(57)【要約】      （修正有）【課題】高い耐擦傷性と同時に、優れた光の集光・拡散特性を併せ持つ光学シート、バックライトユニット及びディスプレイ装置を提供する。【解決手段】光を出射する光出射面１０に、基準とする出射平面から出射側に突出する複数の凸状部を有する光学シート２５である。上記複数の凸状部は、半球形状若しくは略半球形状からなり互いに独立したマイクロレンズ１００と、所定の方向に沿って連続して凹凸を形成する幾何学構造体１１０と、を備える。上記幾何学構造体が形成する凹凸の連続方向に沿って切断した断面において、マイクロレンズと幾何学構造体との接続部における、マイクロレンズの接線の上記出射平面に対する底角が、上記幾何学構造体が形成する凹凸の上記出射平面に対する底角よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光出射面に、基準とする出射平面から出射側に突出する複数の凸状部を有する光学シートにおいて、
上記複数の凸状部は、半球形状若しくは略半球形状からなり互いに独立したマイクロレンズと、所定の方向に沿って連続して凹凸を形成する幾何学構造体と、を備え、
上記幾何学構造体が形成する凹凸の連続方向に沿って切断した断面において、
マイクロレンズと幾何学構造体との接続部における、マイクロレンズの接線の上記出射平面に対する底角が、上記幾何学構造体が形成する凹凸の上記出射平面に対する底角よりも大きいことを特徴とする光学シート。
【請求項２】
上記幾何学構造体が形成する凹凸は、断面三角形状で頂角が８０度から１００度の範囲である三角プリズムで形成され、
上記マイクロレンズの接線の上記出射平面に対する底角は、４５度より大きいことを特徴とする請求項１に記載した光学シート。
【請求項３】
上記マイクロレンズの光出射面全体に占める面積率は、５％以上４０％以下の範囲であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した光学シート。
【請求項４】
上記マイクロレンズの出射平面における直径は、４０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した光学シート。
【請求項５】
上記凸状部を形成するマイクロレンズの表面及び幾何学構造体の表面のうちの少なくとも一方の表面に対し、表面粗さＲａが０．５μｍ以上１０μｍ以下の範囲となる凹凸形状を付与することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した光学シート。
【請求項６】
光が入射する光入射面に、光入射側に突出する半球形状若しくは略半球形状の凸構造部を付与することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した光学シート。
【請求項７】
上記光入射面に、上記凸構造部よりも微細な凹凸を付与することを特徴とする請求項６に記載した光学シート。
【請求項８】
上記微細な凹凸は、表面粗さＲｚが０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲となる凹凸であることを特徴とする請求項７に記載した光学シート。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載した光学シートと、その光学シートの光入射面に配置される光源と、を備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１０】
画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する画像表示素子と、請求項９に記載したバックライトユニットを備える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、光路制御に用いられる光学シートと、これを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルを利用した液晶表示装置は、携帯電話や個人用携帯情報端末、パーソナルコンピュータ用ディスプレイの画像表示手段としてだけでなく、家電製品としてのテレビ等の画像表示手段としても幅広く普及してきている。そして、液晶表示装置は、これまでのカソード・レイ・チューブ（ＣＲＴ）テレビでは困難であった、大型面対応の情報家電の画像表示装置としても使用されて、一般家庭に広まってきている。さらに、液晶表示装置の利点をより活用させるために、大型化だけでなく、高輝度化、薄型・軽量化に対応した製品も非常に早いスピードで開発が進み、市場に供給されてきている。
【０００３】
このような液晶表示装置では、装置内部に光源を内蔵していることが多い。そして、画像を表示するために必要な明るさを得るために、液晶パネルの背面側に光源を含めたバックライトユニットを配置している。このバックライトユニットに採用されている光源としては、大別して「導光板ライトガイド方式」（いわゆる、エッジライト方式）と、「直下型方式」との二つに大きく分けることが出来る。エッジライト方式は、冷陰極管（ＣＣＦＬ）やライト・エミッティング・ダイオード（ＬＥＤ）に代表される光源を液晶表示装置の側面側に配置させ、光透過性に優れた主に樹脂製の平板状の導光板内で多重反射させる。また「直下型方式」は、画像表示素子と液晶表示装置の背面側に配置された光源との間に、光散乱性の強い拡散板及び光学フィルムを配置して、ＣＣＦＬやＬＥＤなどが直接視認されない構成を有する。
【０００４】
近年の液晶表示装置においては、地球環境問題対策の一環である、消費エネルギーを低減させることを目的とする消費電力抑制が大きな課題となってきている。液晶表示装置の場合、光源となるバックライトの消費電力が最も大きく、このバックライトの消費電力を抑制する取組みが幅広い分野で行われてきている。
【０００５】
この一つの取組みとして、光源である冷陰極管の本数を低減させて消費電力を低く抑える試みが行われており、その消費電力低減の効果は社会に広く認められつつある。しかしながら、冷陰極管の本数を減らすことは光源の明暗である輝度ムラ（ランプイメージ）を強めることになり、これまでの拡散板及び光学シートの組合せでは完全にランプイメージを消すことは困難となってきている。また、ランプイメージを消すために、拡散板内部に拡散粒子を増やした場合は、拡散板の全光線透過率を下げることになり、画像表示に必要な輝度を得ることが出来なくなる。光源である冷陰極管からの光を強くすることで必要とされる輝度は得られるが、光を強くすることは消費電力低減の効果が大幅に低下するといった課題が残っている。
【０００６】
また、消費電力が低いと言われているＬＥＤを光源とする場合においても、光源を液晶表示装置の背面側に配置する直下型構成や、液晶表示装置の側面側に配置するエッジライト型構成の二つの方式が採用されており、従来よりもコントラスト比を向上させた製品が市場に投入されつつある。しかし、ＬＥＤ光源周囲の発熱抑制や必要とされる輝度が得られていない等の課題が残されている。そのため、発熱を抑えて消費電力を下げるには、点光源であるＬＥＤの数を減らすことが要求されているが、上述したような、必要な輝度が得られない、光源の明暗である輝度ムラ（ランプイメージ）が強くなる、等の課題を解決する必要がある。
