(57)【要約】      （修正有）【課題】光源ユニットに配設したときに、光源の形状が現れず、しかも高い輝度を示す光拡散シートの提供。【解決手段】本発明の光拡散シート１は、基材シートの面上に、特定方向に配向して延在する山状部１１と、前記山状部１１の間に形成された溝状部１２と、から構成された微細形状が形成されてなることを特徴とする。また、本発明の光源ユニット２２は、光源２２1と、前記光源２２１上に配設された光拡散シート２２２と、を具備し、前記光源２２１からの光を前記光拡散シート２２２を介して液晶パネル２１に入射させること。【選択図】図１
2008224779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材シートの面上に、特定方向に配向して延在する山状部と、前記山状部間に形成された溝状部と、から構成された微細形状が形成されてなることを特徴とする光拡散シート。
【請求項２】
前記特定方向と直交する方向に沿う任意断面における前記微細形状を周波数分析したときに、その波長特性が少なくとも２つの周波数成分を含み、前記微細形状が形成された面における前記特定方向の位置因子Ｘと、前記特定方向に直交する方向の位置因子Ｙとが下記式（１）により表されることを特徴とする請求項１記載の光拡散シート。
【数１】
2008224779.tif 000005
ここで  ２ ≦ ｎ ≦ １０                                              式（１）
【請求項３】
前記式（１）におけるλiが０．５０μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項２記載の光拡散シート。
【請求項４】
前記式（１）におけるａiが０．５μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の光拡散シート。
【請求項５】
ａi／λiが０．０２〜２．０であることを特徴とする請求項２に記載の光拡散シート。
【請求項６】
前記基材シートに形成された山状部と、前記山状部間に形成された溝状部と、から構成された微細形状は熱可塑性樹脂の成型物であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の光拡散シート。
【請求項７】
前記基材シートに形成された山状部と、前記山状部間に形成された溝状部と、から構成された微細形状は光硬化性樹脂の硬化物であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の光拡散シート。
【請求項８】
前記微細形状は、光干渉露光を用いて光硬化性樹脂を露光固化して設けた前記微細形状に対応するパターンを有する原版を用いたスタンパで前記基材シートに前記パターンを転写賦形することにより形成されたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の光拡散シート。
【請求項９】
前記基材シートの厚さが１０μｍ〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の光拡散シート。
【請求項１０】
光源と、前記光源上に配設された請求項１から請求項９のいずれかに記載の光拡散シートと、を具備し、前記光源からの光を前記光拡散シートを介して被照光体に入射させることを特徴とする光源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光拡散シート及びその製造方法に関し、特に、液晶表示装置のバックライトなどの光源ユニットに用いられる光拡散シート及びそれを用いた光源ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型又は半透過型の液晶表示装置においては、液晶パネルを照光する光源ユニットとしてバックライトが配設されている。このバックライトは、冷陰極管などの線状光源から出射された光を導光板や光拡散シートを介して液晶パネルに入射させるように構成されている（特許文献１）。光拡散シートとしては、基材シートに拡散剤が分散されたものや、基材シートにレンチ形状やレンズ形状を賦形したものがある。
【特許文献１】特開２００６−３９５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
基材シートに拡散剤を分散した光拡散シートは、押出成形により安価に大量に製造することが可能であるが、拡散性を重視して拡散剤を増量すると、表示装置に用いた場合に正面輝度が著しく低下すると共に、押出性も低下して収率が低下する。反対に、正面輝度を上げるために拡散剤を減量すると、表示装置に用いた場合に光源の形状（ランプイメージ）が発現して実用には耐えられなくなる。
【０００４】
