(57)【要約】【課題】光の利用効率が高く、サイドローブが発生せず、所望の配光分布が得られ、また光源をエリア分割駆動した際に、明暗の境界や光漏れが発生しないマイクロレンズシートを提供し、さらにこのマイクロレンズシートを用いた輝度向上効果の大きいバックライト、及びディスプレイ装置を提供する。【解決手段】透明基材上に透明樹脂組成物の硬化物からなる光学素子を有する光制御シートにおいて、頂部が球面の一部をなし、底部の最長部の長さＬが５μｍ〜１００μｍ、高さが５μｍ〜１００μｍである錐状の凸部、あるいは凹部が無数に配列して形成された凹凸部を有しており、前記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０．０１〜０．６である、光の出射方向、範囲、色、輝度分布の何れか１つを少なくとも制御する複数の光学素子を配列していることを特徴とする光制御シート。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材上に
透明樹脂組成物の硬化物からなる光学素子を有する光制御シートにおいて、
頂部が球面の一部をなし、底部の最長部の長さＬが５μｍ〜１００μｍ、高さが５μｍ〜１００μｍである錐状の凸部、あるいは凹部が無数に配列して形成された凹凸部を有しており、前記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０．０１〜０．６である、光の出射方向、範囲、色、輝度分布の何れか１つを少なくとも制御する複数の光学素子を配列していることを特徴とする光制御シート。
【請求項２】
前記光学素子同士の距離が、３μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光制御シート。
【請求項３】
複数の前記光学素子がランダムに配列していることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の光制御シート。
【請求項４】
前記光学素子の前記底部が多角形で、かつ、凸部湾曲した多角レンズ部が隙間無く密に配置されている請求項１に記載の光制御シート。
【請求項５】
前記光学素子の開口部が多角形で、かつ、凹状に湾曲した多角凹レンズ部が隙間無く形成されてい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】
前記光学素子の左右方向の光拡散能と前後方向の光拡散能とが異なる異方性を有する請求項１乃至５に記載の光制御シート。
【請求項７】
前記光学素子が略円錐形状のマイクロレンズからなることを特徴とする請求項１乃至４、及び請求項６に記載の光制御シート。
【請求項８】
前記マイクロレンズの前記底面が略楕円面の部分的形状を有する請求項７に記載の光制御シート。
【請求項９】
前記マイクロレンズの表面粗さ（Ｒａ）が、０・０１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の光制御シート。
【請求項１０】
前記マイクロレンズの内部に前記マイクロレンズを構成する前記透明樹脂とは異なる屈折率を有する拡散剤が含有されていることを特徴とする請求項７に記載の光制御シート。
【請求項１１】
重畳される複数の請求項１乃至１０に記載の光制御シートを備えており、前記光制御シートが、一方の面に複数の光学素子アレイ表面を有する光制御シートユニット。
【請求項１２】
光源と、
前記光源から出光した光を投光面から面状に投光する手段と、前記投光面側に配置された請求項１乃至１０に記載の前記光制御シート、あるいは請求項１１に記載の前記光制御シートユニット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１３】
請求項１２に記載の前記バックライトユニットと、
前記バックライトユニットの出光面側に配置された表示部とを備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズシート、該マイクロレンズシートを使用するバックライトユニット、該バックライトユニットを有するディスプレイ装置に関する。
【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、たとえばＯＡ分野でカラーノート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（ＣＣＦＬ）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１６に示すものが一般に知られている。図１６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１７に示すように、光利用効率を向上させ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１６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１７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などの表示装置が用いられている。
【００１０】
直下型方式の液晶表示装置としては、図１８に例示する装置が一般的に知られている。図１８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】
輝度を増大させるために、図１９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２０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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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２１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２１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を設置する必要がある。この拡散フィルムには、プリズムシート側の面に、プリズムシートを保護するための保護層を設ける。
【００１８】
上述のように、一般的にはＢＥＦを用いた光学シートを複数枚重ね合わせて用いている。しかし、光学シートの枚数が多いと、コストが上昇し、ディスプレイの組立作業が煩雑になり、光学シートの間のゴミの影響により小型化や薄型化の妨げになるなどの問題が生じる。
【００１９】
また、液晶表示装置に対する市場ニーズとして、表示品位を保ちつつ、低消費電力化、低価格化、資源の使用量削減による環境負荷の低減が強く要請されている。しかも、カラー液晶表示装置の液晶パネルのパネル透過率は、モノクロ液晶表示装置に比べ格段に低く、装置自体の低消費電力を得るためにバックライトユニットの輝度向上を図ることが必須となっている。
【００２０】
また光源をエリアごとにエリア分割駆動することで、明るい画像を表示する場所の光源を発光し、暗い画像を表示する場所の光源を消灯、または発光量を小さくすることで、明暗の差が大きくなりコントラストを大きくすることが可能である。さらに、発光する色の調整が可能な光源を使用すれば、発光する光の色を調整し、ディスプレイ装置の表示可能色範囲が拡大するため、表示画像の品質を向上することができる。
さらに、上述のように不要な光源を消灯、または発光量を小さくすることで、光源の駆動電力を低減することが可能となるため、バックライトユニット、およびディスプレイ装置の消費電力を小さくすることが可能となる。
【００２１】
しかし、光源のエリア分割駆動をおこなった場合、点灯している光源と、消灯している光源が隣接する。従来の光学部材では、点灯している光源と、消灯している光源間に発生する明暗の境界が視認される課題があった。また、点灯している光源の光が、消灯している光源の表示部に入射する（光漏れ）ことで、本来は暗く表示される画像が、明るく表示されてしまう課題があった。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