【０００７】
現状においては、これらの課題を解消する取組みとして、液晶表示装置に用いられている拡散板、導光板、及び集光、拡散、偏光機能、あるいは発光色の変更や一部の波長を吸収する機能等を有する気の機能性部材、それぞれの性能を向上させ、これらを複数組合せて使用することで、必要とされる輝度の確保、ランプイメージや輝度ムラの低減を実施している。
【０００８】
上述の光学シートにおいては、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、例えば、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。ＢＥＦは、透明基材の上面（出射光側）に、断面が三角形状の単位プリズムを所定の方向に一定のピッチで配列させたシートであり、"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）"することにより、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、正面方向の輝度を向上させることが可能になる。
【０００９】
ここで、液晶表示装置に用いられる光学シートには、光の利用効率の向上による輝度向上だけでなく、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の様々な機能が要求されている。このため、所望の光学特性を実現させるために、拡散板の上（液晶パネル側）に複数の光学シートを積層することが多い。しかしながら、上記ＢＥＦを光学シートとして用いる場合、ＢＥＦは、垂直方向の光をプリズム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る。また、プリズム頂部が尖っているため、プリズム上部に配置される他の光学シートや機能性を有する部材、あるいは液晶パネルと接触による際に、傷が発生しやすい、等の欠点を有していた。
【００１０】
これら欠点を補い、同等の光学特性や環境特性を維持しながら、使用する光学シートの枚数を減らす試みがなされている。例えば特許文献１には、プリズムレンズ内に拡散性微粒子を分散させることによりプリズムの集光機能に拡散機能を付与する手法が記載されている。
また特許文献２では、マイクロレンズを基材上にランダムに配置することで、背面から入射した光をマイクロレンズで集光させ前方に出射させ、従来よりも少ない枚数の光学シートで同等の光学性能を達成する方法などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−２４６８０５号公報
【特許文献２】特開２００６−３０１５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載した光学シートは、集光機能に加え拡散機能を有している。しかし、特許文献１に記載した光学シートは、プリズム内に拡散性微粒子を分散させているため、正面に集めた光が該拡散性微粒子によって再び拡散することになり、正面方向への光量が少なくなる。また、レンズの特定の角度における屈折、反射によるギラツキが視認されるという課題がある。
【００１３】
さらには、プリズム先端が尖っているため、上部に配置される機能性部材の裏面、さらには液晶パネルとの接触による傷が発生し易く、接触や摩擦による異物が発生するという課題もある。特に積層されて用いられる光学シートまたは機能性部材は、液晶表示装置に配置する際に、その四辺を装置の枠に固定させて用いられることもあるが、装置内部で完全に動くことをなく固定されてはいない。このため、搬送または移動時の振動により、上記光学シートは、他の光学シートまたは機能性を有する光学部材と接触し、擦れて傷が付くことが起こり得る。また、液晶表示装置を駆動させる際は、光源からの発熱により光学シートや機能性部材が暖められ、その結果、構成する材料固有の物性に依存する伸縮が面内で発生して寸法の変化や撓みが生じるため、他の光学シートや機能性部材と接触することで、擦れて傷が付くことも起こり得る。
【００１４】
ここで、耐擦傷性を向上させて異物の発生を防止する策として、プリズム頂部を丸くすること考えらる。しかし、プリズム頂部を丸くカットする幅と正面輝度とは反比例の関係にあるため、所望の耐擦傷性を達成するには正面輝度の低下を招くことに繋がる。
一方、特許文献２に記載した光学シートは、半球状のレンズを有することから、積層されて用いられる光学シートや機能性部材と接触しても、半球状のレンズの丸みを帯びた構造上、接触による摩擦が生じても、滑りがよいために傷が付き難い特徴を有している。しかしながら、隣接するマイクロレンズ間に隙間が生じる。このため、マイクロレンズ内を通り該マイクロレンズと空気層界面で屈折、散乱されて正面に集光される光と、隣接するマイクロレンズ間の隙間から屈折、散乱されずに出射される光との二種類の光が発生する。そして、これらの光の輝度差から、輝点、輝線が視認されてしまうという課題がある。
【００１５】
本発明は、上記のような課題を鑑みてなされたものであり、優れた光の集光・拡散特性を併せ持ち、複数の光学シートや機能性部材と組合せて使用する際においても傷が付き難い高い耐擦傷性を備えた光学シートを提供することを目的としている。さらには、この光学シートを用いたバックライトユニット、及びディスプレイ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明のうち請求項１に記載の発明は、光を出射する光出射面に、基準とする出射平面から出射側に突出する複数の凸状部を有する光学シートにおいて、上記複数の凸状部は、半球形状若しくは略半球形状からなり互いに独立したマイクロレンズと、所定の方向に沿って連続して凹凸を形成する幾何学構造体と、を備え、
上記幾何学構造体が形成する凹凸の連続方向に沿って切断した断面において、マイクロレンズと幾何学構造体との接続部における、マイクロレンズの接線の上記出射平面に対する底角が、上記幾何学構造体が形成する凹凸の上記出射平面に対する底角よりも大きいことを特徴とするものである。
【００１７】
ここで、上記マイクロレンズの接線の出射平面に対する底角とは、出射平面との交角のうち、角度が小さい側（光学要素が有る側であって、９０度以下となる側）の角度である。
上記の構成を採ることで、少なくとも頂部側に角部がなく傷が付き難い構造のマイクロレンズが、傷付き易い幾何学構造体を保護する構造となる。この結果、複数の光学シートや機能性部材と組み合わせて使用する際に、上記光学シートの光出射面に対し、接触や擦れによる傷の発生を防ぐことが可能な高い耐擦傷性を付与することが出来る。
また、マイクロレンズと幾何学構造体との優れた光学特性（集光・拡散特性）を併せ持つ光学シートを提供することが可能となる。
【００１８】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記幾何学構造体が形成する凹凸は、断面三角形状で頂角が８０度から１００度の範囲である三角プリズム形状で形成され、上記マイクロレンズの接線の上記出射平面に対する底角は、４５度より大きいことを特徴とするものである。すなわち、マイクロレンズの接線の底角が、上記プリズム形状の底角よりも大きいことを特徴とする。
