(57)【要約】【課題】ランプイメージの低減を可能にするとともに高い光の集光・拡散特性を備えた光学部品及びこれを用い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。【解決手段】基材の少なくとも一方の面に光を集光もしくは拡散させる光学形状を有してなる光学部品３０であって、もう一方の面に十点平均粗さＲｚがＲｚ≦２００（μｍ）であって、算術平均粗さＲａが０．１＜Ｒａ＜１０００（μｍ）となる凹凸構造３１Ａを備えており、前記光学形状は、互いに間隔を空けて複数が配列され、各々がレンズを構成する凸部３２を有しており、凸部３２の前記一方の面に接している部分の幅をＸ、高さをＹとしたとき０．５＜Ｙ／Ｘ＜１．０となり、かつ５０≦Ｘ≦２００（μｍ）であって、凸部３２の幅Ｘと凸部３２同士の最も短い間隔Ｔが０．０２≦Ｔ／Ｘとなることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透光性を有する基材と、
前記基材の一方の面に設けられ光を集光もしくは拡散させる光学形状と、
前記基材のもう一方の面に設けられ十点平均粗さＲｚがＲｚ≦２００（μｍ）であって、算術平均粗さＲａが０．１＜Ｒａ＜１０００（μｍ）となる凹凸構造とを備え、
前記光学形状は、互いに間隔を空けて複数が配列され、各々がレンズを構成する凸部を有しており、
前記凸部の前記一方の面に接している部分の幅をＸ、高さをＹとしたとき、０．５＜Ｙ／Ｘ＜１．０となり、かつ５０≦Ｘ≦２００（μｍ）であって、
前記凸部の幅Ｘと前記凸部同士の最も短い間隔Ｔが０．０２≦Ｔ／Ｘとなっている、
ことを特徴とする光学部品。
【請求項２】
前記凸部が略半球状又は略楕円半球状のマイクロレンズであることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記凸部が規則的又は不規則的に配列されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学部品。
【請求項４】
前記基材は、透明材料と、該透明材料中に分散され前記透明材料とは屈折率が異なる透明粒子とからなることを特徴とする請求項１乃至３にいずれか１項記載の光学部品。
【請求項５】
請求項１乃至４にいずれか１項記載の光学部品と、光源とを備えたことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項６】
請求項６に記載されたバックライトユニットと、表示パネルとを備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項７】
金型材の面に耐エッチング層を形成し、
前記耐エッチング層に対してレーザービームを照射し、レーザービーム照射部分で生じるアブレーションにより前記耐エッチング層に開口部を形成し、
前記耐エッチング層に形成された開口部を通して前記面をエッチングして、前記面に凹部を形成し、
前記耐エッチング層を除去して凹部を有する型面を備えた金型を作製し、
前記型面の前記凹部の形状を光学材料に転写することにより凸部を有する光学部品を製造する、
ことを特徴とする光学部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にフラットパネルディスプレイに代表される光学表示装置における照明光路制御に使用される光学部品及びこれを用いたバックライトユニット並びにディスプレイ装置、その光学部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイ装置においては、画像信号に応じて各画素のＯＮ／ＯＦＦが制御される液晶表示素子の背面側に、バックライトユニットを配置し、このバックライトユニットからの光を表示光として利用している。
このような液晶ディスプレイ装置は、液晶表示素子の消費電力は小さいものの、バックライトユニットでの消費電力が大きなものとなってしまう。したがって、ラップトップコンピュータや携帯電話などの電池式装置に用いられる場合には、光源の光の利用効率を高めることで装置としての消費電力を低減する試みがなされている。
【０００３】
従来、光源の光の利用効率を高める手法として、バックライトユニットからの拡散光を光学シートによって集光して正面輝度を向上させる方式がとられており、特に、米国３Ｍ社の登録商標である輝度強調フィルム（ＢＥＦ:Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ）が光学シートとして広く使用されている。
