(57)【要約】【課題】線熱膨張係数の異なる材質で構成される複数の光学要素を粘着または接着により一体化させた光学シートの熱膨張による反りを軽減し、表示品位の低下を防止できるディスプレイ用の光学シートを提供する。【解決手段】一方の面を光入射面とし、前記光入射面と反対の面を光出射面とする光拡散層と、前記光出射面に貼り合わされ、前記光入射面より前記光拡散層に入射し前記光出射面から出射する光の出射方向、範囲、色および輝度分布の少なくともいずれか１つを制御する光学機能部材と備え、前記光拡散層の厚みをｈ２、前記光学機能部材の厚みをｈ１、熱によって反りを起こさせるように作用する曲げモーメントをＭとしたとき、Ｍとｈ２が（１）式の関係を満たすことを特徴とする光学シート。【選択図】  図２
2010044355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面を光入射面とし、前記光入射面と反対の面を光出射面とする光拡散層と、前記光出射面に貼り合わされ、前記光入射面より前記光拡散層に入射し前記光出射面から出射する光の出射方向、範囲、色および輝度分布の少なくともいずれか１つを制御する光学機能部材とを備え、前記光拡散層の厚みをｈ２、前記光学機能部材の厚みをｈ１、熱によって反りを起こさせるように作用する曲げモーメントをＭとしたとき、Ｍとｈ２が下記（１）式の関係を満たすことを特徴とする光学シート。
【数１７】
2010044355.tif 000024
【請求項２】
前記光拡散層の縦弾性定数をＥ２、前記光学機能部材の縦弾性定数をＥ１としたとき、Ｅ１とＥ２が下記（２）式の関係を満たすことを特徴とする光学シート。
【数１８】
2010044355.tif 000025
【請求項３】
前記光拡散層の線膨張係数をα２、前記光学機能部材の線膨張係数をα１としたとき、α１とα２が下記（３）式の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【数１９】
2010044355.tif 000026
【請求項４】
前記光拡散層と前記光学機能部材は、粘着剤または接着剤で接合されていることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項５】
前記光拡散層と前記光学機能部材とを接する粘着材または接着剤は、前記光学機能部材の光入射面の表面積に対して３０％〜１００％の面積率を占めて、接合されることを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項６】
直下型光源と、請求項１記載の光学シートとを備え、表示画像を規定する画像表示素子の背面に設けられることを特徴とするディスプレイ用バックライトユニット。
【請求項７】
エッジライト式光源および導光板を有する面光源と、請求項１記載の光学シートとを備え、表示画像を規定する画像表示素子の背面に設けられることを特徴とするディスプレイ用バックライトユニット。
【請求項８】
画像表示素子と、請求項５または６に記載のディスプレイ用バックライトユニットとを備えたことを特徴とするディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルに代表される、画素単位での透過／非透過または透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子を背面側から照射するバックライトシステムにおいて、その照明光路制御に使用される光学シート、ならびにこれを用いたディスプレイ用バックライトユニットおよびディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ型液晶パネルやＳＴＮ型液晶パネルを使用した液晶表示装置は、主としてＯＡ分野のカラーノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）を中心に商品化されている。
【０００３】
このような液晶表示装置においては、液晶パネルの背面側に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照明する、いわゆるバックライト方式が採用されている。
【０００４】
この種のバックライト方式に採用されているバックライトユニットを大別すると、冷陰極管（ＣＣＦＴ）などの光源ランプを光透過性に優れたアクリル樹脂などからなる平板状の導光板内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」（いわゆるエッジライト方式）と、導光板を用いない「直下型方式」とがある。
【０００５】
導光板ライトガイド方式のバックライトユニットが搭載された液晶表示装置としては、たとえば図１５に示すものが一般に知られている。図１５に示すように、上部に偏光板７１、７３に挟まれた液晶パネル７２が設けられ、その背面側に略長方形板状のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やアクリルなどの透明な基材からなる導光板７９が設置されており、該導光板７９の上面（光出射側）に拡散フィルム（拡散層）７８が設けられている。この導光板７９の下面には、導光板７９に導入された光を効率よく液晶パネル７２方向に均一となるように散乱して反射されるための散乱反射パターン部が印刷などによって設けられる（図示せず）と共に、散乱反射パターン部下方に反射フィルム（反射層）７７が設けられている。導光板７９の側端部には、光源ランプ７６が取り付けられている。この光源ランプ７６の光を効率よく導光板７９中に入射させるために、光源ランプ７６の背面側を覆うように高反射率のランプリフレクター８１が設けられている。上記散乱反射パターン部は、白色の二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末を透明な接着剤などに混合した混合物を、所定パターンたとえばドットパターンにて印刷し乾燥、形成したものであり、導光板７９内に入射した光に指向性を付与し、光出射面側へと導くようになっており、高輝度化を図るための工夫である。