一方、基材シートにレンチ形状やレンズ形状を賦形した光拡散シートは、その形状による集光効果から輝度が向上するが、単体では、ある視野角において強いランプイメージが観測されるため、表示装置に用いる場合には、前記拡散剤を使用した光拡散シートを併用しなければならない。このように拡散剤を使用した光拡散シートを使用すると、単体で期待できる正面輝度の向上が阻害され、結果として輝度が低下してしまう。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、光源ユニットに配設したときに、光源の形状（ランプイメージ）が現れず、しかも高い輝度を示す光拡散シート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】
【０００６】
本発明の光拡散シートは、基材シートの面上に、特定方向に配向して延在する山状部と、前記山状部間に形成された溝状部と、から構成された微細形状が形成されてなることを特徴とする。
【０００７】
本発明の光拡散シートにおいては、前記特定方向と直交する方向に沿う任意断面における前記微細形状を周波数分析したときに、その波長特性が少なくとも２つの周波数成分を含み、前記微細形状が形成された面における前記特定方向の位置因子Ｘと、前記特定方向に直交する方向の位置因子Ｙとが下記式（１）により表されることが好ましい。
【数１】
2008224779.tif 000003
ここで  ２ ≦ ｎ ≦ １０                                              式（１）
【０００８】
本発明の光拡散シートにおいては、前記式（１）におけるλiが０．５０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。
【０００９】
本発明の光拡散シートにおいては、前記式（１）におけるａiが０．５μｍ〜１０μｍであることが好ましい。
【００１０】
本発明の光拡散シートにおいては、ａi／λiが０．０２〜２．０であることが好ましい。
【００１１】
本発明の光拡散シートにおいては、前記基材シートに形成された山状部と、前記山状部間に形成された溝状部と、から構成された微細形状は熱可塑性樹脂の成型物であることが好ましい。
【００１２】
本発明の光拡散シートにおいては、前記基材シートに形成された山状部と、前記山状部間に形成された溝状部と、から構成された微細形状は光硬化性樹脂の硬化物であることが好ましい。
【００１３】
本発明の光拡散シートにおいては、前記微細形状は、光干渉露光を用いて光硬化性樹脂を露光固化して設けた前記微細形状に対応するパターンを有する原版を用いたスタンパで前記基材シートに前記パターンを転写賦形することにより形成されたことが好ましい。
【００１４】
本発明の光拡散シートにおいては、前記基材シートの厚さが１０μｍ〜１０００μｍであることが好ましい。
【００１５】
本発明の光源ユニットは、光源と、前記光源上に配設された請求項１から請求項９のいずれかに記載の光拡散シートと、を具備し、前記光源からの光を前記光拡散シートを介して被照光体に入射させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光拡散シートは、基材シートの面上に、特定方向に配向して延在する山状部と、前記山状部間に形成された溝状部と、から構成された微細形状が形成されてなるので、光源ユニットに配設したときに、光源の形状が現れず、しかも高い輝度を示すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る光拡散シートの表層領域分を示す概略図である。なお、図１は、光拡散シートの表層領域分を模式的に図示したものであり、これに限定されない。図１（ａ）に示すように、本発明に係る光拡散シート１は、基材シートの表層領域に微細形状が形成されてなるものである。この微細形状は、特定方向に配向して延在する山状部１１と、この山状部１１の間に形成された溝状部１２とから構成されている。
【００１８】
山状部１１の高さ、すなわち山状部１１の頂点と溝状部１２の底までの距離は、型転写性などを考慮すると、０．５μｍ〜１０．０μｍであることが好ましい。また、山状部１１の頂部と頂部との間の距離（ピッチ）は、光拡散性などを考慮すると、０．５μｍ〜１００μｍであることが好ましい。なお、山状部１１の先端の形状は、光透過性などを考慮すると、球状、回転楕円体形状であることが好ましい。
【００１９】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、各山状部１１の高さや形状はランダムである。ここで、「ランダム」とは、光拡散シートの任意の領域において、山状部１１の高さや形状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山状部１１の高さや形状に規則性を有していても、任意の領域全体において山状部１１の高さや形状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。
【００２０】
また、「ランダム」とは、特定方向（山状部１１が全体として延在している方向：配向方向）と直交する方向（直交方向）に沿う任意断面における微細形状を周波数分析したときに、その波長特性が少なくとも２つの周波数成分を含み、光拡散シートの微細形状が形成された面における配向方向の位置因子Ｘと、直交方向の位置因子Ｙとが下記式（１）により表されることを意味する。
