率を向上するために、楕円面を基準面とし高次項により補正を加えた非球面形状としてもよい。
【００８５】
ここで、接合層６は、反射部５が設けられたレンズ部１に対して拡散層７を積層一体化するためのものであり、拡散層７と反射部５とが接合層６を介して貼りあわされている。
接合層６の厚さは２０μｍ以上が好ましい。２０μｍより薄い場合、８０℃以上の高温下において剥がれが生じてしまう。また、接合層の厚さの上限は原理的にはないが、コストの面で４０μｍ程度までが好ましい。
【００８６】
接合層６の構成材料としては、光透過性の粘着剤等が挙げられる。本実施形態の粘着剤の主原料は、アクリル系、ゴム系、シリコーン系、ビニル系等の高分子材料のうち少なくとも何れかからなり、これら高分子材料中に粘着付与剤、粘着調整剤等の添加剤を含んでいるものが好ましい。
【００８７】
また、上記の粘着剤には、球形または無定形の形状で、かつ有機または無機の微粒子からなる微粒子が含まれている。微粒子を含ませることで、粘着剤の弾性率が適度になり、粘着剤の流動性が減少して、接合時に空気層が保持される。微粒子が含まれない場合、８０℃以上の高温下で粘着剤が流動し、空気層をつぶしてしまう。
【００８８】
接合層６に用いられる粘着剤の具体的な製造方法としては、まず光拡散微粒子を分散させた有機溶剤中に主原料の高分子材料、様々な添加剤を混合撹拌することで、光拡散微粒子を粘着剤中に分散させ、分散液を製造する。さらに、この分散液に架橋剤を混合し、基材に塗布・乾燥を行うことによって粘着剤が得られる。この時用いる基材は、安価なＰＥＴ等の基材に離型処理を施したフィルムを使用しても良い。また、基材への塗布方式、乾燥方式としては特に制限はない。
【実施例】
【００８９】
以下に、実施例をもとに説明する。マイクロレンズの形状を種々変化させた場合の光源の明暗ムラを打ち消す能力を比較した。光源にＣＣＦＬを用い、ＣＣＦＬからバックライト調光用光学シートまでの距離３９ｍｍ、ＣＣＦＬ間の距離１８ｍｍの条件にてバックライト調光用光学シート越しの光源の明暗のムラの程度を目視にて比較した。
【００９０】
バックライト調光用光学シートとして、図１の２１構成のサンプルシート作成し、使用した。
【００９１】
＜評価＞明暗のムラが目視で感知できる状態を「×」、感知できない状態を「○」とし評価を実施した。（ｈ：マイクロレンズの高さ、Ｌ：マイクロレンズの底辺の一片の長さ、ｒ：マイクロレンズの頂部の球の半径）。
【００９２】
＜実施例１＞
ｈ＝７０μｍ、ｒ／Ｌ＝０．１として固定し、Ｌを変化した場合の明暗ムラを評価した。結果を表１に示したが、マイクロレンズの底辺の一片の長さ（Ｌ）が４０〜５０μｍの範囲において肉眼（目視）で感知できないという良好な結果であった。
【００９３】
＜実施例２＞
Ｌ＝４５μｍ、ｒ／Ｌ＝０．１として固定し、ｈを変えた場合の明暗ムラを評価した。
結果を表２に示したが、マイクロレンズの高さ（ｈ）が１０〜２００μｍの範囲において目視で明暗ムラが感知できなかった。
【００９４】
＜実施例３＞
Ｌ＝４５μｍ、ｈ＝７０μｍと固定し、ｒ／Ｌを変化した場合の明暗ムラを評価した。
結果を表３に示したが、マイクロレンズの頂部の球の半径（ｒ）／マイクロレンズの底辺の一片の長さ（Ｌ）が０．０５〜０．４の範囲で目視で明暗ムラが感知できなかった。
【００９５】
【表１】
【００９６】
【表２】
【００９７】
【表３】
【００９８】
以上より、輝度制御部材と拡散層とを一体化したバックライト調光用光学シートにおいて、光源側の拡散板面に底部の直径Ｌが４０μｍ〜５０μｍ、高さが１０μｍ〜２００μｍである円錐状のマイクロレンズアレイを密に配列し、各マイクロレンズの頂部の前記球面の曲率半径ｒの前記Ｌに対する比ｒ／Ｌが０．０５〜０．４、とした場合、光源の明暗のムラを目視で感知することができない程度に低減することができるという結果を得た。
【００９９】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
【０１００】
例えば、上述した実施形態では、ディスプレイ装置として、特にカラー表示の構成について説明しなかったが、液晶表示部の目視する側にカラーフィルタを設けるといった周知の構成を付加すれば、カラー表示を行うディスプレイ装置にも適用できることは言うまでもない。
【０１０１】
また、本発明によるバックライト調光用光学シートは、使用者側レンズ面がレンチキュラーレンズシートであるものに限定されることなく、プリズムシートやその他の単位レンズをアレイ状に配列したシートを使用することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１・・・レンズ部
１ａ・・レンズ面
５・・・反射部
５ａ・・空気層（開口部）
５ｂ・・反射層
６・・・接合層
７・・・拡散層
８・・・接着剤層
２０・・バックライト部
２０ａ・光源
２０ｂ・反射板
２１・・バックライト調光用光学シート
２２・・液晶表示部
２３・・バックライトユニット
３０・・マイクロレンズアレイ
３１・・マイクロレンズアレイシート
３２・・透明基材フィルム
３３・・マイクロレンズの円錐状の凸部
３４・・マイクロレンズの頂部
１００・ディスプレイ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の拡散光射出側に配置されたレンズの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材と、前記拡散層と前記輝度制御部材との間に形成された前記輝度制御部材のそれぞれのレンズに対する光の入射角範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有するバックライト調光用光学シートであって、前記拡散層の光源側表面にマイクロレンズアレイが形成されていることを特徴とするバックライト調光用光学シート。
【請求項２】
光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の拡散光射出側に配置されたレンズの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材と、前記拡散層と前記輝度制御部材との間に形成された前記輝度制御部材のそれぞれのレンズに対する光の入射角範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有するバックライト調光用光学シートであって、前記拡散層の光源側表面に接着剤層を介して、マイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズアレイシートが一体化されていることを特徴とするバックライト調光用光学シート。