【０００６】
最近では、図１６に示すように、光利用効率をアップして高輝度化を図るために、拡散フィルム７８と液晶パネル７２との間に、光集光機能を備えたプリズムフィルム（プリズム層）７４、７５を設けることが提案されている。このプリズムフィルム７４、７５は導光板７９の光出射面から出射され、拡散フィルム７８で拡散された光を、高効率で液晶パネル７２の有効表示エリアに集光させるものである。
【０００７】
しかし、図１５に例示した装置では、視野角の制御が拡散フィルム７８の拡散性のみに依存するため、その制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなるという現象が避けられない。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。
【０００８】
また、図１６に例示したプリズムフィルムを用いる装置では、プリズムフィルムが２枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きいだけでなく、部材の増加によりコストが上昇する原因にもなっていた。
【０００９】
一方、直下型方式は、導光板の利用が困難な大型の液晶ＴＶなどの表示装置に用いられ
ている。
【００１０】
直下型方式の液晶表示装置としては、図１７に例示する装置が一般的に知られている。図１７に示すように、上部に偏光板７１、７３に挟まれた液晶パネル７２が設けられ、その下面側に蛍光管などからなる光源５１が設けられている。光源５１から出射された光を、拡散フィルム８２で拡散させ、高効率で液晶パネル７２の有効表示エリアに集光させる。光源５１からの光を効率よく照明光として利用するために、光源５１の背面にはリフレクター５２が配置されている。
【００１１】
直下型方式の液晶表示装置では、線状光源の光を散乱させ、なおかつ光源が透けて見えないことが求められるため、拡散フィルムには光散乱粒子が配合されている。近年の直下型方式の急増に合わせて拡散フィルムでは様々な開発が行われており、その開発の多くは高透過、高拡散を目的とし、光散乱微粒子の種類や粒径、配合量を制御するものである。
【００１２】
しかし、図１７に例示する装置でも、視野角の制御は、拡散フィルム８２の拡散性のみに依存しており、その制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなる特性は避けられない。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。
【００１３】
輝度を増大させるために、図１８に示すように拡散フィルム８５上に輝度強調フィルム８６（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ：ＢＥＦ、米国３Ｍ社の登録商標）を配置し、図１９に示すようにその上に拡散フィルム８２を配置する方法が採用されている。
【００１４】
ＢＥＦは、透明部材上に断面三角形状の単位プリズムが一方向に周期的に配列されたフィルムである。このプリズムは光の波長に比較してサイズ（ピッチ）が大きい。ＢＥＦは、“軸外（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）”からの光を集光し、この光を観察者に向けて“軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”する。「軸上」とは、観察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側である。ＢＥＦは、このように軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させる。
【００１５】
プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの並列では、その並列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能である。水平および垂直方向での表示光の輝度制御を行なうために、２枚のシートを組み合わせ、プリズム群の並列方向が互いに略直交するように重ねて用いられる。
【００１６】
ＢＥＦの採用により、ディスプレイ設計者が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。
【００１７】
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採用したディスプレイは、特許文献１乃至３に例示されるように多数の特許文献に開示されている。
【００１８】
上記のようなＢＥＦを輝度制御部材として用いた光学シートでは、光源からの光が屈折して、制御された角度で出射されることによって、観察者の視覚方向の光の強度を高めるように制御することができる。
【００１９】