【０００４】
ＢＥＦ１は、図４に示すように、透明基材２の上面に、断面が三角形状の単位プリズム３が一方向に一定のピッチで配列されたフィルムである。
この単位プリズム３は光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）である。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（ｏｎａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”する。これにより、基材の平坦面から入射した光がプリズム面から射出する際、正面方向に光を集める効果をもち、正面方向のディスプレイの輝度を向上させることが可能になる。
【０００５】
しかしながら、ＢＥＦ１を最表面の光学シートとして用いる場合、以下のような問題があった。
即ち、ＢＥＦ１の垂直方向の光をプリズム３表面で屈折させて法線方向に出射させるため、水平方向の視野角に対し垂直方向の視野角が非常に狭くなってしまっていた。また、屈折作用による光成分が視聴者の視覚方向に進むことなくサイドローブ光として横方向に無駄に射出されてしまい、ＢＥＦ１から出射される輝度分布は、図５の輝度分布図に示すように、視聴者の視覚方向に対する角度が０°における正面輝度が最も高められている一方で、正面より±９０°近辺に小さな光強度ピークが生じてしまい効率よく集光を行うことができないという問題があった。
さらに、プリズム１頂部が尖っているため、液晶パネルとの間で接触してしまいキズが発生しやすいなどの欠点を有していた。
【０００６】
そこで、ＢＥＦ１のこれら欠点を補完すべく、液晶ディスプレイ装置を構成する液晶表示素子とバックライトユニットとの間には光学シートが複数積層されることが多い。一例としては図６に示すように、拡散板４に加え、拡散シート５、ＢＥＦ１及び拡散シート５の光学シートがこの順序で積層されることで所望の光学特性を実現している。
【０００７】
このようにＢＥＦ１や拡散シート５に代表される光学シートは、光の利用効率の向上だけでなく、光源のムラの除去、ディスプレイの視域の確保、ディスプレイの剛性の維持など様々な機能が要求されており、一般的には複数枚の光学シートを重ね合わせることによって構成されている。
【０００８】
しかしながら、光学シートを複数枚使用する場合、ディスプレイ装置の組立て時の作業が煩雑になり、光学シート間に侵入したゴミの影響を受けたり、小型化や薄型化の妨げになってしまう。また、別部材の光拡散フィルムを新たに用いる必要があり、部材数が増加しコストが増加してしまうという問題がある。
【０００９】
ところで、近年の液晶ＴＶの更なる薄型化により、筐体内における光源と画像表示部との間隔が狭くなり、同一平面上に並列に配列された複数の各光源間に生じる暗部と明部の輝度分布ムラすなわちランプイメージが顕著化し、表示画面内に明暗を生じる問題がある。
すなわち光学シートには、ランプイメージを解消することが、強く求められるようになってきた。
【００１０】
一方で、最近は上記のようなＢＥＦ１に代えて、図７に示すようなマイクロレンズシートの採用が増え始めている。特許文献１、２に示されるマイクロレンズシートは、基材９上に略半球状のマイクロレンズ８が不規則的に配置されたシートであって、正面輝度を高くすることができるという利点がある。
【００１１】
また、さらにランプイメージを解消する方法として、光学シートに光散乱粒子を混入したり、シート表面に凹凸構造をつけるといった方法が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−３０１５２８
【特許文献２】特開２００６−３１７４８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記のように光散乱粒子を混入したり、表面に凹凸構造をつけたりすると、ランプイメージの低減はできるが、輝度が低減してしまう。また、従来のマイクロレンズシートにおいては、幅と高さの比が０．５以下であることが一般的であり、ＢＥＦ１に代表されるプリズムシートなどと比べ、輝度上昇効果が劣ってしまう。