【００１９】
上記の構成を採ることで、傷が付き難い構造のマイクロレンズが傷付き易いプリズムを保護する構造となり、本発明の光出射面に接触や擦れによる傷の発生を防ぐことが可能な高い耐擦傷性を付与することが出来る。また、略半球形状マイクロレンズとプリズムの優れた光学特性を併せ持つ光学シートを提供することが可能となる。
【００２０】
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、上記マイクロレンズの光出射面全体に占める面積率は、５％以上４０％以下の範囲であることを特徴とするものである。
【００２１】
上記のようにマイクロレンズの面積率を規定することで、マイクロレンズが有する傷付防止効果、及び視野角を拡げる効果と、幾何学構造体を有する輝度向上効果を制御することが可能となる。この結果、高い耐擦傷性と優れた光学特性の両立が可能な光学シートを提供することが可能となる。
【００２２】
次に、請求項４に記載した発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した構成に対し、上記マイクロレンズの出射平面における直径は、４０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲であることを特徴とするものである。
【００２３】
上記のようにマイクロレンズの直径を規定することで、安定して形成できるマイクロレンズにおいて、マイクロレンズ自体が視認されることによる光学シート光出射面のザラつきやギラつき等の外観の低下を防ぎ、高い耐擦傷性と優れた光学特性の両立が可能で外観良好な光学シートを提供することが可能となる。
【００２４】
次に、請求項５に記載した発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した構成に対し、上記凸状部を形成するマイクロレンズの表面及び幾何学構造体の表面のうちの少なくとも一方の表面に対し、表面粗さＲａが０．５μｍ以上１０μｍ以下の範囲となる凹凸形状を付与することを特徴とするものである。
光出射面側の表面に上記範囲内の微細な凹凸形状を付与することで、光の拡散機能を制御し、視野角の拡大及び隠蔽性を向上させることが可能となる。
【００２５】
次に、請求項６に記載した発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した構成に対し、光が入射する光入射面に、光入射側に突出する半球形状若しくは略半球形状の凸構造部を付与することを特徴とするものである。
【００２６】
光入射面側に略半球形状の凸構造部を付与することで、光出射面側だけでなく、光入射面側も、拡散板あるいは他の機能性シートの光出射面側との接触や擦れによる傷の発生を防ぐことが出来る。同時に、略半球状の構造によって隙間が生じることから、密着によって生じるニュートンリング等の干渉むらの発生を抑えることも可能となる。
【００２７】
次に、請求項７に記載した発明は、請求項６に記載した構成に対し、上記光入射面に、上記凸構造部よりも微細な凹凸を付与することを特徴とするものである。
光入射面側に、半球形状の凸構造部と共に微細な凹凸を付与することで、光入射面側の拡散板あるいは他の機能性シートの光出射面側との接触や擦れによる傷の発生を防ぐ。同時に、光出射面側の表面に微細な凹凸形状を付与することで光の拡散機能を高め、視野角の拡大及び隠蔽性を向上させることが可能となる。
【００２８】
次に、請求項８に記載した発明は、請求項７に記載した構成に対し、上記微細な凹凸は、表面粗さＲｚが０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲となる凹凸であることを特徴とするものである。
光入射面側に略半球形状の構造と上記範囲内の凹凸を付与することで、光入射面側の拡散板あるいは他の機能性シートの光出射面側との接触や擦れによる傷の発生を防ぐ。同時に、光の拡散機能を制御して、視野角の拡大及び隠蔽性を向上させることが可能となる。
【００２９】
次に、請求項９に記載した発明は、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載した光学シートと、その光学シートの光入射面に配置される光源と、を備えることを特徴とするバックライトユニットを提供するものである。
【００３０】
次に、請求項１０に記載した発明は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する画像表示素子と、請求項９に記載したバックライトユニットを備えることを特徴とするディスプレイ装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００３１】
光が出射する光出射面側に、視野角が広い特性を有し、滑りが良く傷が付き難い構造のマイクロレンズと、集光性が高く輝度の向上に優れた線状に連なる幾何学構造体を併せ持つ構造とすることが出来る。
そして、マイクロレンズの接線の底角が幾何学構造体の底角より大きくなる構成を採ることで、光出射面側に、接触や擦れによる傷の発生を防ぐことが可能な高い耐擦傷性を付与させることが出来ると同時に、略半球形状マイクロレンズとプリズム構造に代表される幾何学構造体の優れた光学特性を併せ持つ光学シートを提供することが可能となる。
【００３２】
また、請求項３や請求項４に記載のように、マイクロレンズの仕様を規定することで、耐擦傷性と光学特性を両立させることが可能となる。
また、請求項４や請求項７に記載のように、光出射面側に微細な凹凸を付与したり、光入射面側に略半球状構造と微細な凹凸を付与したりすることで、光入射面側の耐擦傷性を高めることが出来ると同時に、光の拡散機能を高め、視野角の拡大及び隠蔽性を向上させることが可能となる。
【００３３】
さらには、本発明の光学シートと、機能を有する光学部材、あるいは拡散板、導光板とを組み合わせることで、輝度、視野角、隠蔽性に優れた液晶表示画像を観察者側方向へと射出させることが可能なバックライトユニットおよびディスプレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態であるディスプレイ装置の断面模式図である。
【図２】本発明の実施形態である光学シートを説明する図であり、（ａ）は光学シートの断面模式図、（ｂ）は光学シートの拡大断面模式図である。
【図３】本発明の実施形態である光学シートの断面及び上面模式図である。
【図４】本発明の実施形態である光学シートの断面模式図である。
【図５】本発明の実施形態である光学シートの線状に連なる幾何学構造体の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
なお、図１から図５は、本実施形態による光学シート、バックライトユニット、ディスプレイ装置の構成、およびその利用形態を示す断面概略図の一例である。ただし、各部位の縮尺または比率は実際とは一致しない。また、これに限定されるものでもない。
【００３６】
（ディスプレイ装置）
図１は、本発明の光学シート、バックライトユニットおよびディスプレイ装置の一例を示す断面模式図である。
本実施形態のディスプレイ装置７０は、図１に示すように、画像表示素子３５とバックライトユニット５５とを備える。