しかし、同時に観察者の視覚方向に進むことなく横方向に無駄に出射する想定外の光線が存在する。図２０の破線Ｂに示すように、ＢＥＦを用いた光学シートから出射される光強度分布は、観察者の視覚方向すなわち視覚方向に対する角度が０°（軸上方向にあたる）における光強度が最も高められるが、正面より±９０°近辺に小さな光強度ピークも生じる。即ち、横方向から無駄に出射される光（サイドローブ）が増えるという問題がある。このような光強度ピークを有する輝度分布は望ましくない。図２０の実線Ａのように、±９０°近辺での光強度ピークのない滑らかな輝度分布の方が好ましい。一方、軸上輝度のみが過度に向上すると、輝度分布の曲線のピーク幅が著しく狭くなって極端な輝度変化が起きる。滑らかなプロファイルを実現するには、プリズムシートの上に別の拡散フィルム８２を設置する必要があり、部材数の増加を伴うという問題がある。
【００２０】
上述のように、バックライトユニットの光学シートには、光の利用効率の向上だけでなく、光源のムラの除去、ランプイメージ消し、ディスプレイの視域の確保など様々な機能が求められており、一般的には複数枚の光学シートを重ね合わせて構成されている。しかし、光学シートの構成枚数が多いと、ディスプレイの組立てときの作業が煩雑になり、また光学シート間のゴミの影響を受ける、などの問題がある。
【００２１】
また、液晶表示装置には、軽量、低消費電力、高輝度、薄型化であることが市場ニーズとして強く要請されており、それに伴い液晶表示装置に搭載されるバックライトユニットも軽量、低消費電力、高輝度であることが要求されている。特に、最近、目覚しく発展しているカラー液晶表示装置においては、液晶パネルの透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低いため、バックライトユニットの輝度向上を図ることが、装置自体の低消費電力を得るために必須となっている。
【００２２】
しかし、上述したように従来の液晶表示装置は、低価格、薄型、高輝度、高表示品位、低消費電力というユーザからの要請に充分に応えられているとは言いがたい。したがって、このような要請を実現できる光学シート、ならびにそれを用いたディスプレイ用バックライトユニットおよびディスプレイの開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ディスプレイ用バックライトユニットにおいて、バックライトの放熱により光学シートが発熱し、筺体内において光学シートの熱膨張による反りが発生し、ディスプレイの表示品位を低下させる可能性がある。
【００２５】
特に、線熱膨張係数の異なる材質で構成される複数の層を粘着または接着により一体化させた光学シートでは、各層毎に線熱膨張が異なるために、バックライトの熱によりディスプレイ用バックライトユニット筺体内で反りが顕著に発生する可能性があり、鮮明な表示画像を得る上で不利になる。
【００２６】
本発明の目的は、線熱膨張係数の異なる材質で構成される複数の層を粘着または接着により一体化させた光学シートにおいて、バックライトの熱の影響による熱膨張によって発生するディスプレイ用バックライトユニット筺体内での反りを軽減でき、ひいては表示品位の低下を有効に抑制できる光学シート、ディスプレイ用バックライトユニットおよびディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の一態様によれば、一方の面を光入射面とし、前記光入射面と反対の面を光出射面とする光拡散層と、前記光出射面に貼り合わされ、前記光入射面より前記光拡散層に入射し前記光出射面から出射する光の出射方向、範囲、色および輝度分布の少なくともいずれか１つを制御する光学機能部材とを備え、前記光拡散層の厚みをｈ２、前記光学機能部材の厚みをｈ１、熱によって反りを起こさせるように作用する曲げモーメントをＭとしたとき、Ｍとｈ２が下記（１）式
【数１】
2010044355.tif 000003
の関係を満たすことを特徴とする光学シートが提供される。
【００２８】
本発明の光学シートにおいて、前記光拡散層の縦弾性定数をＥ２、前記光学機能部材の縦弾性定数をＥ１としたとき、Ｅ１とＥ２が下記（２）式の関係を満たすことが好ましい。
【数２】
2010044355.tif 000004
【００２９】
本発明の光学シートにおいて、前記光拡散層の線膨張係数をα２、前記光学機能部材の線膨張係数をα１としたとき、α１とα２が下記（３）式の関係を満たすことが好ましい。
【数３】
2010044355.tif 000005
【００３０】
本発明の光学シートにおいて、前記光拡散層と前記光学機能部材は粘着剤または接着剤で接合されている。
【００３１】
本発明の他の態様によれば、直下型光源と、上記の光学シートとを備え、表示画像を規定する画像表示素子の背面に設けられることを特徴とするディスプレイ用バックライトユニットが提供される。
【００３２】
本発明の他の態様によれば、エッジライト式光源および導光板を有する面光源と、上記の光学シートとを備え、表示画像を規定する画像表示素子の背面に設けられることを特徴とするディスプレイ用バックライトユニットが提供される。
【００３３】
本発明のさらに他の態様によれば、画像表示素子と、上記のディスプレイ用バックライトユニットとを備えたことを特徴とするディスプレイが提供される。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の光学シートは、光拡散層の厚みをｈ２、前記光学機能部材の厚みをｈ１、熱によって反りを起こさせるように作用する曲げモーメントをＭとしたとき、Ｍとｈ２が、以下の数式１を満たすようにすることにより、光学シートの反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を確実に防止できる。
【数４】
2010044355.tif 000006
【００３５】