【００１４】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、ランプイメージの低減を可能にするとともに高い光の集光・拡散特性を備えた光学部品及びこれを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置、その光学部品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の光学部品は、光透光性を有する基材と、前記基材の一方の面に設けられ光を集光もしくは拡散させる光学形状と、前記基材のもう一方の面に設けられ十点平均粗さＲｚがＲｚ≦２００（μｍ）であって、算術平均粗さＲａが０．１＜Ｒａ＜１０００（μｍ）となる凹凸構造とを備え、前記光学形状は、互いに間隔を空けて複数が配列され、各々がレンズを構成する凸部を有しており、前記凸部の前記一方の面に接している部分の幅をＸ、高さをＹとしたとき、０．５＜Ｙ／Ｘ＜１．０となり、かつ５０≦Ｘ≦２００（μｍ）であって、前記凸部の幅Ｘと前記凸部同士の最も短い間隔Ｔが０．０２≦Ｔ／Ｘとなっていることを特徴とする。
即ち、本発明は、基材の少なくとも一方の面に光を集光もしくは拡散させる光学形状を有してなる光学部品であって、もう一方の面に十点平均粗さＲｚがＲｚ≦２００（μｍ）であって、算術平均粗さＲａが０．１＜Ｒａ＜１０００（μｍ）となる凹凸構造を備えており、前記光学形状は、互いに間隔を空けて複数が配列され、各々がレンズを構成する凸部を有しており、前記凸部の前記一方の面に接している部分の幅をＸ、高さをＹとしたとき０．５＜Ｙ／Ｘ＜１．０となり、かつ５０≦Ｘ≦２００（μｍ）であって、前記凸部の幅Ｘと前記凸部同士の最も短い間隔Ｔが０．０２≦Ｔ／Ｘとなることを特徴とする。
【００１６】
このような特徴の光学部品によれば、面が略平坦である場合と比べて、様々な角度の射出面が形成されるため、より広い範囲へ光を射出することができる。
即ち、２００（μｍ）＜Ｒｚ、あるいは１０００（μｍ）≦Ｒａの場合、光を拡散する範囲広すぎてしまい、高い輝度を得ることができない。一方、Ｒａ≦０．１（μｍ）の場合、広い範囲へ光を射出することができずに、ランプイメージを低減することが難しい。
この点、本発明においてはＲｚ≦２００（μｍ）、Ｒａが０．１＜Ｒａ＜１０００（μｍ）の範囲に設定されているため、拡散性能が向上しランプイメージを低減することが可能となる。
また、Ｙ、Ｘ、Ｔを上記範囲に設定することで、光の集光又は拡散特性を十分発揮して高い輝度を発揮することができる。
即ち、Ｙ／Ｘ≦０．５の場合、凸部の傾斜が小さいので光の集光性が弱く、高い輝度を得ることができない。一方、１．０≦Ｙ／Ｘの場合、凸部の傾斜が大きいので頂部に傷などが生じやすくなり光の集光又は拡散特性を十分発揮できなくなってしまう。この点、本発明においては０．５＜Ｙ／Ｘ＜１．０の範囲に設定されているため、光の集光又は拡散特性を十分発揮して高い輝度を発揮することができる。
また、Ｘ＜５０（μｍ）の場合、回折格子が発生するおそれや、前記凸部を成型する際に形がゆがんでしまうおそれがあり好ましくない。一方、２００＜Ｘ（μｍ）の場合、回折格子が発生するおそれや、光学部品成型時に気泡が入りやすくなるおそれがあり好ましくない。
この点、本発明においては５０≦Ｘ≦２００（μｍ）の範囲に設定されているため、光の集光又は拡散特性を十分発揮して高い輝度を発揮することができる。
また、Ｔ／Ｘ＜０．０２の場合、凸部を成型する過程において、隣接する凸部同士が重なって成型されるおそれがあり好ましくない。
この点、本発明においては、０．０２≦Ｔ／Ｘの範囲に設定されているため、光の集光又は拡散特性を十分発揮して高い輝度を発揮することができる。
【００１７】
本発明に係る光学部品は、前記凸部が略半球状又は略楕円半球状のマイクロレンズであることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る光学部品は、前記凸部が規則的又は不規則的に配列されているものであってもよい。
【００１９】
本発明に係る光学部品は、透明材料と、該透明材料中に分散され前記透明材料とは屈折率が異なる透明粒子とからなることが好ましい。
【００２０】
本発明に係るバックライトユニットは、上記にいずれかの光学部品と、光源とを備えたことを特徴とする。
このような特徴のバックライトユニットによれば、上記光学部品を備えていることから光の集光又は拡散特性を十分発揮して高い輝度を発揮することができる。
【００２１】
本発明に係るディスプレイ装置は、上記バックライトユニットと、表示パネルとを備えたことを特徴とする。