上記画像表示素子３５は、図１に示すように、液晶パネル３２とその両面に配置した偏向板３１，３３とを備える。画像表示素子３５は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する素子である。
【００３７】
上記バックライトユニット５５は、図１に示すように、光源ユニット４５、拡散板５０、本発明の実施形態である光学シート２５、及び機能性部材２を備えて構成される。光源ユニット４５は、ランプハウス（反射板）４３内に複数の光源４１が配置されて構成される。拡散板５０は、光源ユニット４５の上（観察者側方向Ｆ）に配置され、光源４１から射出された光Ｈを拡散させる。光学シート２５は、拡散板５０の上に配置される。その光学シート２５の上に機能性部材２が単一、又は複数が配置される。機能性部材２は、光を集光、拡散、偏光させる機能、あるいは色を変化させる、特定の色を吸収させる等の機能を有している部材である。
【００３８】
そして、光源４１から射出された光Ｈは、拡散板５０で拡散され、光学シート２５、及びその上に配置された単一又は複数の光学シートあるいは機能性部材２で拡散・反射・集光・カラーシフトされる。続いて、バックライトユニット５５から射出される必要な機能に達した光Ｋが画像表示素子３５に入射し、観察者側Ｆへと射出される。
【００３９】
光源４１は、画像表示素子３５へと光を供給するものである、光源４１としては、例えば、複数の線状光源を用いることができる。複数の線状光源としては、複数の蛍光灯、ＣＣＦＬ、外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）あるいは線状に配置されたＬＥＤなどを一例として用いることができる。反射板４３は、複数の光源４１の観察者側Ｆと反対側に配置され、光源４１から全方向に出射された光のうち、観察者側Ｆと反対側の方向に出射された光を反射させて観察者側Ｆに出射させる役割を担っている。この結果、観察者側Ｆに出射された光Ｈは、ほぼ光源４１から全方向に出射された光となる。このように反射板４３を用いることによって、光の利用効率を高めることができる。反射板４３としては、光を高効率で反射させる部材であればよく、たとえば、一般的な反射シート、反射板などを使用することができる。
【００４０】
（光学シート）
本発明に係る実施形態の光学シート２５は、図１に示すように、光を出射する光出射面に、基準とする出射平面から出射側に突出する複数の凸状部を有する。上記複数の凸状部は、半球形状若しくは略半球形状からなり互いに独立したマイクロレンズ１００と、所定の方向に沿って連続して凹凸を形成する幾何学構造体１１０とからなる。以下では、「所定の方向に沿って連続して凹凸を形成する幾何学構造体」を「線状に連なる幾何学構造体」とも記載する。なお、マイクロレンズ１００は、例えば平面視、円形若しくは略円形の輪郭形状を有する。平面視とは、例えば出射側から見た状態を指す。
【００４１】
ここで、所定の方向に沿って連続して凹凸を形成する幾何学構造体１１０は、光学要素であって、連続する凹凸によって形成される各頂部が、上記所定方向に交差する方向に直線状若しくは曲線状に延びる。そして複数の頂部が、上記所定方向に配列する。
また、上記マイクロレンズ１００は、光学シートの厚さ方向に切断すると、どの方向から切断しても、円弧状若しくは略円弧状の輪郭形状を有する光学要素である。
【００４２】
そして、上記光出射面側１０のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０は、拡散板５０を経て入射された光Ｈをその構造に応じて集光・拡散させることで輝度を向上させ、画像表示素子３５側に光を射出するものである。また、マイクロレンズ１００は、その光出射面側１０に配置される他の光学シートあるいは機能性部材２、または画像表示素子３５との接触や擦れによる摩擦傷の発生を防ぐ機能を有している。
【００４３】
ここで、上述した光学シート２５は、液晶装置のみならず、背面投射型スクリーン、太陽電池、有機又は無機ＥＬ、照明装置など、光路制御を行うものであれば何れのものにも使用することができる。
上記光学シート２５は、光出射面側１０及び光入射面側２０の少なくとも一方の面に対し微細な凹凸を付与させることで、光源４１から入射する強い正面光Ｈをその構造に応じて集光させると同時に表面の微細な凹凸形状で拡散させて、視野角を拡げることができる。
【００４４】
さらに、上記微細な凹凸は、観察者側Ｆ側から画像表示素子３５を通して光源４１側を観る際において、光源４１による輝度ムラ、ランプイメージ、明暗差等を低減させる作用を有し、画面内において均一な光を観察者側Ｆへ射出することが出来る。さらには、拡散板５０の表面または裏面にランプイメージを低減させることを目的として設けられる所定のパターン、または必要とされる機能を示す構造体が、観察者側Ｆから透けて観えることを抑制することも可能となる。
【００４５】
図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態である光学シート２５を、線状に連なる幾何学構造体１１０の垂直断面における構造を説明する図である。すなわち、図２（ａ）及び（ｂ）は、幾何学構造体１１０が形成する凹凸の連続方向で切断した断面図である。
図２（ａ）に示すように、光学シート２５の光出射面側１０には、マイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０とが併せて設けられている。延長線Ｌ３は、マイクロレンズに隣接する連続して凹凸を形成する幾何学構造体の頂角を二等分する頂点を通る垂線に直交する線、または、連続して凹凸を形成する幾何学構造体の頂点における接線に平行な線を表す。この延長線Ｌ３の位置が、例えば基準とする出射平面の位置を表す。
【００４６】
ここで、図２（ｂ）で図示するように、マイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０が接する部位における断面の接線Ｌ１と延長線Ｌ３によって形成される底角である角度θ１が存在する。一方、幾何学構造体１１０の出射面の延長線Ｌ２と延長線Ｌ３とによって形成される底角θ２が存在する。そして、本実施形態では、角度θ１が常に底角θ２よりも大きくなるように設定する。
【００４７】
角度θ１が常に底角θ２よりも大きいことを規定することで、マイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０の高さ比を限定させる。この結果、マイクロレンズ１００による高い耐擦傷性を維持しながら、傷が付き易い幾何学構造体１１０を保護することが可能となる。
また、角度θ１の角度を高く保つことで、略半球形状のマイクロレンズ１００の立ち上り角度を高く規定することが出来る。この場合、これが集光性を高めて輝度を向上させることに繋がる。なお、マイクロレンズ１００の立ち上り角度と高さが高いほど輝度が高くなることは、光学シミュレーション解析において確認されている。
【００４８】
ここで、光学シミュレーション解析及びこれまでの得られた知見から、上記の角度θ１が底角θ２よりも小さい場合、略半球形状のマイクロレンズ１００の高さが制限され、光の集光に寄与して輝度を向上させる底面からの立ち上り角度が低く抑えられるために、光学シート２５全体の輝度が低下すること結果を確認している。