また、本発明の光学シートは、光拡散層の縦弾性定数Ｅ２と光学機能部材の縦弾性定数Ｅ１が、以下の数式２の関係を満たすようにすることにより、光学シートの反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を防止できる。
【数５】
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【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る光学シートを備えたバックライトユニットを有するディスプレイ（液晶表示装置）を示す構成図。
【図２】本発明の実施形態に係る光学シートの断面図。
【図３】本発明の他の実施形態に係るサイドエッジ型のバックライトユニットを有するディスプレイを示す構成図。
【図４】本発明の他の実施形態に係るＥＬ光源を用いたディスプレイを示す構成図。
【図５】本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ光源を用いたディスプレイを示す構成図。
【図６】曲げモーメントの計算に用いるパラメータを示す説明図。
【図７】光拡散層および光学機能部材に働く曲げモーメントおよび反りを示す説明図。
【図８】光拡散層および光学機能部材を含む光学シートの断面図。
【図９】縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２と反りｖとの関係を示す図。
【図１０】縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２と曲げモーメントＭとの関係を示す図。
【図１１】縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２と反りｖとの関係を示す図。
【図１２】縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２と曲げモーメントＭとの関係を示す図。
【図１３】縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２と反りｖとの関係を示す図。
【図１４】縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２と曲げモーメントＭとの関係を示す図。
【図１５】従来技術による液晶表示装置の構成図。
【図１６】従来技術による液晶表示装置の構成図。
【図１７】従来技術による液晶表示装置の構成図。
【図１８】従来技術によるＢＥＦの斜視図。
【図１９】従来技術による液晶表示用レンズシートの構成図。
【図２０】ＢＥＦを用いたレンズシートから出射される光強度分布を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００３８】
図１は本発明の実施形態に係る光学シートを備えたバックライトユニットを有するディスプレイ（液晶表示装置）を示す構成図である。図２は光学シートの断面図である。
【００３９】
図１に示す液晶表示装置は、液晶パネル３２の背面に、光学シート３９および複数の直下型光源４１を含むバックライトユニット４４を設けた構成を有する。液晶パネル３２は、偏光板３１、３３に挟まれた液晶パネル３５を含む。複数の光源４１はシリンダー形状を有し、ランプハウス４３内に収納されている。複数の光源４１の背面側には光反射板４５が配置されている。光源４１と液晶パネル３２との間に光学シート３９が設けられる。
【００４０】
図１および図２に示すように、光学シート３９は、光拡散層１と光学機能部材４とが固定要素３を介して厚さ方向に接合されて一体化されたものである。光拡散層１と光学機能部材４との間には空隙２が形成されている。光源４１からの光は、光学シート３９を透過して、液晶パネル３２に供給される。
【００４１】
図１のディスプレイは液晶表示装置であるが、光学シート３９を含んでいればこれに限らず、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイなどでもよい。
【００４２】
光源４１は蛍光灯などの線状光源であり、液晶ディスプレイ用には、通常、冷陰極管が用いられる。
【００４３】
光学シート３９の光拡散層１は、透明樹脂１Ｒとこの透明樹脂の中に分散された粒子１Ｐを含む。
【００４４】
光拡散層１に使用される透明樹脂としては、たとえば、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、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、アクリロニトリルスチレン共重合体などを使用することができる。
【００４５】
光拡散層１において、透明樹脂中に分散される粒子としては、無機酸化物からなる粒子または樹脂からなる粒子が使用できる。無機酸化物からなる粒子としては、たとえばシリカやアルミナなどからなる粒子が挙げられる。樹脂からなる粒子としては、たとえばアクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子およびその架橋体、メラミン−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−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）、およびＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）などの含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などが挙げられる。
【００４６】