このような特徴のディスプレイ装置によれば、上記光学部品を備えていることから、光の集光又は拡散特性を十分発揮して高い輝度を発揮し、表示品位の良好な画像を表示することができる。
【００２２】
本発明の光学部品の製造方法は、金型材の面に耐エッチング層を形成し、前記耐エッチング層に対してレーザービームを照射し、レーザービーム照射部分で生じるアブレーションにより前記耐エッチング層に開口部を形成し、前記耐エッチング層に形成された開口部を通して前記面をエッチングして、前記面に凹部を形成し、前記耐エッチング層を除去して凹部を有する型面を備えた金型を作製し、前記型面の前記凹部の形状を光学材料に転写することにより凸部を有する光学部品を製造することを特徴とする。
すなわち、本発明に係る製造方法は、基材上に耐エッチング層を形成し、前記耐エッチング層に対してレーザービームを照射し、レーザービーム照射部分で生じるアブレーションにより前記耐エッチング層に開口部を形成し、前記耐エッチング層に形成された開口部を通して前記基材をエッチングして、前記基材に凹部を形成し、前記耐エッチング層を除去して凹部を有する型を作製し、前記型の形状を光学材料に転写することにより凸部を有する光学部品を製造することを特徴とする光学部品の製造方法である。
このような製造方法を用いることにより所望の凸部を有する光学部品を成型することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の光学部品、バックライトユニット及びディスプレイ装置によれば、集光、拡散の光学機能を備えつつ高い正面輝度を得ることがでる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図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。
【図２】実施形態に係る光学部品を示す断面図である。
【図３】実施形態に係る光学部品の平面図である。
【図４】ＢＥＦの概略構成を示す模式的な断面図である。
【図５】ＢＥＦから出射される光の輝度分布図である。
【図６】従来の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。
【図７】特許文献１に記載のレンズシートの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は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、図２は実施形態に係る光学部品を示す断面図、図３は実施形態に係る光学部品の平面図である。
【００２６】
図１に示すように、実施形態に係るディスプレイ装置１００は、上方に光を照射するバックライトユニット８０の光の射出側に、液晶パネル（画像表示素子）９０を重ねて設けることで構成される液晶表示装置であり、液晶パネル（表示パネル）９０から上側に向けて画像信号によって表示制御された表示光を射出することで画像を表示するものである。
以下では、このような配置に基づいて、図１の上方向を単に正面方向あるいは観察者側、下方向を単に背面側と称する場合がある。
【００２７】
液晶パネル９０は、例えば矩形格子状に形成された複数の画素領域ごとに、画像信号に応じて光の透過状態を制御する液晶セル（表示素子又はパネル）９１の背面側及び観察者側に、光の偏光方向を制御する偏光シート９２、９３が積層されることで構成されている。なお、液晶セル９１は、一対のガラス基板と、それらの間に挟持された液晶層とを含んで構成されている。
また、本実施形態においては、液晶パネル９０は、いわゆる透過型表示パネルであるが、半透過型表示パネルであってもよい。あるいは、液晶セル９１を含んだ液晶パネル９０に代えて、他の表示パネル、例えば、光透過性の着色パターンによって静止画像を表示する表示パネルを使用してもよい。
【００２８】
バックライトユニット８０は、液晶パネル９０の表示画面と略同一の面積の発光面を備えた発光装置であって、背面側から順に、光源部１０、光拡散板２０、光学部品３０が積層されることで（並べられることで）構成されている。また、上記光拡散板２０及び光学部品３０とで光学シート７０を構成している。
なお、光学部品３０によって十分な光拡散効果を得られる場合、もしくは、光源部１０から拡散光が出射される場合には、光拡散板２０を設けない構成としたディスプレイ装置１００であってもよい。
【００２９】