低消費電力化および低価格化のためには、部品点数を減らすことが考えられる。しかし、従来のプリズムレンズを用いた場合にはサイドローブの影響を低減するために、レンズシートと液晶パネルとの間に拡散フィルムを設ける必要があり、光のロス、コストアップ、環境負荷の増加の原因となっている。このように、従来は、上述した全ての要求を十分に満たすことは実現できていなかった。
また従来のプリズムレンズでは、光源のエリア分割駆動を実施した場合、上述の明暗の境界や、光漏れが発生し、全ての要求を十分に満たすことは実現できていなかった。
【００２３】
本発明の目的は、光の利用効率が高く、サイドローブが発生せず、所望の配光分布が得られ、また光源をエリア分割駆動した際に、明暗の境界や光漏れが発生しないマイクロレンズシートを提供し、さらにこのマイクロレンズシートを用いた輝度向上効果の大きいバックライト、及びディスプレイ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
請求項１の発明は、透明基材上に
透明樹脂組成物の硬化物からなる光学素子を有する光制御シートにおいて、
頂部が球面の一部をなし、底部の最長部の長さＬが５μｍ〜１００μｍ、高さが５μｍ〜１００μｍである錐状の凸部、あるいは凹部が無数に配列して形成された凹凸部を有しており、前記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０．０１〜０．６である、光の出射方向、範囲、色、輝度分布の何れか１つを少なくとも制御する複数の光学素子を配列していることを特徴とする光制御シートである。
請求項２の発明は、前記光学素子同士の距離が、３μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光制御シートである。
請求項３の発明は、複数の前記光学素子がランダムに配列していることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の光制御シートである。
請求項４の発明は、前記光学素子の前記底部が多角形で、かつ、凸部湾曲した多角レンズ部が隙間無く密に配置されている請求項１に記載の光制御シートである。
請求項５の発明は、前記光学素子の開口部が多角形で、かつ、凹状に湾曲した多角凹レンズ部が隙間無く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学シートである。
請求項６の発明は、前記光学素子の左右方向の光拡散能と前後方向の光拡散能とが異なる異方性を有する請求項１乃至５に記載の光制御シートである。
請求項７の発明は、前記光学素子が略円錐形状のマイクロレンズからなることを特徴とする請求項１乃至４、及び請求項６に記載の光制御シートである。
請求項８の発明は、前記マイクロレンズの前記底面が略楕円面の部分的形状を有する請求項７に記載の光制御シートである。
請求項９の発明は、前記マイクロレンズの表面粗さ（Ｒａ）が、０・０１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の光制御シートである。
請求項１０の発明は、前記マイクロレンズの内部に前記マイクロレンズを構成する前記透明樹脂とは異なる屈折率を有する拡散剤が含有されていることを特徴とする請求項７に記載の光制御シートである。
請求項１１の発明は、重畳される複数の請求項１乃至１０に記載の光制御シートを備えており、前記光制御シートが、一方の面に複数の光学素子アレイ表面を有する光制御シートユニットである。
請求項１２の発明は、光源と、
前記光源から出光した光を投光面から面状に投光する手段と、前記投光面側に配置された請求項１乃至１０に記載の前記光制御シート、あるいは請求項１１に記載の前記光制御シートユニットとを備えたことを特徴とするバックライトユニットである。
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の前記バックライトユニットと、
前記バックライトユニットの出光面側に配置された表示部とを備えたことを特徴とするディスプレイ装置である。
【発明の効果】
【００２５】
上述の手段を講じることにより、光の利用効率が高く、サイドローブが発生せず、所望の配光分布が得られ、また光源をエリア分割駆動した際に、明暗の境界や光漏れが発生しないマイクロレンズシートを得ることができ、また、このマイクロレンズシートを用いた輝度向上効果の大きいバックライト、及びディスプレイ装置を得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１に示す本発明の実施の一形態にかかるディスプレイ装置２７は、観察者側Ｆへ光を照射するバックライトユニット１３の上に、表示部２１を重ねて設けた構成の液晶表示装置である。バックライトユニット１３からの光を表示部２１から観察者側Ｆに向けて画像信号によって表示制御された表示光を出射することで、平面状の画像を表示するものである。
尚、以下では、図１の上方向を観察者側Ｆとし、下方向を背面側と称する。
【００２７】
また、ディスプレイ装置２７は、表示部２１を備える液晶表示装置としているが、少なくともバックライトユニット１３を含んだ構成であれば、投射型スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ等のように、バックライトユニット１３からの光を表示光として画像表示を行う表示部の種類は問わない。
【００２８】
光源４１は、表示部２１の画像表示に用いる光を供給するものである。
【００２９】
ここで、本願発明に用いられる光源４１としては、以下のようなものが挙げられる。
光源４１は線光源であり、細径の棒状の冷陰極管が、液晶表示パネルを照明するために用いられる。ここでは、光源４１として冷陰極管を用いたが、本発明はこれに限定されず、線光源であれば、どのようなものでもよい。
光源４１としては、例えば、通常の蛍光管、冷陰極管、熱陰極管、外部電極管、水銀レス希ガス蛍光ランプ、列状に配置された発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）、半導体レーザ等の光源を用いることができ、特に、冷陰極管、外部電極管又、列状に配列された発光ダイオードが好ましい。
また、導光板の平行溝と同等の長さを有する円柱状または角柱状の透明な導光体を用い、その導光体の上面および底面にＬＥＤを配置したＬＥＤ光源を光源の代わりに用いても良い。このようなＬＥＤ光源は、導光体の上面および底面からＬＥＤの光を入射して導光体の側面からＬＥＤの光を出射することができる。
【００３０】
本発明において、隣接する線光源の中心間の距離は、１５ｍｍ〜１５０ｍｍであることが好ましく、２０ｍｍ〜６０ｍｍであることがより好ましい。上述の距離を上記範囲とすることにより、直下型バックライト装置１３の消費電力を低減できるとともに、当該バックライト装置１３の組み立てが容易になり、かつ発光面の輝度むらを抑えることができる。
以上のような態様において、隣接する線光源の中心間の距離は、すべての箇所で均一となっていてもよいし、部分的に変化していてもよい。ここで部分的に変化する場合とは、例えば、直下型バックライト装置の中央部分において点光源間の間隔が狭まるような場合などである。
【００３１】
線光源と拡散板２５は、拡散板２５の入射面と線光源の中心位置との最短距離の寸法が、２ｍｍ〜３０ｍｍ以下となるように設置する。拡散板２５の入射面と線光源の中心位置との最短距離の寸法は、５ｍｍ〜２５ｍｍであることがさらに好ましい。
【００３２】
線光源は、エリアごとにエリア分割駆動を行うことが好ましい。
エリア分割駆動を実施することで、明るい画像を表示する場所の線光源を発光し、暗い画像を表示する場所の線光源を消灯、または発光量を小さくすることで、明暗の差が大きくなりコントラストを大きくすることが可能である。