【数２】
2008224779.tif 000004
ここで  ２ ≦ ｎ ≦ １０                                              式（１）
【００２１】
上記式（１）において、光拡散性などを考慮すると、λiが０．５０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。また、上記式（１）において、型転写性などを考慮すると、ａiが０．５μｍ〜１０μｍであることが好ましい。さらに、集光性などを考慮すると、ａi／λiが０．０２〜２．０であることが好ましい。
【００２２】
このように、特定方向に配向して延在する山状部１１と、この山状部１１の間に形成された溝状部１２とで構成された微細形状を表層領域に持つ光拡散シート１は、その微細形状により、レンチ形状やレンズ形状で見られる集光機能を発揮して輝度を向上させることができる。また、断面形状において複数の周波数成分（波長成分）を持つことにより、形状のランダム性を有しており、適度な光拡散性が発揮される。このとき、形状がきわめて微細な波長成分まで含むので、ランプイメージが発現を防止できると考えられる。このような構成においては、拡散剤を使用しないので原材料コスト面でも有利となる。また、必要に応じて、少量の拡散剤を併用しても良い。
【００２３】
光拡散シート１の基材シートは、熱可塑性樹脂の成型物でも良く、光硬化性樹脂の硬化物でも良い。熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマーなどを挙げることができる。このとき、成型方法や成型条件については特に制限はない。また、光硬化性樹脂を用いる場合は、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロースなどで構成されたシートを挙げることができる。このとき、山状部と、前記山状部間に形成された溝状部と、から構成された微細形状を形成するために、用いる光硬化性樹脂は、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、などのアクリレート系樹脂が好ましい。硬化条件については特に制限はない。
【００２４】
基材シートの厚さ（表層領域を含めた厚さ）は１０μｍ〜１０００μｍであることが好ましい。
【００２５】
基材シートに上記微細形状を形成する場合、まず、光干渉露光法を用いて光硬化性樹脂を露光固化して前記微細形状に対応するパターンを持つ原版を作製する。そして、この原版からスタンパを作製し、このスタンパを用いて基材シートに前記パターンを転写賦形する。転写賦形の方法は、近年急速に発展してきた、ナノインプリントの手法を用いることができる。例えば、熱可塑性樹脂を用いたプレス成形、ロール状スタンパを用いたロール成型、金型内にスタンパを挿入した状態での射出成形などの方法を用いることができる。また、光硬化性樹脂を用いる場合は、基材に光硬化性樹脂を塗布し、スタンパに転写して硬化させる方法、スタンパに光硬化性樹脂を塗布して、基材に転写し、硬化させる方法などを用いることができる。
【００２６】
ここで、光干渉露光法とは、特定の波長のレーザ光を角度θの２つの方向から照射して形成される干渉縞を用いて露光を行う方法である。光干渉露光に使用できるレーザとしては、ＴＥＭ００モードのレーザに限定される。ＴＥＭ００モードのレーザ発振できる紫外光レーザとしては、アルゴンレーザ（波長３６４ｎｍ，３５１ｎｍ，３３３ｎｍ）や、ＹＡＧレーザの４倍波（波長２６６ｎｍ）などが挙げられる。なお、光干渉露光に用いるレーザ光の波長は、形成する微細形状の山状部１１の間隔に応じて適宜設定する。また、ランダム性を持たせるために片方もしくは両方の光路に光拡散性の材料などを挿入しても良い。
【００２７】
上記構成を有する光拡散シートは、被照光体である液晶表示装置の光源ユニットに配設される。図２は、本発明の実施の形態に係る光拡散シートを用いた液晶表示装置を示す図である。図２に示す液晶表示装置は、液晶パネル２１と、この液晶パネル２１に光を入射する光源ユニット２２とから主に構成されている。液晶パネル２１は、一対のガラス基板２１１，２１３と、このガラス基板２１１，２１３で挟持された液晶層２１２とから構成されている。また、光源ユニット２２は、冷陰極管などの光源２２１と、光源２２１と液晶パネル２１との間に配設された本発明に係る光拡散シート２２２とから構成されている。このような液晶表示装置においては、光源２２１からの光を光拡散シート２２２を透過して液晶パネル２１に入射させるようになっている。
【００２８】
この液晶表示装置は、本発明に係る光拡散シートを用いているので、十分な輝度を有する状態で、光源のランプイメージを現すことなく画面表示を行うことができる。なお、液晶パネル２１において、通常使用されている偏光板保護フィルム、位相差フィルム、拡散板、配向膜、透明電極、カラーフィルタなどの各種光学素子については説明を省略する。
【００２９】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