本実施形態において光源部１０は、光源１１として紙面奥行き方向に延びるシリンダ形状をなす複数の線状光源が、互いに平行となるように一定のピッチで間隔を空けて配置されるとともに、これら線状光源の背面側及び側面側がランプハウス１２で囲われることで構成された直下型方式が採用されている。
【００３０】
線状光源としての光源１１としては、陰極管（ＣＣＦＬ)や、半導体レーザー、ＥＬ、ライン状に配置されたＬＥＤ等を用いることができる。また、ランプハウス１２は、観察者側が開口された箱型形状をなしており、白色フィルム、白色シート等の光反射性のフィルム、シートから構成されている。なお。このランプハウス１２は金属板等の支持体上にフィルム、シート等が貼り付けられて構成されたものであってもよい。
【００３１】
なお、線状光源としての光源１１の他、光源１１は光を放射状に射出可能な点光源であってもよい。この場合、光源１１は、バックライトユニット８０における光の出射面に沿った二次元方向にマトリックス状に配置されるとともに、このように配置された光源１１の背面側及び側面側がランプハウス１２で囲われた直下型方式として構成される。
【００３２】
点光源としての光源１１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を採用することが好ましい。この発光ダイオードを構成する際には、例えば単色に発光する発光素子を組み合わせることで白色に発光する方式が一般的に用いられている。また、携帯電話等のモバイル機器においては、青色に発光する発光素子に黄色の蛍光体を搭載して擬似白色に発光する方式の白色ＬＥＤがある。
また、この点光源としての光源１１は、上述したものに限らず、例えばモバイル機器に設けられるもののように、一つの単色発光素子に他の少なくとも１種類以上の蛍光体を搭載したものであってもよい。さらに、例えば通常の蛍光ランプ、ハロゲンランプ、半導体レーザー等であってもよい。さらに、点光源は上述のものに限らず、一つの単色ＬＥＤ素子に少なくとも１種類以上の蛍光体で覆ったものであってもよい。
【００３３】
拡散板２０、は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された微粒子または気体等で構成されている。この拡散板２０においては、透明樹脂の屈折率と微粒子または気体等の屈折率が異なることにより、これらの界面で反射、散乱が生じる。これによって、光源から出射された光の輝度ムラを抑制される。また、材料を選択することにより、表示光に求められる特性に合わせて輝度分布を制御することが可能となる。
【００３４】
拡散板２０に使用される材料の透明樹脂としては、例えば、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、ＭＳ（アクリルとスチレンの共重合体）樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等を使用することができる。
また、微粒子として、無機酸化物からなる粒子又は樹脂からなる粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ、酸化チタン等からなる粒子を挙げることができる。さらに、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン一ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン一ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン一テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら微粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００３５】
なお、拡散板２０は複層構成とされたものであってもよく、それぞれの層に異なる樹脂や微粒子で構成されてもよい。このとき、拡散性能を達成するためには透明樹脂と微粒子または空気などの屈折率差が０．０１以上であることが好ましく、これにより十分な光散乱性能が得られる。微粒子の粒径は、輝度を確保しつつ拡散性能を得るため、０．１μｍ〜１００μｍであることが望ましい。
【００３６】
光学部品３０は、詳しくは図２に示す構成を有しており、基材である基部３１の片面に光を集光もしくは拡散させる複数の光学形状が配列されている。