さらに、上述のように不要な線光源を消灯、または発光量を小さくすることで、線光源の駆動電力を低減することが可能となるため、バックライトユニット、およびディスプレイ装置の消費電力を小さくすることが可能となる。
【００３３】
光源４１が線光源である場合において、その線光源の本数は、特に限定されない。例えば、本発明の直下型バックライト装置１３を３２インチの液晶表示装置に用いる場合には、線光源の本数としては、例えば、１６本、１４本、１２本、８本等の偶数本や、奇数本とすることができる。
【００３４】
また光源４１は、線光源に限らず点光源でもよく、特に水銀を用いない材料構成であり、また発光効率が良いＬＥＤが好ましい。
【００３５】
図２（ａ）は、携帯電話などのモバイル機器に用いられる、青色に発光する青色ＬＥＤ素子５０を、ＬＥＤ用レンズ５３内部に塗工された黄色に発光する蛍光体５１で覆い、擬似白色に発光する方式の白色ＬＥＤ４６である。
この方式では単色のＬＥＤ素子の表面、例えば、封止ガラスの上に蛍光体を塗ったり、覆うだけで擬似白色発光が実現できるので簡便な製法で作製することができる。
また本発明に用いる光源４１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。これにより更に発光の色調を広げることが可能となる。
【００３６】
次に、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＬＥＤ用レンズ５３にプリズム形状を付加したものである。プリズムを用いることにより、白色ＬＥＤ４６から出射される光の配光分布を調整することができる。
【００３７】
図２（ｃ）は、擬似白色発光するＬＥＤの他の方式として、単色に発光するＬＥＤ素子（赤色ＬＥＤ素子４８、緑色ＬＥＤ素子４９、青色ＬＥＤ素子５０）を組み合わせて、擬似白色に発光する方式である。この場合、上述のような図２（ａ）の場合と比較して、蛍光体５１がＬＥＤ素子からの発熱で劣化する問題を回避でき、また各ＬＥＤ素子の光量を調節することで任意の色彩を得ることができる。
【００３８】
図３は、単色に発光する単色ＬＥＤ（赤色ＬＥＤ５４、緑色ＬＥＤ５５、青色ＬＥＤ５６）を組み合わせて点光源ユニットとして構成したものである。この場合、図３（ｂ）のように赤色ＬＥＤ５４、緑色ＬＥＤ５５、青色ＬＥＤ５６を一個ずつ組み合わせて点光源ユニットとして構成してもよいし、図３（ｃ）のように、光出力が弱い色（例えば、緑色ＬＥＤ５５）を複数個配置して点光源ユニット５２として構成してもよい。
上述の点光源ユニット５２を形成することで、各色のＬＥＤを時分割で発色させるフィールドシーケンシャル法を用いてカラー表示させる構成にすることも可能である。
上述の点光源ユニット５２を形成する場合、ＬＥＤの数は限定されない。また上述の点光源ユニット５２を配置する場合、隣接する点光源ユニット同士では、隣接するＬＥＤの発光する色は異なることが好ましい。その理由は、隣接するＬＥＤの発光する色を同じにした場合、隣接するＬＥＤの発光する色の強度が強くなり、観察者側Ｆから色ムラとして視認されるためである。
【００３９】
また点光源としては上述のＬＥＤに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、単色の半導体レーザー（赤色半導体レーザー５７、緑色半導体レーザー５８、青色半導体レーザー５９）の光を、ファイバ６０に通して混色し、半導体レーザー用レンズ６１から出射してもよい。他にも通常の蛍光ランプ、ハロゲンランプであってもよい。
【００４０】
上述の各点光源を組み合わせて点光源ユニット５２を構成してもよい。例えば、白色ＬＥＤと、単色ＬＥＤである赤色ＬＥＤとを組み合わせて点光源ユニットを構成してもよい。上述の構成では、赤色ＬＥＤの赤色光を発光することにより、白色ＬＥＤの白色光に赤色を補色することが可能となる。そのため、色再現性の向上が可能となる。
【００４１】
また上述の点光源４１ｂおよび、点光源ユニット５２を場所ごとにエリア分割駆動してもよい。
場所ごとにエリア分割駆動することで、明るい画像を表示する場所の点光源４１ｂおよび、点光源ユニット５２を発光し、暗い画像を表示する場所の点光源４１ｂおよび、点光源ユニット５２を消灯、または発光量を小さくすることで、明暗の差が大きくなりコントラストを大きくすることが可能である。
さらに、上述のように不要な点光源４１ｂおよび、点光源ユニット５２を消灯、または発光量を小さくすることで、点光源４１ｂおよび、点光源ユニット５２の駆動電力を低減することが可能となるため、バックライトユニット１３、およびディスプレイ装置２７の消費電力を小さくすることが可能となる。
【００４２】
次に、複数の点光源の配置の態様について説明する。
図５は、複数の点光源４１ｂ、あるいは点光源ユニット５２の配置態様を模式的に示す平面図である。図５（ａ）に示すように、複数の点光源４１ｂ、あるいは点光源ユニット５２を配置する第１の態様としては、直下型バックライト装置の縦方向および横方向に沿って、所定の間隔で配置した構成とすることができる。また、図５（ｂ）に示すように、第２の態様としては、図５（ａ）における点光源４１ｂ、あるいは点光源ユニット５２のＣ１〜Ｃ４を取り除いたような構成、すなわち、四角形の四頂点のそれぞれに点光源４１ｂ、あるいは点光源ユニット５２を配置し、さらに、この矩形の対角線の交点に点光源４１ｂ、あるいは点光源ユニット５２を配置したような構成とすることができる。さらに、図５（ｃ）に示すように、第３の態様としては、正六角形が連続して形成されたハニカム構造の各頂点に点光源４１ｂ、あるいは点光源ユニット５２をそれぞれ配置したような構成とすることができる。あるいは、図５（ｄ）に示すように点光源４１ｂ、あるいは点光源ユニット５２を線状に配置したような構成とすることができる。
【００４３】
以上のような態様において、点光源４１ｂ、あるいは点光源ユニット５２間の距離は、すべての箇所で均一となっていてもよいし、部分的に変化していてもよい。部分的に変化する場合とは、例えば、直下型バックライト装置の中央箇所などにおいて点光源間の間隔が狭まるような場合などである。
【００４４】
本発明において、隣接する点光源ユニットの中心間の距離は、１５ｍｍ〜１５０ｍｍであることが好ましく、２０ｍｍ〜６０ｍｍであることがより好ましい。上述の距離を上記範囲とすることにより、直下型バックライト装置の消費電力を低減できるとともに、当該装置の組み立てが容易になり、かつ発光面の輝度むらを抑えることができる。
【００４５】
点光源４１ｂ、あるいは点光源ユニット５２の中心位置と拡散板の入射面との最短距離の寸法は、直下型バックライト装置の厚みと輝度の均一度を考慮して設計すればよいが、１ｍｍ〜３０ｍｍであることが好ましく、３ｍｍ〜２５ｍｍであることがより好ましい。点光源４１ｂ、あるいは点光源ユニット５２の中心位置と拡散板の入射面との最短距離の寸法を上述の範囲とすることにより、輝度むらを低減でき、かつ点光源の発光効率の低下を防ぐことができる。あわせて、バックライトユニット１３全体の厚さを薄くできる。
【００４６】
また、光源４１から発光した光の一部は、光源４１の背面側に設置された反射板４３に入射し反射される。
反射板４３は、光源４１からの光を反射することができるのであれば、どのような材料で形成してもよく、例えばＰＥＴやＰＰ（ポリプロピレン）等にフィラーや空気を混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により形成することができる。
【００４７】
光源４１から発光した光の一部と、反射板４３で反射された光は、拡散板２５の入射面に入射する。
拡散板２５に入射した光は、拡散板２５の入射面の凹凸構造や拡散板２５内部の拡散領域と透明樹脂との屈折率差や拡散板２５の出射面の凹凸構造により拡散される。
【００４８】
拡散板２５は、透明樹脂に光拡散領域が分散されて形成されている。