・スタンパの作製
基材となるガラス基板などの平板上に感光性レジストを塗布し、上述したように２本のビームからなるレーザ光を照射して露光硬化することにより、光干渉による微細形状のパターンを形成し、不要部分を洗浄した後に、ニッケルなどで電鋳処理を行い、メタルマスタースタンパを得る。基材として、平板の代わりにロールを用いて同様に露光して、ロール状のスタンパを作製しても良い。
【００３０】
得られた平板メタルマスタを用いて、例えば、０．５ｍｍ厚のシクロオレフィンポリマー（アートン、日本合成ゴム社製）のシートに、上記のようにして作製したメタルマスタースタンパを用いて微細形状パターンを熱転写した。熱転写は、シートにメタルマスタースタンパを当接させて、温度１８０℃、圧力１５ＭＰａで１０分間加熱加圧した後に室温まで水冷することにより樹脂マスタースタンパを得る。樹脂マスタースタンパを得るための転写方法としては、前記熱転写に限らず、感光性樹脂による転写などのナノインプリントの技術を用いることもできる。次いで、樹脂マスタースタンパにニッケルなどで電鋳処理を施して、メタルマザースタンパ（以下、スタンパと省略する）を得る。なお、樹脂マスタースタンパ相当のものが市販品、サンプルとして入手可能であれば、これを樹脂マスタースタンパとして、電鋳処理を施してスタンパとしても良い。
【００３１】
（実施例１）
微細形状パターンが表面に施された、ルミニット社（Luminit LLC米国カリフォルニア州）製ＬＳＤ９５３５シートを樹脂マスタースタンパとして、これに電鋳処理を施して、スタンパを得た。次いで、０．５ｍｍ厚のシクロオレフィンポリマー（アートン、日本合成ゴム社製）のシートに、上記のようにして作製したスタンパを用いて微細形状パターンを熱転写した。熱転写は、シートにスタンパを当接させて、温度１８０℃、圧力１５ＭＰａで１０分間加熱加圧した後に室温まで水冷することにより行った。このようにして微細形状パターンが賦形されたシクロオレフィンポリマーシート（実施例１）を作製した。このシクロオレフィンポリマーシートの表層領域を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓ−４７００、日立製作所製）で見たところ、図４に示すように、特定方向に配向して延在する山状部と、この山状部の間に形成された溝状部とから構成された微細形状を有していた。
【００３２】
・断面形状の定量化近似
得られたシクロオレフィンポリマーシートを切り出して、ＳＥＭにより断面形状（山状部の配向方向と直交する方向に沿う断面の形状）を観察したところ、図５に示す形状であった。得られた断面画像を二値化処理し、断面波形を取り出して、これを高速フーリエ変換処理することにより、含まれる主要な周波数成分を得た。得られた周波数成分から、フーリエ級数を用いた近似式を作成し、光学的に役割を持つパラメータと定義した。このような周波数分析に基づいて計算した近似断面を図６に示す。また、ここで用いた近似式及びパラメータは以下の通りである。
（近似式）
Ａ１＊ｓｉｎ（２πｘ／λ１）＋Ａ２＊ｓｉｎ（２πｘ／λ２）＋Ａ３＊ｓｉｎ（２πｘ／λ３）
（パラメータ）
Ａ１＝３．０、λ１＝５．８
Ａ２＝１．０、λ２＝７．１
Ａ３＝１．０、λ３＝１１．６
このようにして求められた断面形状波長特性を図７に示す。図７から分かるように、波長特性が少なくとも２つの周波数成分を含んでいた。
【００３３】
・拡散機能の評価
得られたシクロオレフィンポリマーシートについて、正面輝度測定とランプイメージの評価を行った。正面輝度及びランプイメージは、シャープ株式会社製液晶テレビＬＣ２６ＢＤ１のバックライトに光拡散シートを配設し、コニカミノルタ製二次元色彩輝度計ＣＡ−２０００を用いて測定することにより評価した。正面入射光の透過光の角度依存性、すなわち拡散透過性を村上色彩技術研究所製変角高速分光光度計ＧＳＰ−２により評価した。正面輝度の結果を図１２に示す。図１２から分かるように、正面輝度が高く、ランプイメージは確認されなかった。また、拡散透過性の測定結果を図１１に示す。図１１から分かるように、拡散性と正面透過光がバランスよく配分されていた。なお、拡散性と正面輝度の比較として、市販の拡散板（ＳＯＮＹ製液晶テレビ BRAVIA LC32BD1 に搭載されていた拡散板）の測定値（比較例１）を採用した。
【００３４】
（実施例２）
微細形状パターンが表面に施された、ルミニット社（Luminit LLC米国カリフォルニア州）製 ＬＳＤ７５３５シートを樹脂マスターとして、これに電鋳処理を施して、スタンパを得た。このスタンパを用いて実施例１と同様にして微細形状パターンを熱転写した。このようにして微細形状パターンが賦形されたシクロオレフィンポリマーシート（実施例２）を作製した。
【００３５】
・断面形状の定量化近似
シクロオレフィンポリマーシートを切り出して、ＳＥＭにより断面形状（山状部の配向方向と直交する方向に沿う断面の形状）を観察したところ、図８に示す形状であった。得られた断面画像を二値化処理し、断面波形を取り出して、これを高速フーリエ変換処理することにより、含まれる主要な周波数成分を得た。得られた周波数成分から、フーリエ級数を用いた近似式を作成し、光学的に役割を持つパラメータと定義した。このような周波数分析に基づいて計算した近似断面を図９に示す。また、ここで用いた近似式及びパラメータは以下の通りである。