この光学形状は、拡散板２０から出射される出射光を再配向して表示画面側に集光するための凸部３２から構成されている。これら凸部３２は基部３１上に別体として配置したものであってもよいし、凸部３２と基部３１を一体成型したものであってもよい。
【００３７】
基材３１における拡散板２０側の面は十点平均粗さＲｚがＲｚ≦２００（μｍ）であって、算術平均粗さＲａが０．１＜Ｒａ＜１０００（μｍ）となる凹凸構造３１Ａが施されていることが好ましい。この場合、光源１１からの光を表面散乱させるため、ランプイメージの低減やピンを確認しにくくする等の効果を得ることができる。また、基材３１における拡散板側の面に凹凸構造３１Ａを施した場合、その表示画面に重ね合わせた部材と面接触せずにその間に空隙を得ることができるため、光拡散板２０と基材３１との密着によるニュートンリング等の光学的影響を防ぐことができる。
また、この凹凸構造３１Ａによりこすれによる傷を防ぐことができる。
なお、このような凹凸構造３１Ａや凸部３２を有する光学部品３０は、例えば、材料を溶融させた後、押出機によりシート状に押し出し、当該シートが冷却、硬化する前に、凹凸構造３１Ａに対応した型面を有する金型ロール、および凸部３２に対応した型面を有する金型ロールを用いて前記シートを挟圧することにより成形される。
【００３８】
また、凸部３２は、マイクロレンズ形状をなしており、複数等間隔をあけて規則的に、又は、不等間隔を空けて不規則に配列されている。この凸部３２の形状としては、図３（ａ）に示すような略半球形状、図３（ｂ）に示すような略楕円球形状のものが挙げられ、この他、図３（ｃ）に示すように略半球形状と略楕円球形状が混在したものであってもよい。
凸部３２に略楕円半球形状が含まれる場合は、当該楕円の長軸を同じ向きに配向させる割合を制御することで、所望の輝度分布を得ることができる。例えば、図３（ｂ）に示すように、略楕円半球形状の長軸が水平方向（光学部品３０を立設させた場合の水平方向）を向いている割合が多い場合には、拡散板２０から出射される拡散光は、水平側の半値角に比べ垂直側の半値角が狭くなる傾向にある。これは楕円形状の傾斜率の差に基づくものである。これにより、水平方向の視野角が広いディスプレイ装置１００を提供することができる。
また、輝度上昇効果を得るために、凸部３２の基部３１の片面に沿った幅のうち最も短い幅である幅Ｘと高さＹの比は、０．５＜Ｙ／Ｘ＜１．０の範囲内に設定されており、幅Ｘは凸部で回折光が発生しにくく、表示画面側から視認されにくいように５０≦Ｘ≦２００（μｍ）の範囲内に設定されている。
また、１μｍの狂いも無く凸部３２を基部３１の片面に配置することは技術的に難しく、隣り合う凸部３２が重なってしまうおそれがあるため、凸部３２の幅Ｘと凸部３２同士の最も短い間隔Ｔの比が０．０２≦Ｔ／Ｘの範囲内に設定されている。
【００３９】
ここで、光拡散板２０は、板状やプレート状あるいはシート状をなすものであっても良く、その厚さは、０．５〜５ｍｍの範囲内に設定されることが好ましい。
光拡散板１の厚さが０．５ｍｍ未満の場合、薄くコシがないため、撓みが生じるという問題がある。一方、光拡散板１の厚さが５ｍｍを越える場合には、光源１１からの光の透過率が低下するという問題がある。
【００４０】
この光学部品３０を成型する材料としては、光源部１０から出射される光の波長に対して光透過性を有するものが使用され、例えば、光学用部材に使用可能なプラスチック材料を使用することができる。
この材料の例としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネ−ト樹脂、ポリスチレン樹脂、ＭＳ（アクリルとスチレンの共重合体）樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、シクロオレフィンポリマー等の熱可塑性樹脂、あるいはポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等のオリゴマー又はアクリレート系等からなる放射線硬化性樹脂などの透明樹脂が挙げられる。また、用途により、透明樹脂中に微粒子を分散させて使用してもよい。