前記透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、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、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、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いることができる。
【００４９】
前記光拡散領域は、光拡散粒子からなることが好ましい。好適な拡散性能を容易に得ることができるためである。
前記光拡散粒子としては、無機酸化物または樹脂からなる透明粒子を用いることができる。無機酸化物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナなどを用いることができる。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−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）、及びＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）等のフッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などを用いることができる。
また、先に記載した透明粒子から２種類以上の透明粒子を組み合わせて使用してもよい。さらにまた、透明粒子の大きさ、形状は、特に規定されない。
【００５０】
前記光拡散領域として前記光拡散粒子を用いた場合には、拡散板２５の厚さが０．１〜５ｍｍであることが好ましい。
拡散板２５の厚みが０．１〜５ｍｍである場合には、最適な拡散性能と輝度を得ることができる。逆に、０．１ｍｍ未満の場合には、拡散性能が足りず、５ｍｍを超える場合には、樹脂量が多いため吸収による輝度低下が生じる。
【００５１】
なお、前記透明樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合には、前記光拡散領域として気泡を用いてもよい。熱可塑性樹脂の内部に形成された気泡の内部表面が光の乱反射を生じさせ、光拡散粒子を分散させた場合と同等以上の光拡散機能を発現させることができる。そのため、拡散板２５の膜厚をより薄くすることが可能となる。
このような拡散板２５として、白色ＰＥＴや白色ＰＰなどを挙げることができる。白色ＰＥＴは、ＰＥＴと相溶性のない樹脂や酸化チタン（ＴｉＯ２）、硫酸化バリウム（ＢａＳＯ４）のようなフィラーをＰＥＴに分散させた後、該ＰＥＴを２軸延伸法で延伸することにより、該フィラーの周りに気泡を発生させて形成する。
【００５２】
なお、熱可塑性樹脂からなる拡散板２５は、少なくとも１軸方向に延伸されてなればよい。少なくとも１軸方向に延伸されれば、フィラーの周りに気泡を発生させることができるためである。
【００５３】
前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２、６−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノール共重合ポリエステル樹脂、イソフタル酸共重合ポリエステル樹脂、スピログリコール共重合ポリエステル樹脂、フルオレン共重合ポリエステル樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、脂環式オレフィン共重合樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、シクロオレフィンポリマー，アクリロニトリルポリスチレン共重合体およびこれらを成分とする共重合体、またはこれら樹脂の混合物などを用いることができ、特に制限されることはない。
【００５４】
前記光拡散領域として気泡を用いた場合には、拡散板２５の厚さが２５〜５００μｍであることが好ましい。
拡散板２５の厚さが２５μｍ未満の場合には、シートのこしが不足し、製造工程やディスプレイ内でしわを発生しやすくなるので好ましくない。また、拡散板２５の厚さが５００μｍを超える場合には、光学性能に格別問題はないが、剛性が増すためロール状に加工しづらく、またスリットができないなど、従来の拡散板と比較して得られる薄さのメリットが少なくなるので好ましくない。
【００５５】
さらに拡散板２５の表面には凹凸形状（図示せず）を形成してもよい。この凹凸形状により拡散板２５から出射する光を拡散して、光の均一性をより向上させることができる。
この場合、凹凸形状は中心線平均粗さＲａが３μｍ〜１，０００μｍであるプリズム形状、またはレンズ形状が好ましい。凹凸形状がプリズム形状の場合、プリズム形状は多角形が好ましく、そのプリズム頂角は４０度〜１７０度、プリズムのピッチは２０μｍ〜７００μｍが好ましい。
またプリズム形状は角錐形状、角錐台形状でもよい。また上述の凹凸形状は、凹凸形状に入射する光の照度または輝度に対応して形状を変化させてもよく、例えば、凹凸形状に入射する光の照度または輝度が大きい領域では、上述のプリズム頂角を小さくしてもよい。
また凹凸形状は、梨地状などのマット面に形成してもよい。
さらに、この場合の拡散板２５の全光線透過率は４０％以上９８％以下、ヘイズは２０％〜１００％、吸水率は０．２５％以下が好ましい。
全光線透過率が４０％未満の場合、拡散板２５を透過する光量が少ないため、光のロスが大きくなり、暗くなる問題が生じる。
ヘイズが２０％未満の場合、拡散板２５の拡散性能が不足してしまうため、光の均一化が不十分となり明るさムラが発生する問題が生じる。
吸水率が０．２５％を超える場合、拡散板２５が外気から水分を吸収することによる反りが発生する問題が生じる。
【００５６】
上述の拡散板２５は、公知の技術である共押出成型法、射出成形法、熱プレス法、注形重合法等を用いて製造することができる。
【００５７】
なお、拡散板２５に凹凸形状をつける方法としては、上述の共押出形成法、射出成形法で拡散板２５を形成中に、凹凸形状を賦型するための金型に圧力をかけて密着させ、凹凸形状を転写することができる。
【００５８】
あるいは、拡散板２５の入射面、あるいは射出面に、ＵＶ硬化樹脂などのような放射線硬化樹脂を用いて成形することもできる。たとえば、共押出法により拡散板２５を板状部材として成形した後に、拡散板２５の入射面、あるいは射出面に凹凸形状をＵＶ成形して形成することができる。
【００５９】
また凹凸形状を形成したフィルムを別体として形成して、接着材又は粘着材からなる接合層を介して、凹凸形状を形成したフィルムと凹凸形状のない拡散板２５を張り合わせて形成してもよい。
【００６０】
上述の凹凸形状を形成したフィルムの製造方法は、透光性フィルム上にＵＶや放射線硬化樹脂（ＵＶや放射線で硬化する材料を含む樹脂であれば特に種類は限定しない）を用いて凹凸形状を成形したものであってもよい。ここで透光性フィルムとしては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ベンジルメタクリレートやＭＳ樹脂、その他のアクリル系樹脂、あるいはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等の光学的に透明な部材を使用するのが好ましい。
またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、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）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）等を用いて、当該技術分野では良く知られている押出成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成してもよい。
【００６１】
拡散板２５から出射された拡散光は、光制御シート１の入射面１７ａに入射する。
光制御シート１は、拡散板２５から出射した拡散光を光制御シート１の出射面から出射する際に、光の出射方向、範囲、色、輝度分布の何れか１つを少なくとも制御するものである。
【００６２】
本発明の光制御シート１の概略図を、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す。