（近似式）
Ａ１＊ｓｉｎ（２πｘ／λ１）＋Ａ２＊ｓｉｎ（２πｘ／λ２）＋Ａ３＊ｓｉｎ（２πｘ／λ３）＋Ａ４＊ｓｉｎ（２πｘ／λ４）＋Ａ５＊ｓｉｎ（２πｘ／λ５）
（パラメータ）
Ａ１＝３．０、λ１＝３．５
Ａ２＝２．０、λ２＝６．４
Ａ３＝２．０、λ３＝８．５
Ａ４＝１．０、λ４＝１４．２
Ａ５＝１．０、λ５＝１８．３
このようにして求められた断面形状波長特性を図１０に示す。図１０から分かるように、波長特性が少なくとも２つの周波数成分を含んでいた。
【００３６】
・拡散機能の評価
シクロオレフィンポリマーシートについて、正面輝度測定とランプイメージの評価を行った。正面輝度及びランプイメージは、シャープ株式会社製液晶テレビＬＣ２６ＢＤ１のバックライトに光拡散シートを配設し、コニカミノルタ製二次元色彩輝度計ＣＡ−２０００を用いて測定することにより評価した。また、拡散透過性を村上色彩技術研究所製変角高速分光光度計ＧＳＰ−２により評価した。正面輝度の結果を図１２に示す。図１２から分かるように、正面輝度が高く、ランプイメージは確認されなかった。また、拡散透過性の測定結果を図１１に示す。図１１から分かるように、拡散性と正面透過光がバランスよく配分されていた。なお、拡散性と正面輝度の比較として、市販の拡散板（ＳＯＮＹ製液晶テレビ BRAVIA LC32BD1 に搭載されていた拡散板）の測定値（比較例１）を採用した。
【００３７】
このように、本発明の光拡散シートによれば、光源ユニットに配設したときに、光源の形状が現れず、しかも高い輝度を示すことができる。
【００３８】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態における寸法、材質などは例示的なものであり、適宜変更して実施することが可能である。例えば、図３に示すように、上記実施例１，２から推定したパラメータに基づいて計算した近似断面からなる形状を、干渉露光法により作製した場合も同様の効果が得られると考えられるので、このような形状も本発明の範囲に含まれるものとする。上記実施の形態においては、液晶テレビの光源ユニットに適用した場合について説明しているが、本発明は液晶テレビ以外のデバイスの光源ユニットに用いる場合などにも同様に適用することができる。その他、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、液晶表示装置のような表示装置の光源ユニットに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る光拡散シートの表層領域分を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光拡散シートを用いた液晶表示装置を示す図である。
【図３】実施例１，２から推定したパラメータに基づいて計算した近似断面を示す図である。
【図４】実施例１の光拡散シートの表層領域を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図５】実施例１の光拡散シートの表層領域の断面を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】実施例１の光拡散シートについての周波数分析に基づいて計算した近似断面を示す図である。
【図７】実施例１の光拡散シートについての断面形状波長特性を示す図である。
【図８】実施例２の光拡散シートの表層領域の断面を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図９】実施例２の光拡散シートについての周波数分析に基づいて計算した近似断面を示す図である。
【図１０】実施例２の光拡散シートについての断面形状波長特性を示す図である。
【図１１】実施例１，２の光拡散シートの拡散透過性を示す図である。
【図１２】実施例１，２の光拡散シートの正面輝度を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  光拡散シート
１１  山状部
１２  溝状部
２１  液晶パネル
２２  光源ユニット
２１１，２１２  ガラス基板
２１３  液晶層
２２１  光源
【図１】
2008224779.tif 000006
【図２】
2008224779.tif 000007
【図３】
2008224779.tif 000008
【図６】
2008224779.tif 000009
【図７】
2008224779.tif 000010
【図９】
2008224779.tif 000011
【図１０】
2008224779.tif 000012
【図１１】
2008224779.tif 000013
【図１２】
2008224779.tif 000014
【図４】
2008224779.tif 000015
【図５】
2008224779.tif 000016
【図８】
2008224779.tif 000017