【００４９】
なお、マイクロレンズ１００の高さが制限された場合、線状に連なる幾何学構造体１１０との高さの差が小さくなる。この場合には、目的としている傷が付き易い幾何学構造体１１０の保護を達成することが困難となることから望ましくない。
【００５０】
マイクロレンズ１００が光出射面１０に占める面積率は、光学シート２５の光学特性を左右する値である。マイクロレンズ１００の面積率が４０％より高くなる場合、輝度を向上させる効果の高い線状に連なる幾何学構造体１１０の面積率が相対的に低下するために、光学シート２５全体の輝度を低下させることを招く。また、マイクロレンズ１００をランダムに配置させる場合、面積率がより高くなると、その配置において何らかの規則性を有することが起こり易くなり、画像表示素子３５、あるいは他の規則性を有する構造体または機能性部材２と干渉縞を生じ易くなるために好ましくない。
【００５１】
一方、マイクロレンズ１００の面積率が５％未満と低くなると、線状に連なる幾何学構造体１１０が占める面積が高くなり、輝度の向上が見られる反面視野角が低下する。また、独立して存在する略半球形状のマイクロレンズ１００の個数が少なくなるために、必要とされる耐擦傷性が得られなくなり望ましくない。
以上のことから、高い輝度と必要な耐擦傷性を発揮させるには、マイクロレンズ１００の光出射面１０全体に占める面積率は、５％以上４０％以下の範囲とすることが好ましい。
【００５２】
上記した面積率は、光出射面内におけるマイクロレンズ１００の配置数と直径を設定することで定まる数値となる。本実施形態では、図３において、マイクロレンズ１００の面積率を決めるマイクロレンズの出射平面における直径Ｒが、４０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲とする。マイクロレンズの直径Ｒは、基準とする出射平面での直径とする。
マイクロレンズの直径Ｒを４０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲とする理由は、次の通りである。
【００５３】
直径Ｒが１５０μｍを越える場合は、マイクロレンズ自体が目視され易く、これが外観上光出射面のムラや粗さ、輝点を際立てることに繋がる可能性が高くなり好ましくない。一方、マイクロレンズ１００の直径Ｒが４０μｍ未満の場合、幾何学構造体１１０の高さが低く限定され、光の回折効果や幾何学構造体１１０の形状の精度が低下することによる輝度低下が生じるために好ましくない。さらには、直径４０μｍ未満のマイクロレンズを形成することが難しく、形状や直径、高さのバラつきが大きくなることからも好ましくない。
【００５４】
また、マイクロレンズ１００は、線状に連なる幾何学構造体１１０を形成する複数の凹凸に跨って存在することが望ましい。これは、マイクロレンズ１００の高さが幾何学構造体１１０よりも高い構造となることが、傷付き易い幾何学構造体１１０を保護するために必要なことから生じる。なお、マイクロレンズ１００の上面から見た平面視形状は、円形状でも略円形状でも良く、さらには楕円形状であっても良い。円形以外の場合には、最大径及び最小径を共に４０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲とする。
【００５５】
マイクロレンズ１００の形状においては、その光出射面１０の上部に積層される機能性部材２の光入射面側が接する部位との滑りが良く、その接触面積が低いことが、マイクロレンズ１００と光出射面１０の上部に積層される機能性部材２に傷が付き難いことに繋がる。そのため、マイクロレンズ１００の形状は、接触する頂部の形状が半球状に近いことが望ましい。さらには、光出射面１０の上部に積層される機能性部材２の光入射面と接する面積は、マイクロレンズの底部面積の１０％以下であることが好ましい。上部に積層される機能性部材２との接触面積を低くするマイクロレンズ構造とすることで、接触による摩擦傷の発生を抑制することが可能となる。
【００５６】
マイクロレンズ１００の表面と線状に連なる幾何学構造体１１０の表面の少なくとも一方の表面には、微細な凹凸を有していても良い。微細な凹凸が出射光の拡散特性を高めることができるからである。このとき、表面粗さＲａ（算術平均粗さ）は、０．１μｍ以上１０μｍ以下の範囲であることが望ましい。０．１μｍを下回る凹凸構造では拡散効果は得難い。また１０μｍを超える凹凸構造は輝度を大幅に低下させる要因となる可能性があると同時に、略半球形状のマイクロレンズ１００頂部の傷が付き難い滑らかな状態を損ねて、傷付防止効果を低減させることが生じるからである。微細な凹凸の形成方法としては、例えば、略半球形状のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０の形状を先に成形した金型の表面を、化学的処理または物理的処理によるエッチングやサンドブラストなどによって粗らす方法、略半球形状のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０の形状を先に成形した金型に、更に微細な凹凸形状を切削する等の方法が挙げられる。
【００５７】
一方、本発明の光学シート２５の光入射面側２０にも、図４（ａ）の断面図で示すような略半球形状の凸構造部１２０を付与することが望ましい。光入射面側２０に略半球形状の凸構造部１２０を付与することで、光出射面側１０だけでなく、光入射面側２０の拡散板５０あるいは他の機能性部材２の光出射面側との接触や擦れによる傷の発生を防ぐことが出来る。同時に、略半球状の凸構造部１２０による隙間が生じることから、密着により生じる干渉縞であるニュートンリングの発生を抑えることが出来る。この略半球形状の構造としては、光源４１からの光の入射を妨げない範囲で形成されていることが望ましく、光入射面２０に略半球形状の凸構造部１２０を設置する面積率は、１％以上２０％以下の範囲内であることが望ましい。１％未満である場合は、接触や擦れによる傷の発生を防ぐ効果が望めず、２０％を越える場合は、光源４１からの光を光学シート２５内部に取り入れることの妨げとなり、輝度の低下を引起こすことになる。
【００５８】
また、本発明の光学シート２５の表裏面に略半球形状の構造（マイクロレンズ１００）及び１２０を設けることにより、製造時等においてロールに巻き取る際に、表裏面による接触あるいは摩擦による傷が付くことを防ぐことが可能となる。この結果、傷付防止に必要とされていた保護フィルムを省くことも可能となることから、製造上の工程を省略することが出来ると同時にコストの低減も可能となる。
【００５９】
さらに、光学シート２５の光入射面側２０に形成する略半球形状の凸構造部１２０は、その直径が２０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。直径が２０μｍ未満の場合は、接触や擦れによる傷の発生を防ぐ効果が低すぎること、加工成形が困難であることから望ましくない。また、２００μｍを越える場合は、略半球形状の凸構造部１２０が目視される可能性のあるサイズであること、光源４１からの光の入射を妨げて輝度を低下させる可能性が高いという不都合が生じる。また、略半球形状の凸構造部１２０の高さは、その直径に依存するが、上述した高さを直径で割ったアスペクト比において、０．１以上０．３以下の範囲が望ましい。これは高さが低すぎる場合は接触や擦れによる傷の発生を防ぐ効果が得られないため、高すぎる場合は光源４１からの光の入射を妨げて輝度を低下させるためである。なお、略半球形状の凸構造部１２０は上面から見た形状が、円形状でも略円形状でも良く、さらには楕円形状、または角が丸くなった三角形状や四角形状、あるいは高く形状でも良い。