十分な光拡散特性を得るためには、光拡散層１を構成する透明樹脂の屈折率と粒子の屈折率が異なることが好ましい。具体的には、透明樹脂の屈折率と粒子の屈折率の差が０．０２以上であることが望ましい。
【００４７】
板状の光拡散層１を製造するには、透明樹脂中に粒子を分散して、押出成形する方法が用いられる。光拡散層１の厚さは１〜５ｍｍであることが望ましい。光拡散層１の厚さが１ｍｍ未満である場合、光拡散層１はコシがなくなって撓みやすくなる。光拡散層１の厚さが５ｍｍを超えると、光源４１からの光の透過率が悪くなる。
【００４８】
上述したように、光拡散層１の出射面と光学機能部材４の入射面との間には固定要素３が設けられる。固定要素３は光拡散層１の出射面および光学機能部材４の入射面の一部を覆うように形成され、これにより光拡散層１と光学機能部材４の間に空隙２が保持される。空隙２は、たとえば空気や窒素などの気体からなる。このような空隙２により透過する光を集光して光学機能部材４に導くことが可能になる。
【００４９】
固定要素３としては、光拡散層１によって散乱された光を透過する複数のリブ、接着剤層もしくは粘着剤層、光拡散層１によって散乱された光を光拡散層１側に反射する複数の反射表面を有するかもしくは反射材を含むリブ、または反射材を含有する接着剤層もしくは粘着剤層などが挙げられる。ただし、固定要素３はこれらの方法によって形成されるものに限定されず、溶着する方法、固定具を用いる方法、またはエキシマレーザー光を照射し常温接合する方法などによって形成されるものでもよい。
【００５０】
固定要素３に接着剤層または粘着剤層を用いる場合について説明する。接着剤層または粘着剤層を付ける位置は、たとえば光拡散層１と光学機能部材４の表示領域外（ディスプレイに光学機能部材４が組み込まれた場合に画像表示に使用される以外の領域）とする。しかし、固定要素３がディスプレイから視認されるというような画像表示品位への影響がなければ、接着剤層または粘着剤層を付ける位置を表示領域内にしてもよい。
【００５１】
接着剤層または粘着剤層の材料としては、たとえば、アクリル系、ウレタン系、ゴム系、シリコーン系の接着剤または粘着剤が挙げられる。バックライトユニット内の固定要素３は高温になるため、これに使用される接着剤層または粘着剤層は１００℃での貯蔵弾性率Ｇ’が１．０Ｅ＋０４Ｐａ以上であることが望ましい。貯蔵弾性率Ｇ’がこの値より低いと、使用中に光拡散層１と光学機能部材４がずれる場合があるため望ましくない。光拡散層１と光学機能部材４との間の空隙２を安定に保持するには、接着剤層または粘着剤層の中に透明の微粒子たとえばビーズなどを混ぜてもよい。接着剤層または粘着剤層は両面テープ状のものでもよいし単層のものでもよい。
【００５２】
表示領域内に接着剤層または粘着剤層を付ける場合、接着剤層または粘着剤層の使用に伴う光の吸収が１％以内であることが好ましい。光の吸収が１％を超えると光学シート３９から出射する積算光量が減少し、光学機能部材４の形状によらず軸上輝度が低下するなどの影響が出るため好ましくない。
【００５３】
接着剤層または粘着剤層を付けるには、コンマコーターなどの各種塗工装置、印刷装置、ディスペンサー、スプレーなどを用いてもよいし、筆などを用いて手作業で塗工してもよい。
【００５４】
図２を参照して、光学機能部材４をより詳細に説明する。光学機能部材４は、板状の光透過性基材４Ａと、光透過性基材４Ａの光拡散層１への対向面と反対面に設けられ光の方向を制御するレンズアレイ部４Ｂとを有する。すなわち、レンズアレイ部４Ｂが光学機能部材４の出射面を構成している。レンズアレイ部４Ｂには、たとえば多数の凸シリンドリカル形状の単位レンズが並列して形成されている。
【００５５】
光透過性基材４Ａとレンズアレイ部４Ｂに同一の材料を用いる場合、たとえば熱可塑性樹脂を溶融して押出し、光学機能部材４の形状に切削した金型ロールに通して押圧することによって光学機能部材４を作製する。
【００５６】
光透過性基材４Ａとレンズアレイ部４Ｂに異なる材料を用いる場合、たとえばＰＥＴなどの樹脂からなる光透過性基材４Ａの上に、ＵＶ硬化性樹脂をレンズ形状に塗布し、塗布されたＵＶ硬化性樹脂にＵＶを照射してレンズアレイ部４Ｂを形成することにより光学機能部材を作製する。
【００５７】
図２は、光透過性基材４Ａおよびレンズアレイ部４Ｂの両方に、光を拡散させる微粒子７を混合していることを示している。ただし、光を拡散させる微粒子７を用いる場合、光透過性基材４Ａおよびレンズアレイ部４Ｂの少なくともいずれか一方に混合すればよい。
【００５８】
光拡散層１には、たとえばポリカーボネート、ポリスチレン、メチルスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマーが用いられ、これらのポリマーの線膨張係数はそれぞれ６．７×１０−５  （／℃）、７×１０−５  （／℃）、７×１０−５  （／℃）および６〜７×１０−５  （／℃）である。一方、光学機能部材４にたとえばＰＥＴを用いた場合、その線膨張係数は２．７×１０−５  （／℃）である。この場合、光拡散層１の線膨張係数と光学機能部材４の線膨張係数との差が大きい。光拡散層１と光学機能部材４は固定されているため、光学シート３９が熱を受けるとバイメタル効果により変形する。
【００５９】
本発明の光学シートは、光拡散層の厚みをｈ２、光学機能部材の厚みをｈ１、熱によって反りを起こさせるように作用する曲げモーメントをＭとしたとき、Ｍとｈ２が下記（１）式の関係を満たすように設定されている。
【数６】
2010044355.tif 000008
【００６０】
本発明においては、光拡散層の縦弾性定数をＥ２、光学機能部材の縦弾性定数をＥ１としたとき、Ｅ１とＥ２が下記の２つの式の関係を満たすように設定されている。