【請求項３】
前記マイクロレンズアレイシートが、透明基材フィルムとその上に形成されたマイクロレンズアレイよりなることを特徴とする請求項２に記載のバックライト調光用光学シート。
【請求項４】
前記マイクロレンズアレイシートが、透明基材フィルムとその上に形成されたマイクロレンズアレイよりなり、さらに該透明基材フィルムと該マイクロレンズアレイが同一材料を用いて同時に形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のバックライト調光用光学シート。
【請求項５】
前記マイクロレンズアレイは、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物からなる各マイクロレンズが密に配列されていて、各マイクロレンズの形状が頂部は球面の一部をなし、底部の直径Ｌは４０μｍ〜５０μｍ、高さは１０μｍ〜２００μｍである円錐状であり、前記頂部の球面の曲率半径ｒの底部の直径Ｌに対する比（ｒ／Ｌ）が０．０５〜０．４であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバックライト調光用光学シート。
【請求項６】
前記マイクロレンズアレイに粒径１０μｍ以下の光拡散性微粒子を１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％の割合で添加することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバックライト調光用光学シート。
【請求項７】
光線入射側と射出側の基材が等しいことを特徴とする、請求項１記載のバックライト調光用光学シート。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のバックライト調光用光学シートを備えていることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項９】
請求項８記載のバックライトユニットを備えていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１】
光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の拡散光射出側に配置されたレンズの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材と、前記拡散層と前記輝度制御部材との間に形成された前記輝度制御部材のそれぞれのレンズに対する光の入射角範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有するバックライト調光用光学シートであって、前記拡散層の光源側表面にマイクロレンズアレイが形成されていることを特徴とするバックライト調光用光学シート。
【請求項２】
光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の拡散光射出側に配置されたレンズの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材と、前記拡散層と前記輝度制御部材との間に形成された前記輝度制御部材のそれぞれのレンズに対する光の入射角範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有するバックライト調光用光学シートであって、前記拡散層の光源側表面に接着剤層を介して、マイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズアレイシートが一体化されていることを特徴とするバックライト調光用光学シート。
【請求項３】
前記マイクロレンズアレイシートが、透明基材フィルムとその上に形成されたマイクロレンズアレイよりなることを特徴とする請求項２に記載のバックライト調光用光学シート。
【請求項４】
前記マイクロレンズアレイシートが、透明基材フィルムとその上に形成されたマイクロレンズアレイよりなり、さらに該透明基材フィルムと該マイクロレンズアレイが同一材料を用いて同時に形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のバックライト調光用光学シート。
【請求項５】
前記マイクロレンズアレイは、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物からなる各マイクロレンズが密に配列されていて、各マイクロレンズの形状が頂部は球面の一部をなし、底部の直径Ｌは４０μｍ〜５０μｍ、高さは１０μｍ〜２００μｍである円錐状であり、前記頂部の球面の曲率半径ｒの底部の直径Ｌに対する比（ｒ／Ｌ）が０．０５〜０．４であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバックライト調光用光学シート。
【請求項６】
前記マイクロレンズアレイに粒径１０μｍ以下の光拡散性微粒子を１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％の割合で添加することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバックライト調光用光学シート。
【請求項７】
光線入射側と射出側の基材が等しいことを特徴とする、請求項１記載のバックライト調光用光学シート。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のバックライト調光用光学シートを備えていることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項９】
請求項８記載のバックライトユニットを備えていることを特徴とするディスプレイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１０７９３４（Ｐ２０１０−１０７９３４Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１７９（Ｐ２００９−２８１７９）
【出願日】平成２１年２月１０日（２００９．２．１０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１０日（２００９．２．１０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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