本発明の光制御シート１は、光透過基材１７上に、光学素子３を形成した構造を有する。
光学素子３の形状は、略円錐形状であり、また円錐頂部は球面の一部をなす。
ここで、光学素子３の底部の最長部の長さをＬ、頂部に形成する球面の曲率半径をｒ、高さをＨ、傾斜角をθとする。
【００６３】
光学素子３の形状が、略円錐形状であることで、光制御シート１の面方向における全方向にて拡散板２５からの光を集光することが可能となる。
従来の断面三角形状のプリズムがストライプ状に形成されているプリズムシートでは、三角形状のプリズム構造にて、光を集光する。そのため、断面が三角形状でない方向、例えば、ストライプと同一の方向では、光を集光しない。
本発明のように、光学素子３の形状が、略円錐形状とした場合には、全方向にて断面構造が略三角形状となるため、光の集光しない方向が発生せずに、効率的に集光することが可能となる。
【００６４】
本発明の光制御シート１の光学的作用について図７を用いて説明する。
入射面１７ａから入射した光線Ｊ１〜Ｊ２は、空気と光透過基材１７との屈折率差により偏向されて光制御シート１へ入射する。そして単位レンズにより空気層と単位レンズとの屈折率差により屈折（光線Ｊ１）又は反射（光線Ｊ２）され偏向されることで、画面正面方向への光量を増やす。ここで画面正面方向へと集光するために重要な点は、空気と光制御シート１との屈折率差により入射光が偏向されることが挙げられる。これにより、例えば光制御シート１の屈折率が一般的な樹脂材料値として１．５としたとき、１８０度方向に広がる拡散光が、約９０度範囲に偏向される。この９０度範囲に偏向された光が光学素子３により更に偏向され、正面方向へと集光する。
【００６５】
光学素子３の円錐頂部が球面の一部をなすことで、図８に示すように＋６０°以上及び−６０°以下に出るサイドローブを低減することが可能となる。
ここで、図８に傾斜角４５度で頂部に球面を有しない円錐形状の光学素子３と、傾斜角４５度で頂部にｒ／Ｌが０．６となる球面を有する円錐形状の光学素子３の視野角分布を示す。
頂部に球面を有しない円錐形状では、０度に最大ピークを持つが、サイドローブが生じ、６０度付近に谷間Ｖａが生じる。サイドローブはディスプレイ装置２７としては不要な方向への射出光であるが、サイドローブ自体がディスプレイ装置２７を観察する上で問題となるのではなく、０度のメインピークとサイドローブとの谷間Ｖａの輝度が低いことが問題となる。谷間Ｖａの角度からディスプレイ装置２７を観察すると、表示部２１の画面が暗くなってしまうためである。従って、サイドローブを低減させてもこの谷間Ｖａの輝度が低すぎる場合、ディスプレイ装置２７として望ましくない。
サイドローブとなる光制御シート１の出射光は頂点近傍から出射される光であり、円錐頂部が球面の一部をなすことで頂点近傍からのサイドローブを低減することが可能となる。
【００６６】
略円錐形状である光学素子３は、底部の最長部の長さＬが５μｍ〜１００μｍ、高さＨが５μｍ〜１００μｍの範囲内であり、かつ頂部に形成される球面の曲率半径ｒの前記Ｌに対する比ｒ／Ｌが０．０１〜０．６であることが好ましい。
底部の最長部の長さＬが５μｍ未満の場合、光の回折現象の影響が大きくなり、色分散が発生してしまい、観察者側Ｆより色ムラとして視認されてしまう問題が生じる。
また底部の最長部の長さＬが１００μｍを超える場合、光学素子３が大きいため、観察者側Ｆより視認されてしまうという問題が生じるため好ましくない。最長部の長さＬを２０μｍ以下にすると、光制御シート１から観察者側にヘイズがほぼ０であるクリアな部材を使用した場合でも、観察者側から視認されず、より好ましい。
次に高さＨが５μｍ未満の場合、光学素子３の形状を十分な精度で成形することが出来なくなるため好ましくない。
また高さＨが１００μｍを超える場合、高さＨが高いため光学素子３を形成することが困難となるため好ましくない。これは、光学素子３を金型に各種樹脂を充填して硬化させる方法で形成する製造方法において、高さＨが１００μｍを超える場合、金型の奥に各種樹脂が充填しなくなるため、光学素子３の頂部の形状が歪になってしまうためである。
ｒ／Ｌが０．０１未満の場合、円錐頂部球面の曲率が小さいため、サイドローブ低減効果が不足しているので、サイドローブが発生する問題が生じる。
ｒ／Ｌが０．６を超える場合、円錐頂部球面の曲率が大きいため、正面方向（出射角度０度方向）の光の低下が大きくなるため、好ましくない。
【００６７】
また上述の曲率の範囲にすることで、光源４１に、点光源４１ｂおよび、点光源ユニット５２を使用し、場所ごとに明るさのエリア分割駆動をした場合に適している。
図９に示すように、点光源４１ｂおよび、点光源ユニット５２をエリア分割駆動した場合、点灯する点光源４１ｃと、点灯しない点光源４１ｄが隣接する状態が発生する。点光源４１ｃと、点光源４１ｄの中間にある光学素子３には、光制御シート１の入射面１７ａに斜め方向に入射する（光線Ｊ３）。
図９（ａ）のように、ｒ／Ｌが０．０５未満の場合、光学素子３の円錐頂部球面の曲率が小さいため、光線Ｊ３は観察者側Ｆに偏向されるか、あるいは、横方向から出射される光（サイドローブ）となる。この場合、正面から観察した場合、明領域と、暗領域が形成される。ちなみに、横方向から出射される光は、正面から観察した場合、明るさ向上には寄与しない。このように明領域と、暗領域との間に、中間領域が形成されない場合、点光源４１ｃと、点光源４１ｄの境界が観察者側から視認されてしまう。点光源４１ｂの設置可能な数は、発熱の問題、コストの問題、消費電力の問題、点光源サイズの問題から、表示部の画素数より多く設置することは困難であるため、エリア分割駆動の解像度は、表示部の解像度よりも小さくなる。そのため、点光源４１ｃと、点光源４１ｄによって発生する明暗の境界が観察者側から視認されてしまうと、表示部で表示される画像では存在しない、明暗の境界が発生する場合が生じ、表示品質が損なわれる課題が生じる。
図９（ｂ）のように、ｒ／Ｌが０．５以上０．６以内の場合、光学素子３の円錐頂部球面に曲率を有するため、光線Ｊ３は観察者側Ｆから、ある一定値の角度範囲で偏向され、明領域と、中間領域と、暗領域とが形成される。このように中間領域が形成されることで、点光源４１ｃと、点光源４１ｄの境界が観察者側から視認されることを防ぐことが可能となる。
図９（ｃ）のように、ｒ／Ｌが０．６を超える場合、円錐頂部球面の曲率が大きいため、中間領域の範囲が大きくなる。このように中間領域が過度に大きくなると、正面から観察した場合、点灯していない点光源４１ｄ上も明るく視認されてしまうため、表示部で表示される画像では暗い画像が明るく表示されてしまう課題が発生してしまう。以降、この現象をエリア分割駆動の明るさ漏れと呼ぶ。
上述の理由により、光源４１として、点光源を使用して、明るさのエリア分割駆動を行う場合は、ｒ／Ｌが０．０５〜０．６であることが好ましい。
【００６８】
また点光源に、図２（ｃ）に示す、単色に発光するＬＥＤ素子（赤色ＬＥＤ素子４８、緑色ＬＥＤ素子４９、青色ＬＥＤ素子５０）を組み合わせて、擬似白色に発光する白色ＬＥＤ、あるいは図３に示す、単色に発光する単色ＬＥＤ（赤色ＬＥＤ５４、緑色ＬＥＤ５５、青色ＬＥＤ５６）を組み合わせた点光源ユニットを使用した場合、エリア分割駆動にて明るさだけでなく、色を制御することが可能となるため、ディスプレイ装置の色表示領域を拡大することが可能となる。
この場合、図１０に示すように、点光源４１ｂおよび、点光源ユニット５２をエリア分割駆動した場合、色調の異なる点光源４１ｅ、点光源４１ｆが隣接する状態が発生する。点光源４１ｅと、点光源４１ｆの中間にある光学素子３には、光制御シート１の入射面１７ａに斜め方向に入射する（光線Ｊ３）。