この微粒子としては無機酸化物からなる粒子又は樹脂からなる粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ、酸化チタン等からなる粒子を挙げることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン一ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン一ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン一テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら微粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００４１】
光学部品３０の凸部３２は、このような材料を金型に流し込み凝固されることで成型される。
金型の製作は次のようになされる。まず、金型材の面に耐エッチング層を形成する。次に、前記耐エッチング層に対してレーザービームを照射し、レーザービーム照射部分で生じるアブレーションにより前記耐エッチング層に開口部を形成する。次に、前記耐エッチング層に形成された開口部を通して前記面をエッチングして、前記面に凹部を形成する。最後に、前記耐エッチング層を除去することにより、凹部を有する型面を備えた金型が作製される。
そして、金型の型面の前記凹部の形状を光学材料に転写することにより凸部３２を有する光学部品３０を製造する。
より具体的には、金型の作製方法としては、まず、銅メッキを施した金型にカーボンブラックを樹脂に分散させたラッカーをスプレー方式で約５μｍ塗布した後、１０６０ｎｍ波長の赤外線レーザーを照射し、ラッカーを昇華させる。
その後、塩化鉄クロム酸溶液に金型をつけ、深さ方向と幅方向を等方状に銅を腐食させ、凸部３２に対応する部分が作製される。
また、このような金型で光学部品３０を作製する方法の他、凸部３２や、基部３１の形成法としては熱可塑性樹脂や紫外線硬化性樹脂と上記の形状が賦形した金型を用いて、押出し成型や射出成型、ＵＶ成型法などで成型することができる。この際、凸部３２、及び基部３１を別体として成型してもよいし、一体品として成型してもよい。また凸部３２、及び基部３１を成型する場合には、内部にフィラーなど拡散剤を分散させ、成型することもできる。
【００４２】
次に、ディスプレイ装置１００の光学的作用について、光学部品３０の作用を中心に説明する。
光源部１０から全方位に出射された光の内、表示画面側に出射された光は拡散板２０の背面側から入射する。一方、光源部１０の背面側に出射された光はランプハウス１２で反射した後、表示画面側の拡散板２０に入射する。
拡散板２０に入射した光は、通過するに従って内部粒子で適宜散乱させられ、拡散光として表示画面側に進行する。
この拡散板２０から出射された光が光学部品３０に入射した場合、凹凸構造３１Ａと凸部３２で屈折、反射、散乱され、表示画面側に集光され、所望の輝度分布が付与され液晶パネル９０に出射される。この光学部品３０から出射された光は光学形状の光軸に沿ってある程度の広がり角の範囲に進む光として液晶パネル９０に入射し、画像信号に基づいて駆動部で制御された各画素領域の偏光状態に応じて、所定の画素領域からの光が表示光として透過され、画像表示が行われる。
【００４３】
本実施形態においては、光学部品３０が凹凸構造３１Ａを備えると共に凸部３２を備え、該凸部３２の幅Ｘ、高さＹの比が０．５＜Ｙ／Ｘ＜１．０の範囲内に設定されているため、上述のように、従来のマイクロレンズシートでは実現することができない程の高い輝度上昇効果を得ることができる。さらに、レンズとして凸部３２を用いているため、ＢＥＦを用いた際に生じるサイドローブ及びモアレ干渉縞の発生を回避することができる。
【００４４】
そして、本実施形態のバックライト・ユニット８０によれば、上記のような高い輝度上昇効果を得ることができる光学部品３０を採用しているため、集光・拡散特性を向上させた光を発することができる。
【００４５】
また、本実施形態のディスプレイ装置１００は、画像表示素子９０が液晶表示素子であり、上記バックライト・ユニット８０により集光・拡散特性を向上させた光を利用する構成なので、観察者側Ｆの輝度を向上させ、光強度の視角方向の分布を滑らかにするとともに、ランプイメージを低減した画像を得ることができる。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態の集光拡散シート２０、バックライト・ユニット８０及びディスプレイ装置１００ついて説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、ディスプレイ装置１００に拡散フィルム、プリズムシート、偏光分離反射シートなどを配置してもよい。これによって、画像品位をより向上させることができる。