【００６０】
光学シート２５の光入射面側２０に、微細な凹凸形状を備えることが好ましい。光学シート２５の光入射面側２０に微細な凹凸形状が付与されることで、接触や擦れによる傷の発生を防ぐこと、ニュートンリングの発生を抑えることの他に、隠蔽性を向上させることが出来る。これにより、光源による輝度ムラ、ランプイメージ、明暗差等を低減させると同時に、拡散板５０の表面または裏面にランプイメージを低減させることを目的として設けられる所定のパターン、または必要とされる機能を示す構造体が、観察者側Ｆから透けて観えることを抑制することも可能となる。微細な凹凸形状の表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）は、０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲であることが望ましい。０．５μｍを下回る凹凸構造では拡散及び隠蔽効果は得難く、また５μｍを超える凹凸構造は輝度を大幅に低下させる要因となる可能性があると同時に、略半球形状の凸構造部１２０頂部の傷が付き難い滑らかな状態を損ねて、傷付防止効果を低減させることが生じるからである。微細な凹凸の形成方法としては、例えば略半球形状の凸構造部１２０を先に成形した金型の表面を、エッチングやサンドブラストなどによって粗らくする方法、略半球形状の凸構造部１２０を先に成形した金型に、更に微細な凹凸形状を切削する等の方法が挙げられる。
【００６１】
光学シート２５の光入射面側２０に形成する略半球形状の凸構造部１２０は、光出射面側の略半球形状のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０を形成する押出し成形加工において、表裏同時に両面加工して形成することが出来る。さらには、別々に加工して得られたシートを貼り合せることでも得ることが出来る。
【００６２】
さらには、光学シート２５の光入射面側２０には、不連続の微小突起を設ける加工を施されていても良い。このような凹凸を形成する方法としては、マット加工やエンボス加工等が挙げられる。これらの工法によれば、加熱されることにより柔らかくなった状態の透明樹脂を凹凸のある部材に押し付けて当該部材の形状を転写し、その後に透明樹脂を硬化させて凹凸形状を得ることができる。また、その他の方法として、粒径３０〜１００μｍ程の透明粒子を溶融状態の透明樹脂に配合し、当該透明粒子を最外層側に押し出すことで表面に凹凸を生じさせるものであってもよい。この方法を用いる場合には、透明樹脂と透明粒子との屈折率が等しくされていることが好ましい。
【００６３】
線状に連なる幾何学構造体１１０としては、図５（ａ）のような断面形状が三角プリズム形状の連続体となっていることが望ましく、特に頂角が８０度から１００度の範囲にある三角プリズムが特に好ましい。その理由は、レンズ成形が容易であり、射出光の方向を制御することで輝度向上に優れていることが理由として挙げられる。
【００６４】
また、線状に連なる幾何学構造体１１０は、図５（ｂ）のような凸湾曲レンズ形状でも良い。これは、射出面を様々な角度に設定できるために拡散性能を向上させることが可能であるからである。凸湾曲レンズ形状としては、図５（ｃ）のような非球面形状であることでも良く、頂部の曲率半径が小さくすることができるために拡散性能の増大が可能であることが理由として挙げられる。
さらには、線状に連なる幾何学構造体１１０は、図５（ｄ）のような湾曲三角プリズムであっても良く、光射出面を様々な角度に設定できるため、拡散性能が向上する。また、幾何学構造体１１０は、上述した断面形状を複数組み合わせることで構成しても良い。２つ以上の線状の幾何学構造体による集光及び拡散効果を組み合わせることにより、光学性能を向上させることが期待できるからである。
【００６５】
線状に連なる幾何学構造体１１０の幅と高さは、略半球形状のマイクロレンズ１００との関係により定まる値となるが、その幅は２０μｍ以上かつ１００μｍ以下が望ましい。これは２０μｍ未満の場合、光の回折効果により輝度の低下が生じること、幾何学構造体１１０を加工成形する際に形状精度を高く維持することが困難になり、輝度を低下させることに繋がるためである。また、１００μｍを越える場合は、幾何学構造体１１０の高さ及び面積率が上がるため、光出射面上部に積層して配置される機能性を有する光学シート等の光入射面側と接触して傷が付く可能性があること、画像表示素子３５あるいは他の機能性を有する光学シート等が持つ規則性を有する構造体と干渉縞を生じ易くなる、さらには、視野角が狭くなるという不都合が生じるために好ましくない。
【００６６】
一方、幾何学構造体１１０の高さは、略半球形状のマイクロレンズ１００の高さの２０％以上６０％以下であることが望ましい。幾何学構造体１１０の高さが、略半球形状のマイクロレンズ１００の高さの２０％未満の場合、幾何学構造体１１０自体の幅や高さが小さくなり、上述したような輝度の低下を引起こす可能性がある。また、６０％を越える場合は、光出射面上部に積層して配置される機能性部材２の光入射面側と接触して傷が付く可能性があること、画像表示素子３５あるいは他の機能性を有する光学シート等が持つ規則性を有する構造体と干渉縞を生じ易くなる。さらには、視野角が狭くなるという不都合が生じるために好ましくない。
【００６７】
これまで述べてきた略半球形状のマイクロレンズ１００と線状に連なる幾何学構造体１１０は、透明性の高いシート上に、ＵＶ硬化樹脂に代表される電子線硬化樹脂を用いて成形することができる。一例として、予め設計した寸法の略半球形状のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０を形成した金型を用いてＵＶ成形することができる。ここで、透明性の高いシートの材質としては、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）、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを一例として挙げることができる。
【００６８】
さらに、略半球形状のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０に用いられる材料は、熱可塑性樹脂からなる透明樹脂が好ましく、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、ＰＥＴ、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを挙げることができる。これらの材料を用いた押出し成形加工法、あるいは、射出成型法、熱プレス成型法によって形成することも可能である。