図１０（ａ）のように、ｒ／Ｌが０．４未満の場合、光学素子３の円錐頂部球面の曲率が小さいため、光線Ｊ３は観察者側Ｆに偏向されるか、あるいは、横方向から出射される光（サイドローブ）となる。この場合、正面から観察した場合、色領域１と、色領域２が形成される。ちなみに、横方向から出射される光は、正面から観察した場合、色領域形成には寄与しない。このように色領域１と、色領域２との間に、混色領域が形成されない場合、点光源４１ｅと、点光源４１ｆの境界が観察者側から視認されてしまう。点光源４１ｂの設置可能な数は、発熱の問題、コストの問題、消費電力の問題、点光源サイズの問題から、表示部の画素数より多く設置することは困難であるため、エリア分割駆動の解像度は、表示部の解像度よりも小さくなる。そのため、点光源４１ｅと、点光源４１ｆによって発生する色の境界が観察者側から視認されてしまうと、表示部で表示される画像では存在しない、色の境界が発生する場合が生じ、表示品質が損なわれる課題が生じる。
図１０（ｂ）のように、ｒ／Ｌが０．４以上０．６以内の場合、光学素子３の円錐頂部球面に曲率を有するため、光線Ｊ３は観察者側Ｆから、ある一定値の角度範囲で偏向され、色領域１と、混色領域と、色領域２とが形成される。このように混色領域が形成されることで、点光源４１ｅと、点光源４１ｆの境界が観察者側から視認されることを防ぐことが可能となる。
図１０（ｃ）のように、ｒ／Ｌが０．６を超える場合、円錐頂部球面の曲率が大きいため、混色領域の範囲が大きくなる。このように混色領域が過度に大きくなると、正面から観察した場合、混色領域が点光源４１ｆ上の大部分を覆ってしまい、表示部で表示される画像とは、異なる色の画像が表示されてしまう課題が発生してしまう。以降、この現象をエリア分割駆動の色漏れと呼ぶ。
上述の理由により、光源４１として、点光源を使用して、明るさのエリア分割駆動を行う場合は、ｒ／Ｌが０．４〜０．６であることが好ましい。
【００６９】
次に高輝度なディスプレイ装置２７を得るための該略円錐形状の傾斜角θは３０度〜６０度、更には４０度〜５０度の範囲であることが望ましい。
傾斜角θが３０度未満の場合は、略円錐形状の傾斜面での光の偏向作用が小さくなってしまうため、集光効率が低下してしまうため好ましくない。また傾斜角θが６０度を超える場合は、傾斜面で観察者側Ｆに向う光が、全反射される確率が過大になり、傾斜面を透過する光が少なくなるため、光制御シート１の透過光量が少なくなってしまうため好ましくない。傾斜角を４０度〜５０度の範囲にした場合、傾斜面の十分な偏向作用の発生、過大な全反射作用の防止が、可能となるため、非常に光の利用効率が大きい。
光学素子３の空気と接する表面を表面粗さ（算術平均表面粗さＲａ、ＪＩＳ  Ｂ０６０１  １９９４）が、０・０１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。空気と接する表面を粗すことにより、光が散乱し、光制御シート１の拡散機能を向上させることや、サイドローブの低減が可能となるからである。
【００７０】
表面粗さＲａが０・０１μｍ未満の場合、表面の微細構造により、光の回折現象の影響が大きくない、色ムラが発生するため、好ましくない。
表面粗さＲａが１０μｍを超える場合、表面粗さによる光の散乱効果が過大となるため、光制御シートの集光効果が小さくなってしまうため好ましくない。
【００７１】
光学素子３の内部に光学素子３を構成する透明樹脂とは異なる屈折率を有する拡散剤を混入してもよい。
光学素子３内部に拡散剤を混入することで、光が散乱し、光制御シート１の拡散機能を向上させることやサイドローブの低減、また点光源４１ｂをエリア分割駆動した場合の明暗境界発生の防止が可能となる。
【００７２】
特に図１１に示すように、光学素子３の頂部近傍に拡散層１８を形成する場合が好ましい。サイドローブは、主に光学素子３の頂部近傍から出射される。これは、光学素子３の頂部近傍以外から、サイドローブが出射されると、隣接する光学素子３に入射して主に背面側に戻されるためである。そのため、拡散層１８を光学素子３の頂部近傍に形成することで、頂部近傍以外から出射した光は不必要に拡散することがなく、頂部近傍から出射した光だけを拡散することができるので、光のロスがなく、効率良くサイドローブを防ぐことが可能とる。
【００７３】
このような拡散剤としては、無機酸化物または樹脂からなる透明粒子を用いることができる。無機酸化物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナなどを用いることができる。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−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）、及びＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）等のフッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などを用いることができる。
また、先に記載した透明粒子から２種類以上の透明粒子を組み合わせて使用してもよい。さらにまた、透明粒子の大きさ、形状は、特に規定されない。
なお、光学素子３の透明樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合には、拡散剤として気泡を用いてもよい。熱可塑性樹脂の内部に形成された気泡の内部表面が光の乱反射を生じさせ、光拡散粒子を分散させた場合と同等以上の光拡散機能を発現させることができる。
【００７４】
本発明における光制御シート１の光学素子３は、上記の形状に限定されるものではない。例えば、前記光学素子３が非対称である場合や、異なる形状（傾斜角、曲率、高さ、円錐頂部）の単位レンズが複数配列されてなる光制御シート１もあり得る。更には図１０に示されるように、底面が楕円である略楕円錐形状を用いる場合も、本発明の主旨を逸脱するものではない。
【００７５】
底面が楕円である略楕円錐形状を用いる場合、配光分布を光制御シートの面方向に対して均一でなく、任意に視野角を大きくしたり、小さくしたりすることが可能となる。
例えば、ディスプレイ装置２７の垂直方向に対しての視野角は小さく、水平方向の視野角を大きくしたい場合は、楕円の長軸をディスプレイ装置の水平方向に、楕円の短軸をディスプレイ装置の垂直方向にそれぞれ略一致させることで、所望の配光分布を得ることが可能となる。
この場合、図１２（ａ）に示すように各光学素子３の底面の楕円の長軸方向を略一致させてもよい。このようにすることで、各光学素子の配光分布を略一致することが可能となるため、正面方向の明るさを大きくすることが可能となる。
また図１２（ｂ）に示すように、各光学素子３の底面の楕円の長軸方向を不均一にしてもよい。このようにすることで、各光学素子３の配置による周期性がなくなるため、光制御シート１と表示部の画素とのモアレを低減することが可能となる。
【００７６】
光学素子３は、光学素子同士の距離Ｍを３μｍ以上３０μｍ以下にして、配置することが好ましい。
光学素子同士の距離Ｍが３μｍ未満の場合、平坦部で生じる微細構造による光の回折現象で色ムラが発生してしまうため、好ましくない。
光学素子同士の距離Ｍが３０μｍを越える場合、集光効果に付与しない光学素子３間の平坦部の面積が大きくなるため、光制御シート１の集光効果が低下するので好ましくない。
【００７７】
また、光学素子３は図１３に示すように、光学素子３間に隙間を有してランダムに配置してもよい。ランダムに配置することで、光学素子３の配置パターンと、表示装置の画素間との干渉で発生するモアレを防ぐことが可能となるため、好ましい。
ここで、「ランダム」とは、光制御シート１の任意の領域において、光学素子３の配置について規則性を実質的に持たないことを意味する。したがって、任意の領域における微小領域において光学素子３の配置に規則性を有していても、任意の領域全体において光学素子３の配置について規則性を持たないものもここでいう「ランダム」に含まれる。
【００７８】
光学素子３は、図１４、図１５に示すように、底面を多角形状にして光学素子３を隙間なく配置することが好ましい。隙間なく配置することで、集光効果に付与しない光学素子３間の平坦部をほぼ無くすことが可能となるため、より集光効率を高めることが可能となる。また、隙間無く配置することで、平坦部による微細構造が形成されないため、光の回折現象による色ムラの発生を防止することが可能となる。