【実施例】
【００４７】
本発明の光学部品の一例を実施例１〜５として作製するとともに、これら実施例１〜５の比較対象の光学部品を比較例１〜５として作製し、その物性の対照試験を行った。
【００４８】
（光学部品の作製法）
成型用のシリンダーに下地銅メッキを行った後、面出しを行い、シリンダー表面を平滑にした。その後、レーザー製版機に成型用シリンダーをセットし、シリンダー表面に樹脂にカーボンを分散させたインキをスプレーコーターで全面に５μｍ塗布し、レーザー照射機（波長１０６０ｎｍ）でハニカム構造（六方最密構造）になるように焦点を合わせて照射した。レーザー光が当たった部分のインキがアブレーション（昇華）し、円状のパターンが全面に形成された。
その後、円状のパターンが全面に形成されたシリンダーを腐食溶液に回転させながら等方的に浸食させ、シリンダー全面に凸部であるマイクロレンズ形状を作製することにより、下地表面に実施例１〜５及び比較例１〜５に示す所定の形状（表１参照）を作製した。
この複数のマイクロレンズを有するシリンダー、及び凹凸構造を有するシリンダーを用い、熱可塑性ポリカーボネート樹脂ビーズを材料として、光学シートを構成するレンズシートを作製した。具体的には、上記熱可塑性ポリカーボネート樹脂ビーズを溶融させた後、押出機により当該シートを押し出して、当該シートが冷却、硬化する前に金型ロールによってマイクロレンズ３２、及び裏面の凹凸構造３１Ａを成形した。
【００４９】
（光学部品の特性評価）
表１に示す実施例１〜５及び比較例１〜５について、輝度分布、及び外観の２種類の特性評価を行った。
ランプイメージ、及び外観の評価に関しては、光源側から拡散板(ＲＭ７２１住友化学製)、光学部品の順で、ディスプレイ装置に組み込み、１時間点灯させたあとランプイメージ、及び外観の評価を行った。外観が問題ないか否かの判断は、ランプイメージが問題ないか否かの判断は、白画面および黒画面を表示して光源間の明暗が視認されれば不合格（×）と、視認されなければ合格（○）と判定し、上下左右±８０°のいずれかから各種レンズ形状がディスプレイ装置の表示画面側から形状が視認されるか、又は凸部の形状が輝点として輝度ムラが視認されれば不合格（×）と、視認されなければ合格（○）と判定した。
また、輝度分布測定に関しては、光源側から拡散板（ＲＭ７２１住友化学製）、光学部品の順で、自動視野角光度計（ＧＰ−５ 村上色彩技術研究所製）に組み込み、角度に対する輝度測定を行った。その結果、輝度が不十分ならば不合格（×）と、十分な輝度が得られれば合格（○）と判定した。
【００５０】
（結果）
表１からわかるように、十点平均粗さＲｚと算術平均粗さＲａがＲｚ≦２００（μｍ）、０．１＜Ｒａ＜１０００（μｍ）であり、かつ幅Ｘと高さＹの比が、０．５＜Ｙ／Ｘ＜１．０で、幅Ｘと高さＹの比が、０．５＜Ｙ／Ｘ＜１．０で幅Ｘが５０≦Ｘ≦２００（μｍ）である実施例１〜５においては、ランプイメージ、輝度分布、及び外観のいずれも合格となった。
しかし、２００（μｍ）＜Ｒｚである比較例１においては、輝度分布が不合格となった。また、Ｒａ≦０．１（μｍ）である比較例２においては、ランプイメージ、及び外観が不合格となった。また、幅Ｘと高さＹの比が、Ｙ／Ｘ≦０．５である比較例３においては、輝度分布が不合格となった。また、幅Ｘが２００＜Ｘである比較例４、幅Ｘと間隔Ｔの比がＴ／Ｘ＜０．０３である比較例５においては、外観が不合格となった。
このことから、実施形態において説明した光学部品３０を用いてバックライト・ユニット８０を構成することで、ランプイメージの低減を可能にするとともに高い光の集光・拡散特性を発することが可能であることがわかった。
【００５１】
【表１】
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【符号の説明】
【００５２】
１０  光源部
１１  光源
１２  ランプハウス
２０  拡散板
３０  光学部品
３１  基部（基材）
３２  凸部
７０  光学シート
８０  バックライトユニット
９０  液晶パネル
９１  液晶セル
９２  偏光シート
９３  偏光シート
１００  ディスプレイ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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