【００６９】
略半球形状のマイクロレンズ１００と線状に連なる幾何学構造体１１０は、拡散性を向上させる目的として無機微粒子または有機微粒子を添加させて用いることも可能である。一例としては、アクリル系粒子、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、ポリウレタン系粒子、ポリエステル系粒子、シリコーン系粒子、フッ素系粒子、これらの共重合体、スメクタイト、カオリナイト、タルクなどの粘土化合物粒子、シリカ、酸化チタン、アルミナ、シリカアルミナ、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化ストロンチウムなどの無機酸化物粒子、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、塩化バリウム、硫酸バリウム、硝酸バリウム、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、炭酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、ガラス粒子などの無機微粒子等を挙げることができる。
【００７０】
略半球形状のマイクロレンズ１００と線状に連なる幾何学構造体１１０は、紫外線吸収剤が添加されたものが好ましい。紫外線吸収剤を添加することにより、光源４１から照射される紫外線による略半球形状のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０自体の紫外線による劣化を抑制することができ、長寿命化を図ることができる。この紫外線吸収剤としては、例えば、２−（２´- ヒドロキシ−５´−メチルフェニル）ベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール系化合物、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系化合物、４−ｔ−ブチルフェニルサリシレートなどのサリチル酸エステル系化合物、２−エトキシ−２´−エチルオキザリックアシッドビスアニリドなどのオキザリックアシッドアニリド系化合物、エチル−２− シアノ−３，３−ジフェニルアクリレートなどのシアノアクリレート系等を用いることができる。
【００７１】
本発明に係る光学シート２５の厚みとしては、用いる材料や材質、使用する環境や状況により異なるが、５０μｍ以上６００μｍ以下の範囲内であることが望ましい。５０μｍ未満の厚みでは、形成する略半球形状のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０のサイズに制限が生じ、必要とされる光学特性を発揮すること、製造時に厚みを均一にすることが困難となる。また、シート自体の強度が得られないために熱などによる撓みや変形が生じ易くなる結果、シワや輝度ムラを発生しやすくなるという問題が生じる。また、厚みが６００μｍを越える場合は、光学シート全体の透過率低下、材料コスト上昇、成形加工における重量上昇などの不都合が生じる。
【００７２】
以上のように、本発明の光学シート２５は、光出射面側１０にマイクロレンズ１００と、線状に連なる幾何学構造体１１０とを組み合わせた構造を有するため、接触や擦れによる傷の発生を防ぐことが出来る耐擦傷性と、略半球形状のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０の優れた光学特性を併せ持つ光学シートを提供することが出来る。
また、光出射面側１０に微細な凹凸を付与し、光入射面側２０に略半球状の凸構造部１２０と微細な凹凸を付与させることで、光入射面側の耐擦傷性を高めることが出来ると同時に、光の拡散機能を高め、視野角の拡大及び隠蔽性を向上させることが可能となる。微細な凹凸は、凸構造部１２０の表面にも形成しても良い。
【００７３】
さらには、本発明の光学シートと機能を有する光学部材、あるいは拡散板とを組み合わせることで、輝度、視野角、隠蔽性に優れた液晶表示画像を観察者側方向へと射出させることが可能なバックライトユニットおよびディスプレイ装置を提供することができる。
これまでに述べてきたように、本発明のディスプレイ装置７０は、画像表示素子３５が液晶表示素子であり、先に記載したバックライトユニット５５により集光・拡散特性を向上させた光Ｋを利用する構成であることから、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、光源であるランプイメージや拡散板のムラを低減させて、画面全体の輝度を均一化させた画像を得ることができる。
【００７４】
ここで、線状に連なる幾何学構造体１１０は、同一形状・同一寸法の凹凸の繰り返しでなくても良い。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。尚、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００７５】
以下、実施例において、本発明の光学シート２５、及びディスプレイ装置７０の光学特性評価、本発明の光学シート２５と機能性部材２の磨耗試験とその評価について説明する。
【００７６】
「実施例１」
出射面側１０のマイクロレンズ１００として、面積率が３０％、直径１１０μｍ、レンズ高さが５４μｍとなる六方配置された半球状のマイクロレンズを形成した。また、線状に連なる幾何学構造体１１０として、幅が３０μｍ、レンズ高さが１５μｍとなる頂角９０度のプリズムを形成した金型を作製した。この金型を用いて、厚み２５０μｍのＰＥＴ基材（東洋紡績製品）上にＵＶ硬化性樹脂（屈折率＝１．５２）による略半球形状のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０を形成して光学シート２５を作製した。なお、作製したプリズムは、観測者側から観て水平方向に線状配置された構成とした。
【００７７】
「比較例１」
上記した実施例１の光学シートと同一のＵＶ硬化性樹脂を用いて、同じＰＥＴ基材上にマイクロレンズ１００として、面積率が３０％、直径１１０μｍ、レンズ高さが５４μｍとなる六方配置された略半球状のマイクロレンズ１００と、幾何学構造体１１０として、幅が８０μｍ、レンズ高さが４０μｍとなる頂角９０度のプリズムを形成した光学シートを作製した。
【００７８】
「角度測定」
作製した光学シート２５の断面観察を行い、略半球形状のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０が接する部位における断面の接線Ｌ１と、プリズムの頂角を二等分する頂角を通る垂線に直交する線を表す延長線Ｌ３とによって形成される角度θ１と、幾何学構造体１１０の出射面の延長線Ｌ２と延長線Ｌ３によって形成される底角θ２の測定を行った。
【００７９】
先ず、光学シートを小片化して熱硬化性透明樹脂で覆って硬化させた後、ガラスナイフ及びダイヤモンドナイフを用いて断面観察用のサンプルを作製した。作製したサンプルの顕微鏡観察結果から、角度θ１と底角θ２を測定した。
「光学評価」
本実施例のディスプレイ装置を以下の測定方法により評価した。
【００８０】
（正面輝度評価）