【数７】
2010044355.tif 000009
【数８】
2010044355.tif 000010
【００６１】
本発明における上記の式は、材料力学ベースの曲げモーメントＭとひずみ（以下、反りという）ｖの計算をもとにしてシミュレーションにより導出された。ここで、曲げモーメントＭとは物体に反りを起こさせるように作用する力を表す。
【００６２】
曲げモーメントＭと反りｖは、具体的に次以下の手順を経て計算される。
（ａ）光学シート３９に熱がかかった際に、光拡散層１と光学機能部材４の線膨張率の違いによって発生する熱応力による曲げモーメントＭを計算する。
【００６３】
（ｂ）曲げモーメントＭにより反りが生じる時、断面内における、伸び部分と縮み部分の境界となる曲げの中心である中立軸を求める。
【００６４】
（ｃ）光学シートを一種類の物質としたときの変形のしやすさを表す断面２次モーメントを計算する。
【００６５】
（ｄ）たわみ方程式の微分方程式を解き、上記（ｂ）、（ｃ）で求めた値を用いて反り値を求める。
【００６６】
（ｅ）各パラメータを変化させたときに、反り抑制に効果のあるパラメータ条件を規定する。
【００６７】
図６に示すように、光拡散層１について縦弾性係数Ｅ２、線膨張係数α２、断面積Ａ２、厚さｈ２とし、光学機能部材４について縦弾性係数Ｅ１、線膨張係数α１、断面積Ａ１、厚さｈ１とし、奥行きｂ、幅ｌとする。固定要素３の反りに対する影響は小さく、ここでは考慮しない。
【００６８】
図７を参照して、熱応力による曲げモーメントの計算について説明する。ここでは、線膨張係数はα１＜α２で、曲げモーメントの方向は光出射側に反る方向として計算する。図７に示すように、光拡散層１および光学機能部材４として線膨張率の異なる２つの材料が接合されているため、両者には大きさが等しく反対向きの力Ｐが作用する。光拡散層１および光学機能部材４にはそれぞれ以下のひずみが生じている。
【００６９】
（ａ）熱によるひずみ
（ｂ）力Ｐによるひずみ
（ｃ）反りによるひずみ
ところで、（ｃ）は両者に共通であり、接合部でのひずみは等しい。よって、（ａ）と（ｂ）のひずみの和が等しければよく、温度がｔ℃変化したとき、以下の（ｆ１）式が成り立つ。
【数９】
2010044355.tif 000011
【００７０】
また、Ａ１＝ｂｈ１、Ａ２＝ｂｈ２であるので、（ｆ１）式に代入して力Ｐは以下の（ｆ２）式で示される。
【数１０】
2010044355.tif 000012
【００７１】
よって、曲げモーメントＭは以下の（ｆ３）式で求められる。
【数１１】
2010044355.tif 000013
【００７２】
この光学シート３９を、曲げモーメントＭを受けた時に１本の梁として曲がる組み合わせ梁のモデルとして考える。
【００７３】
図８に梁の断面図を示す。１本の梁として曲がるとき、伸び部分と縮み部分の境界となる中立軸Ｌが存在する。梁断面の上辺から中立軸Ｌまでの距離をｙとしたとき、断面にはそれぞれの材料特性Ｅｉの重みをかける必要があり、以下の（ｆ４）式で示される。
【数１２】
2010044355.tif 000014
【００７４】
はりのたわみ方程式より、たわみｖとモーメントＭの関係は、以下の（ｆ５）式より求められる。
【数１３】
2010044355.tif 000015
【００７５】
（ｆ５）式の分母部分は、以下のように（ｆ６）式で示される。
【数１４】
2010044355.tif 000016
【００７６】
（ｆ５）式を解くと、この梁の最大反りは（ｆ７）式で示される。
【数１５】
2010044355.tif 000017
【００７７】
よって、この（ｆ７）式に上記（ｆ３）および（ｆ４）式を用いることで、曲げモーメントと反りとの関係が求められる。
【００７８】
実際に行ったシミュレーションについて説明する。本シミュレーションにおいて用いた
パラメータを表１〜表３に示す。
【表１】
2010044355.tif 000018
【００７９】
【表２】
2010044355.tif 000019
【００８０】
【表３】
2010044355.tif 000020
【００８１】
光拡散層１、光学機能部材４に共通のパラメータを固定する。ここでは、曲げモーメントの方向を光出射側に反るように設定している。また、梁の曲げのモデルに従って、幅ｂ＝１０ｍｍの短冊状でシミュレーションを用いているが、板状においても相関関係があるため、実際の光学シートにおいても、この結果を反映することができる。
【００８２】
（ｆ３）式より曲げモーメントＭおよび反りは、光拡散層１の厚さｈ２、縦弾性係数Ｅ２、光学機能部材４の厚さｈ１、縦弾性係数Ｅ１のパラメータが関わっている。ｈ２、Ｅ２を固定して、ｈ１、Ｅ１を変化させたときの曲げモーメントＭおよび反り値のシミュレーションを行った。
【００８３】
表１は、ｈ２＝２．０ｍｍのときに用いたパラメータ表である。図９に縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２と反りｖとの関係を示す。図１０に縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２と曲げモーメントＭとの関係を示す。
【００８４】
表２は、ｈ２＝３．０ｍｍのときに用いたパラメータ表である。図１１に縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２と反りｖとの関係を示す。図１２に縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２と曲げモーメントＭとの関係を示す。
【００８５】