隙間なく配置する方法としては、底面を正六角形（図１４（ａ））、正方形（図１４（ｂ））、正三角形（図１４（ｃ））にすることで、底面の形状を略同一にして配置することが可能となる。底面の形状を略同一にすることで、光学素子３の寸法、形状を略同一にすることが可能となるため、ムラが生じない光制御シート１を作成することが可能となるので、好ましい。
特に底面を正六角形にした場合、底面同士の連結部の形状が直線状ではなく、より複雑なジクザグ形状にすることができるため、連結部の形状と、表示装置の画素間との干渉で発生するモアレを防ぐことが可能となるので、より好ましい。
【００７９】
また図１５に示すように、底面を異なる多角形を組み合わせて隙間なく配置してもよい。
この場合、光学素子３の形状（傾斜角、頂部の曲率）は略同一であることが好ましい。傾斜角、頂部の曲率が略同一であることで、光学素子３同士の配光分布のムラが発生しないため好ましい。光学素子３の高さは、底面の面積が大きいほど高さは大きくなり、底面の面積が小さいほど高さは小さくなる。光制御シート１の出射面側が他の部材と接触した場合、例えば、光制御シート１の出射面側が表示装置と接触した場合、光学素子３同士で高さの差を設けることで、確実に密着しない光学素子３を設けることが可能となるため好ましい。
これは、光学素子３が他部材と密着し周りの空気がない場合、光学素子３と空気との屈折率差が生じないため、所望の光の偏向作用が働かないため、光学素子３が他の部材と密着しないことが好ましいためである。
【００８０】
また上述の光学素子３を、開口部が多角形で、かつ、凹状に湾曲した多角凹レンズ部を隙間無く配置することで形成してもよい。光学素子を多角凹レンズを用いることで、光制御シート１と、表示装置との接触による輝度ムラの発生を防ぐことが可能となる。
【００８１】
上述のような単位レンズは、透光性基材１７上にＵＶや放射線硬化樹脂を用いて成形されるか、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、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）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）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、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成する。
【００８２】
また上述の製造方法に使用する型は、光学素子３と略同一な形状、あるいは樹脂硬化時の縮小を考慮した形状であるダイヤモンドバイトで、金型を切削したものが好ましい。あるいは、金型を化学薬品で腐食させ、所望の形状を得るエッチング法を用いてもよい。あるいは、レジストなどの光感応性樹脂に対してレーザーを使用して露光・現像して、所望の形状を得る方法を用いてもよい。
【００８３】
光制御シート１の厚みに関しては光学特性への影響よりはむしろ製造プロセス或は要求される光制御シート１の物理特性等により決められる。例えば、ＵＶ成形により光制御構造を形成した場合、その光透過基材１７厚さは、５０ｕｍ以下だとシワが出てしまうので、５０μｍを超える必要がある。さらにまた使用するバックライト・ユニット１３やディスプレイ装置のサイズによりその基材厚みは変化する。例えば、対角３７インチサイズ以上のディスプレイ装置２７では基材厚さは０．０５ｍｍから３ｍｍが望ましい。
【００８４】
光制御シート１から射出された光は、表示部に入射する。表示部２１から観察者側Ｆに向けて画像信号によって表示制御された表示光を出射することで、平面状の画像を表示する。
【００８５】
以下に、本発明の光制御シート、バックライトユニット、およびディスプレイ装置の実施例を示す。
【実施例１】
【００８６】
光源４１として、線光源のＣＣＦＬを使用し、エリア分割駆動は実施しなかった。ランプ間隔は、隣接するランプ中心の距離が２０ｍｍとして、ランプ中心と拡散板２５の入射面との距離は、１２ｍｍとした。
反射板４３として、ＰＥＴ基材に空気を混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シートを使用した。反射板とランプ中心との距離は、５ｍｍとした。
拡散板２５として、基材にポリスチレン樹脂を使用し、シリコーンフィラーを混合して押出法にて製造した拡散板を使用した。拡散板の板厚は、２ｍｍ、Ｈｚは９９．１％、全光線透過率は６５％であった。
光制御シート１として、光学素子３の形状が、傾斜角θが４５度、ｒ／Ｌが０．０１、底部の形状を略円状にして、ランダムに配置したものを使用した。隣接する光学素子３間の距離Ｍは、５μｍから２０μｍであった。
表示部２１として、偏光板３１、３３に挟まれた液晶パネルを使用した。
実施例１のバックライトユニット、ディスプレイ装置にて、サイドローブ光、モアレは発生せず、十分明るい表示画像を得ることができた。
【実施例２】
【００８７】
実施例２において、光制御シート１として、光学素子３の形状が、傾斜角θが４５度、ｒ／Ｌが０．０６、底部の形状を略円状にして、ランダムに配置したものを使用した。隣接する光学素子３間の距離Ｍは、５μｍから２０μｍであった。
それ以外は、実施例１と同様の構成であった。
実施例２のバックライトユニット、ディスプレイ装置にて、サイドローブ、モアレは発生せず、十分明るい表示画像を得ることができた。
（比較例１）
比較例１において、光制御シート１として、光学素子３の形状が、傾斜角θが４５度、ｒ／Ｌが０．００５、底部の形状を略円状にして、ランダムに配置したものを使用した。隣接する光学素子３間の距離Ｍは、５μｍから２０μｍであった。
それ以外は、実施例１と同様の構成であった。
比較例１のバックライトユニット、ディスプレイ装置にて、モアレは発生せず、十分明るい表示画像を得ることができたが、サイドローブが発生してしまった。
（比較例２）
比較例２において、光制御シート１として、光学素子３の形状が、傾斜角θが４５度、ｒ／Ｌが０．６５、底部の形状を略円状にして、ランダムに配置したものを使用した。隣接する光学素子３間の距離Ｍは、５μｍから２０μｍであった。
それ以外は、実施例１と同様の構成であった。
比較例１のバックライトユニット、ディスプレイ装置にて、サイドローブ、モアレは発生しなかったが、明るさが不十分な表示画像になってしまった。
【実施例３】
【００８８】
実施例３において、光源４１として、点光源の白色ＬＥＤを使用し、明るさのエリア分割駆動を実施した。白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤ素子と、封止ガラスの上に黄色蛍光体をぬった擬似白色発光を使用した。点光源４１の配置方法は、隣接する白色ＬＥＤ中心位置の間隔が、垂直方向に２７ｍｍ、水平方向に２３．５ｍｍとなる配列にて配置した。白色ＬＥＤの中心位置と拡散板２５の入射面との距離は、２０ｍｍとした。
光制御シート１として、光学素子３の形状が、傾斜角θが４５度、ｒ／Ｌが０．０５、底部の形状を略円状にして、ランダムに配置したものを使用した。隣接する光学素子３間の距離Ｍは、５μｍから２０μｍであった。
それ以外は、実施例１と同様の構成であった。
実施例３のバックライトユニット、ディスプレイ装置にて、サイドローブ、モアレは発生せず、十分明るい表示画像を得ることができた。また、点光源の明るさのエリア分割駆動の際にも、明暗の境界ムラ、およびエリア分割駆動の明るさ漏れは発生しなかった。
【実施例４】
【００８９】
実施例４において、光制御シート１として、光学素子３の形状が、傾斜角θが４５度、ｒ／Ｌが０．６５、底部の形状を略円状にして、ランダムに配置したものを使用した。隣接する光学素子３間の距離Ｍは、５μｍから２０μｍであった。
それ以外は、実施例３と同様の構成であった。
実施例４のバックライトユニット、ディスプレイ装置にて、サイドローブ、モアレは発生せず、十分明るい表示画像を得ることができた。また、点光源の明るさのエリア分割駆動の際にも、明暗の境界ムラ、およびエリア分割駆動の明るさ漏れは発生しなかった。