作製した２種類の光学シート２５を拡散板５０上に配置し、観測者側に画像表示素子３５を有するディスプレイ装置７０を組み立てた。このディスプレイ装置の画面を全白表示として、分光放射輝度計（ＳＲ−３Ａ：トプコンテクノハウス社製）を用いて、同一条件下において画面中心部の輝度を測定した。
「磨耗評価」
本実施例、及び比較例の磨耗評価を以下の測定方法により評価した。
【００８１】
（学振式磨耗試験）
学振式磨耗試験機を用いて以下に示す条件で耐擦傷性の評価を実施した。先ず、評価する光学シート２５の略半球形状のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０を形成した面を上面として学振式磨耗試験機に固定し、次に積層する機能性部材２として光拡散シート（恵和製品）の裏面（光入射面側）を向き合わせて設置し、荷重が１００ｇ／ｃｍ３となる条件で加圧させ、略半球形状のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０と拡散シート裏面を、振幅５０ｍｍ、速度１２０ｍｍ／秒で２０回往復させて擦り合わせ、擦り合わせた面における傷の発生の有無及び傷の程度を目視で評価した。
【００８２】
「測定結果」
表１に本実施例、及び比較例の測定結果を表に示す。
【００８３】
【表１】
2011150077.tif 000003
【００８４】
表１から分かるように、実施例１においては、マイクロレンズ１００と線状に連なる幾何学構造体１１０とが接する部位における断面の接線Ｌ１と延長線Ｌ３とによって形成される角度θ１の角度は、観測した場所によって異なる。そして、角度θ１の角度は、幾何学構造体１１０の頂点が略半球形状のマイクロレンズ１００に接する部位において最大となり、その値は９０度であった。また、角度θ１の角度は、幾何学構造体１１０の底辺が略半球形状のマイクロレンズ１００に接する部位において最小となり、その値は５９度であった。一方、幾何学構造体１１０の出射面の延長線Ｌ２と延長線Ｌ３とによって形成される底角θ２の角度は、設計値通り４５度であった。以上の結果から、実施例１の光学シートは、本発明を満たす構造であることが分かった。実施例１のディスプレイの正面輝度は、５４３ｃｄ／ｍ２、垂直方向の視野半値角は３４．６度であり、水平方向の視野半値角は４８．１度であった。
【００８５】
そして、学振式磨耗試験においては、実施例１の光学シートのレンズ面と光拡散シートの裏面には傷は認められず、良好な傷付防止効果を確認することが出来た。
一方、比較例１においては、略半球形状のマイクロレンズ１００と線状に連なる幾何学構造体１１０が接する部位における断面の接線Ｌ１と延長線Ｌ３とによって形成される角度θ１の角度は、観測した場所によって異なり、幾何学構造体１１０の頂点が略半球形状のマイクロレンズ１００に接する部位において最大となり、その値は９０度であり、幾何学構造体１１０の底辺が略半球形状のマイクロレンズ１００に接する部位において最小となり、その値は３４度であった。幾何学構造体１１０の出射面の延長線Ｌ２と延長線Ｌ３とよって形成される底角θ２の角度は４５度であった。以上の結果から、実施例１の光学シートは、角度θ１の値が底角θ２よりも低い部位があり、本発明の仕様を満たさない構造であることが分かった。比較例１のディスプレイの正面輝度は、５４７ｃｄ／ｍ２、垂直方向の視野半値角は３３．３度であり、水平方向の視野半値角は４７．７度であった。学振式磨耗試験においては、比較例１の光学シートのレンズ面の一部に振幅方向の部分的なスジ状の傷が認められた。これは、プリズム頂部が削られていること、さらには、削られて発生した削り滓が他の部位を傷つけていることが要因であることが分かった。
【００８６】
以上の実施例及び比較例評価結果から、正面輝度及び視野角が示す光学特性には差は認められなかったが、磨耗試験においては大きな差が認められた。よって、光出射面側のマイクロレンズ１００と線状に連なる幾何学構造体１１０を組み合わせた光学シート２５において、略半球形状のマイクロレンズ１００と幾何学構造体１１０が接する接線Ｌ１と延長線Ｌ３によって形成される底角である角度θ１と、幾何学構造体１１０の出射面の延長線Ｌ２と延長線Ｌ３によって形成される底角θ２の関係が、常に角度θ１が底角θ２よりも大きくなるように規定することで、高い耐擦傷性を有し、且つ略半球形状のマイクロレンズと線状構造の線状の幾何学構造体の優れた光学特性を併せ持つ優れた光学シート２５を提供することが可能であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の光学シート２５は、光が出射する面側に、視野角が広い特性を有し、滑りが良く傷が付き難い半球形状若しくは略半球形状のマイクロレンズと、集光性が高く輝度の向上に優れた線状に連なる幾何学構造体を併せ持つ光学シートである。そして、幾何学構造体に垂直な断面において、上記マイクロレンズと幾何学構造体が接する位置におけるマイクロレンズの接線の底角が、幾何学構造体の底角よりも大きい断面構造を採ることで、接触や擦れによる傷の発生を防ぐことが可能な高い耐擦傷性を付与させることが可能である。同時に、略半球形状マイクロレンズと幾何学構造体の優れた光学特性を併せ持つ光学シートを提供することが可能となる。
【００８８】
また、上述のようにマイクロレンズの仕様を規定することで、耐擦傷性と光学特性を両立させることが可能となる。さらには、光出射面側に微細な凹凸を付与し、光入射面側に略半球状構造と微細な凹凸を付与させることで、光入射面側の耐擦傷性を高めることが出来ると同時に、光の拡散機能を高め、視野角の拡大及び隠蔽性を向上させることが可能となる。
【００８９】
この本発明の光学シートと機能を有する光学部材、あるいは拡散板、導光板とを組み合わせることで、輝度、視野角、隠蔽性に優れた液晶表示画像を観察者側方向へと射出させることが可能なバックライトユニットおよびディスプレイ装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００９０】
Ｈ、Ｋ…光、Ｆ…観察者側、Ｈ…マイクロレンズ高さ、Ｒ…マイクロレンズの底面直径、Ｌ１…線状に連なる幾何学構造体がマイクロレンズに接する部位の接線、Ｌ２…線状に連なる幾何学構造体の光出射面の延長線、Ｌ３…マイクロレンズに隣接する連続して凹凸を形成する幾何学構造体の頂角を二等分する頂点を通る垂線に直交する線、または、連続して凹凸を形成する幾何学構造体の頂点における接線に平行な線、θ１…マイクロレンズの接線と線Ｌ３との交点における角度（底角）、θ２…幾何学構造体の底角、２…機能性部材、１０…光出射面側、２０…光入射面側、２５…光学シート、３１、３３…偏光板、３２…液晶パネル、３５…画像表示素子、４１…光源、４３…反射板（反射フィルム）、４５…光源ユニット、５０…拡散板（導光板）、５５…バックライトユニット、７０…ディスプレイ装置、１００…マイクロレンズ、１１０…線状に連なる幾何学構造体、１２０…略半球状構造
【図１】
2011150077.tif 000004
【図２】
2011150077.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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