表３は、ｈ２＝５．０ｍｍのときに用いたパラメータ表である。図１３に縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２と反りｖとの関係を示す。図１４に縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２と曲げモーメントＭとの関係を示す。
【００８６】
図９〜図１４に示すように光拡散層１と光学機能部材４の縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２が小さくなるにつれて、反りｖおよび曲げモーメントＭが小さくなる傾向がある。また、ｈ１が厚いほど反り・曲げモーメントは大きくなり、ｈ２が厚いほど反り・曲げモーメントは小さくなる。特に、ｈ１が１．０ｍｍの場合、曲げモーメントがある値以上のときに、反り値が飽和状態に達する。
【００８７】
曲げモーメントＭとｈ２とは線形関係があり、Ｍ／ｈ２≦０．１であれば、確実に反りを低減できる効果がある。縦弾性定数比Ｅ１／Ｅ２に関しては、Ｅ１／Ｅ２≦０．８であれば、確実に反りを低減できる効果がある。
【実施例】
【００８８】
（例１）
光透過性基材４Ａとレンズアレイ部４Ｂの材料として、屈折率１．５９の熱可塑性ポリスチレン樹脂に、屈折率１．４９、粒径２μｍのメタクリル粒子を０．１重量％分散させたものを押出機に投入した。樹脂を溶融させ、シートとして押出し、押出機に近接して配置した凸シリンドリカル形状に切削した金型ロールによってレンズアレイ部４Ｂを形成し、シートを冷却、硬化して、光学機能部材４を作製した。レンズアレイ部４Ｂはピッチ１４０μｍの凸シリンドリカル形状である。なお、レンズ形状は、凸シリンドリカル形状に限らず、プリズム形状などでもよい。
【００８９】
この光学機能部材４は、縦弾性係数Ｅ１が３３００ＭＰａ、線膨張係数α１が８×１０−５  （ｃｍ２／℃）であり、厚さｈ１が０．４ｍｍであった。
【００９０】
なお、光学的には、粒子を添加することにより、粒子を添加しなかったものと比較すると射光輝度分布形状は変化し、サイドローブが低減され、最大傾斜角が緩やかになり、視野角が広くなった。
【００９１】
光拡散層１の材料として、ポリカーボネート樹脂１００重量部に、拡散材として平均粒径６μｍのシリコーン系ビーズと平均粒径３μｍのシリコーン系ビーズをそれぞれ３重量部添加した。積層押出機によって上記積層シートを押出し、光拡散層１を作製した。このときの押出機のダイ温度を２５０℃、ロール温度（２ロール）を９０℃に設定し、樹脂の押出量を調整して、光拡散層１を作製した。
【００９２】
この光拡散層１は、縦弾性係数Ｅ２が２５００ＭＰａ、線膨張係数α２が６．７×１０−５  （ｃｍ２／℃）であり、厚さｈ２が２．０ｍｍであったこのようにして製作された光学機能部材４と光拡散層１を、５００×９００ｍｍサイズで厚さ１０μｍの粘着シートを用いて一体化した。なお、一体化の方法として、粘着材または接着剤を用いてもよい。すなわち、固定方法や固定部材は限定されない。得られた光学シートの縦弾性係数比Ｅ１／Ｅ２は１．３２である。
【００９３】
信頼性を試験するために、この一体型光学シートをディスプレイに設置して、温度８０℃に２４時間おいた後に反り形状を確認した。その結果、反り量が大きいことがわかった。
【００９４】
（例２）
光学機能部材の材料としてポリカーボネート樹脂を用い、例１と同様に押出法により光学機能部材４を作製した。この光学機能部材４は、縦弾性係数Ｅ１が２５００ＭＰａ、線膨張係数α１が６．６×１０−５  （ｃｍ２／℃）であり、厚さｈ１が０．４ｍｍであった。
【００９５】
光拡散層１の材料としてポリスチレン樹脂を用い、例１と同様に押出法により光拡散層１を作製した。この光拡散層１は、縦弾性係数Ｅ２が３３００ＭＰａ、線膨張係数が８×１０−５  （ｃｍ２／℃）であり、厚さが２ｍｍであった。
【００９６】
このようにして製作された光学機能部材４と光拡散層１を、５００×９００ｍｍサイズで厚さ１０μｍの粘着シートを用いて一体化した。得られた光学シートの縦弾性係数比Ｅ１／Ｅ２は０．７６である。
【００９７】
信頼性を試験するために、この一体型光学シートをディスプレイに設置して、温度８０℃に２４時間おいた後に反り形状を確認した。その結果、反り量が小さいことがわかった。
【００９８】
（例３）
光学機能部材の材料としてポリプロピレン樹脂を用い、例１と同様に押出法により光学機能部材４を作製した。この光学機能部材４は、縦弾性係数Ｅ１が１４００ＭＰａ、線膨張係数α１が７×１０−５  （ｃｍ２／℃）であり、厚さｈ１が０．４ｍｍであった。
【００９９】
光拡散層１の材料としてポリスチレン樹脂を用い、例１と同様に押出法により光拡散層１を作製した。この光拡散層１は、縦弾性係数Ｅ２が３３００ＭＰａ、線膨張係数が８×１０−５  （ｃｍ２／℃）であり、厚さが２ｍｍであった。
【０１００】
このようにして製作された光学機能部材４と光拡散層１を、５００×９００ｍｍサイズで厚さ１０μｍの粘着シートを用いて一体化した。得られた光学シートの縦弾性係数比Ｅ１／Ｅ２は０．４２である。
【０１０１】
信頼性を試験するために、この一体型光学シートをディスプレイに設置して、温度８０℃に２４時間おいた後に反り形状を確認した。その結果、反り量が小さいことがわかった。
【０１０２】
（例４）
光学機能部材の材料として高密度ポリエチレン樹脂を用い、例１と同様に押出法により光学機能部材４を作製した。この光学機能部材４は、縦弾性係数Ｅ１が５００ＭＰａ、線膨張係数α１が１１×１０−５  （ｃｍ２／℃）であり、厚さｈ１が０．４ｍｍであった。
【０１０３】