（比較例３）
比較例３において、光制御シート１として、光学素子３の形状が、傾斜角θが４５度、ｒ／Ｌが０．０２５、底部の形状を略円状にして、ランダムに配置したものを使用した。隣接する光学素子３間の距離Ｍは、５μｍから２０μｍであった。
それ以外は、実施例３と同様の構成であった。
比較例３のバックライトユニット、ディスプレイ装置にて、サイドローブ、モアレは発生せず、十分明るい表示画像を得ることができたが、点光源の明るさのエリア分割駆動の際に、エリア分割駆動の明るさ漏れは起きなかったが、点光源の明暗の境界が視認されてしまった。
（比較例４）
比較例４において、光制御シート１として、光学素子３の形状が、傾斜角θが４５度、ｒ／Ｌが０．６５、底部の形状を略円状にして、ランダムに配置したものを使用した。隣接する光学素子３間の距離Ｍは、５μｍから２０μｍであった。
それ以外は、実施例３と同様の構成であった。
比較例４のバックライトユニット、ディスプレイ装置にて、サイドローブ、モアレは発生せず、十分明るい表示画像を得ることができたが、点光源の明るさのエリア分割駆動の際に、点光源の明暗の境界は視認されなかったが、エリア分割駆動の明るさ漏れが起こってしまった。
【実施例５】
【００９０】
実施例５において、光源４１として、図３（ｃ）のように、単色に発光する単色ＬＥＤ（赤色ＬＥＤ５４、緑色ＬＥＤ５５、青色ＬＥＤ５６。緑色ＬＥＤ５５は２個設置）を組み合わせた点光源ユニットを使用し、明るさと色のエリア分割駆動。
点光源４１の配置方法は、隣接する点光源ユニット中心位置の間隔が、垂直方向に２７ｍｍ、水平方向に２３．５ｍｍとなる配列にて配置した。点光源ユニットの中心位置と拡散板２５の入射面との距離は、２０ｍｍとした。
光制御シート１として、光学素子３の形状が、傾斜角θが４５度、ｒ／Ｌが０．４、底部の形状を略円状にして、ランダムに配置したものを使用した。隣接する光学素子３間の距離Ｍは、５μｍから２０μｍであった。
それ以外は、実施例１と同様の構成であった。
実施例５のバックライトユニット、ディスプレイ装置にて、サイドローブ、モアレは発生せず、十分明るい表示画像を得ることができた。また、点光源の色のエリア分割駆動の際にも、点光源ユニット間に色境界ムラ、およびエリア分割駆動の色漏れは発生しなかった。
【実施例６】
【００９１】
実施例６において、光制御シート１として、光学素子３の形状が、傾斜角θが４５度、ｒ／Ｌが０．６、底部の形状を略円状にして、ランダムに配置したものを使用した。隣接する光学素子３間の距離Ｍは、５μｍから２０μｍであった。
それ以外は、実施例５と同様の構成であった。
実施例６のバックライトユニット、ディスプレイ装置にて、サイドローブ、モアレは発生せず、十分明るい表示画像を得ることができた。また、点光源の色のエリア分割駆動の際にも、点光源ユニット間に色境界ムラ、およびエリア分割駆動の色漏れは発生しなかった。
（比較例５）
比較例５において、光制御シート１として、光学素子３の形状が、傾斜角θが４５度、ｒ／Ｌが０．３、底部の形状を略円状にして、ランダムに配置したものを使用した。隣接する光学素子３間の距離Ｍは、５μｍから２０μｍであった。
それ以外は、実施例５と同様の構成であった。
比較例５のバックライトユニット、ディスプレイ装置にて、サイドローブ、モアレは発生せず、十分明るい表示画像を得ることができたが、点光源の色のエリア分割駆動の際に、エリア分割駆動の色漏れは発生しなかったが、点光源ユニット間に色境界ムラが発生した。
（比較例６）
比較例６において、光制御シート１として、光学素子３の形状が、傾斜角θが４５度、ｒ／Ｌが０．６５、底部の形状を略円状にして、ランダムに配置したものを使用した。隣接する光学素子３間の距離Ｍは、５μｍから２０μｍであった。
それ以外は、実施例５と同様の構成であった。
比較例６のバックライトユニット、ディスプレイ装置にて、サイドローブ、モアレは発生せず、十分明るい表示画像を得ることができたが、点光源の色のエリア分割駆動の際に、点光源ユニット間に色境界ムラは発生しなかったが、エリア分割駆動の色漏れが発生した。
【００９２】
実施例１乃至実施例６、および比較例１乃至比較例６より、光学素子３のｒ／Ｌを０．０１以上０．６以内にすることで、サイドローブを発生させず、かつ十分な輝度を得ることができる光制御シート１を得ることができた。
また光学素子３のｒ／Ｌを０．０５以上０．６以内にすることで、点光源を使用して、明るさのエリア分割駆動をした場合に、明るさの境界ムラや、エリア分割駆動の明るさ漏れを防ぐことが可能な光制御シート１を得ることができた。
さらに、光学素子３のｒ／Ｌを０．４以上０．６以内にすることで、点光源を使用して、色のエリア分割駆動をした場合に、色の境界ムラや、エリア分割駆動の色漏れを防ぐことが可能な光制御シート１を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明のディスプレイ装置を説明する概略図
【図２】点光源である白色ＬＥＤの一実施形態を説明する概略図
【図３】点光源である白色ＬＥＤの他実施形態を説明する概略図
【図４】点光源である半導体レーザーを説明する概略図
【図５】点光源、あるいは点光源ユニットの配置方法の一例を説明する概略図
【図６】本発明の光制御シートを説明する概略図
【図７】本発明の光制御シートの集光機能を説明する概略図
【図８】本発明の光制御シートの配光分布を説明する概略図
【図９】本発明の光制御シートにて、明るさのエリア分割駆動を実施した場合の概略図
【図１０】本発明の光制御シートにて、色のエリア分割駆動を実施した場合の概略図
【図１１】本発明の光制御シートにて、拡散層を形成した場合の一例を示す概略図
【図１２】本発明の光学素子の一例を示す概略図
【図１３】本発明の光学素子の配置方法の一例を示す概略図
【図１４】本発明の光学素子の配置方法の一例を示す概略図
【図１５】本発明の光学素子の配置方法の一例を示す概略図
【図１６】従来のバックライトユニットを示す概略図
【図１７】従来のバックライトユニットを示す概略図
【図１８】従来のバックライトユニットを示す概略図
【図１９】従来のバックライトユニットを示す概略図
【図２０】従来のバックライトユニットを示す概略図
【図２１】従来のバックライトユニットを示す概略図
【符号の説明】
【００９４】
１…光制御シート
３…光学素子
１３…バックライトユニット
１７…光透過基材
１７ａ…光制御シートの入射面
１８…拡散層
２１…表示部
２５…拡散板
２５ａ…拡散板の入射面
２５ｂ…拡散板の出射面
２７…ディスプレイ装置
３１、３３…偏光板
３２…液晶パネル
４１…光源
４１ａ…線光源
４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆ…点光源
４３…反射板（反射フィルム）
４６…白色ＬＥＤ
４７…ＬＥＤ基板
４８…赤色ＬＥＤ発光素子
４９…緑色ＬＥＤ発光素子
５０…青色ＬＥＤ発光素子
５１…蛍光体
５２…点光源ユニット
５３…ＬＥＤ用レンズ
５４…赤色ＬＥＤ
５５…緑色ＬＥＤ
５６…青色ＬＥＤ
５７…赤色半導体レーザー
５８…緑色半導体レーザー
５９…青色半導体レーザー
６０…光ファイバ
６１…半導体レーザー用レンズ
Ｆ…観察者側
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４…点光源、あるいは点光源ユニットの配置位置
Ａ…ＢＥＦの光強度分布
Ｂ…光制御シートの光強度分布
Ｋ…光
θ…光学素子の傾斜角
Ｈ…光学素子の高さ
Ｌ…光学素子底部の直径
ｒ…光学素子頂部の球形の半径
Ｘ…平面視方向
Ｖａ…配光特性の谷間
Ｍ…隣接する光学素子間の距離
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３…光線
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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