光拡散層１の材料としてポリスチレン樹脂を用い、例１と同様に押出法により光拡散層１を作製した。この光拡散層１は、縦弾性係数Ｅ２が３３００ＭＰａ、線膨張係数が８×１０−５  （ｃｍ２／℃）であり、厚さが２ｍｍであった。
【０１０４】
このようにして製作された光学機能部材４と光拡散層１を、５００×９００ｍｍサイズで厚さ１０μｍの粘着シートを用いて一体化した。得られた光学シートの縦弾性係数比Ｅ１／Ｅ２は０．１５である。
【０１０５】
信頼性を試験するために、この一体型光学シートをディスプレイに設置して、温度８０℃に２４時間おいた後に反り形状を確認した。その結果、反り量が大きいことがわかった。
【０１０６】
表４に、例１〜４の光学シートに関する信頼性試験の評価結果を示す。
【表４】
2010044355.tif 000021
【０１０７】
表４の結果はシミュレーション結果と同様の傾向を示しており、例１〜３の縦弾性係数比Ｅ１／Ｅ２が０．４以上の場合には、Ｅ１／Ｅ２が小さくなるにつれて反りが小さくなった。例４については、線膨張係数差による反りの発生が大きく、効果は見られなかった。光学機能部材４の線膨張係数α１、光拡散層１の線膨張係数α２としたとき、
【数１６】
2010044355.tif 000022
であることが望ましい。｜α１−α２｜が３．０×１０−５  を超える場合、反りの抑制効果が得られない。
【０１０８】
本発明の光学シートによれば、信頼性試験後でも反りが抑制されて形状が良好に保たれるので薄型化が図れる。なお、上で挙げた材料に限らず、（１）、（２）式の条件を満たしていれば他の材料を用いてもよい。以上においては、曲げモーメントの方向を光出射側にしているが、曲げモーメントは逆方向であってもよい。この場合、光学機能部材４と光拡散層１とのパラメータの関係を逆にするだけで、同様に適用することができる。
【０１０９】
また、光学機能部材４と光拡散層１の接合に置いて、前記固定要素の面積率を変えて接合した。  固定要素として粘着材を用いて、ストライプ状に固定要素と空気層を配置して面積率を調整した。また、このときの密着力は、１０００ｇｆ／ｉｎｃｈ  とする。
表５に、この光学シートの信頼性試験の結果を示す。
【表５】
2010044355.tif 000023
【０１１０】
面積率が３０％未満の場合、前記光学機能部材４と光拡散層１のパラメータ条件によらず環境試験で未接合部分の反りの違いを吸収できず光学シートとして大きな反り量となった。
面積率が３０％以上の場合、反りは、１００％接合の場合と同じ傾向であり小さな反り量となった。
【０１１１】
以上の説明では、本発明に係る光学シートを直下型のバックライトユニットに適用した例を説明したが、これに限定されない。図３に示すように、導光板４７を設けたサイドエッジ型のバックライトユニットにも、本発明に係る光学シートを適用することができる。
【０１１２】
本発明の光学シートは、信頼性が高く、高温および低温のいずれにおいても挙動が安定である。本発明の光学シートは、バックライトの輝度向上に用いる用途以外にも、ＬＣＤ、ＥＬ、ＰＤＰなどディスプレイの視野角コントロールフィルムや、コントラスト向上フィルム、太陽電池用の光制御フィルム、投射スクリーンなどに用いることもできる。
【０１１３】
本発明の光学シートは、光源として冷陰極蛍光ランプを用いる場合はもちろん、光源としてＬＥＤ、ＥＬ、半導体レーザーなどを用いたディスプレイに用いることもできる。
【０１１４】
図４にＥＬ光源４９を用いたディスプレイを示す。図５（ａ）および（ｂ）にＬＥＤ光源５３を用いたディスプレイを示す。図５（ａ）のディスプレイは、赤色、緑色、青色のＬＥＤのアレイを使用し、導光板などで赤色、緑色、青色のＬＥＤのアレイからの光を混ぜ合わせ白色光として均一に出射する。図５（ｂ）のディスプレイは、拡散板などを用いた赤色、緑色、青色のＬＥＤのアレイからの光を混ぜ合わせ白色光として均一に出射する。
【符号の説明】
【０１１５】
１…光拡散層、１Ｒ…透明樹脂、１Ｐ…粒子、２…空隙、３…固定要素、４…光学機能部材、４Ａ…光透過性基材、４Ｂ…レンズアレイ部、５…レンズ部、７…微粒子、３１、３３、７１、７３…偏光板、３２、７２…液晶パネル、３５…液晶層、３９…光学シート、４１、５１、７６…光源、４３…ランプハウス、４４…バックライトユニット、４５…光反射板、４７、７９…導光板、４９…ＥＬ光源、５３…ＬＥＤ光源、７８、８２…拡散フィルム、７４、７５…プリズム、７７…反射フィルム、８５…拡散フィルム、８６…輝度強調フィルム（ＢＥＦ）。
【図１】
2010044355.tif 000027
【図２】
2010044355.tif 000028
【図３】
2010044355.tif 000029
【図４】
2010044355.tif 000030
【図５】
2010044355.tif 000031
【図６】
2010044355.tif 000032
【図７】
2010044355.tif 000033
【図８】
2010044355.tif 000034
【図９】
2010044355.tif 000035
【図１０】
2010044355.tif 000036
【図１１】
2010044355.tif 000037
【図１２】
2010044355.tif 000038
【図１３】
2010044355.tif 000039
【図１４】
2010044355.tif 000040
【図１５】
2010044355.tif 000041
【図１６】
2010044355.tif 000042
【図１７】
2010044355.tif 000043
【図１８】
2010044355.tif 000044
【図１９】
2010044355.tif 000045
【図２０】
2010044355.tif 000046