(57)【要約】【課題】ＬＥＤ間距離を広げて使用素子数を減らすことで低コスト化を図ったバックライトや、第１の光学シートと反射フィルムの距離を短くして薄型化を図ったバックライトにおいて効果的な輝度ムラ解消が可能となる光学シートを提供する。【解決手段】本発明の光学シートは、外形が長方形状であり、一方の表面に凸状又は凹状の四角錐形状が複数賦形された光学シートであって、前記四角錐形状の基底面が、狭角（θ１）が７５°〜８８°の菱形であり、前記菱形の長い方の対角線と、光学シート外形の長辺となす角度が１０°以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形が長方形状であり、一方の表面に凸状又は凹状の四角錐形状が複数賦形された光学シートであって、
前記四角錐形状の基底面が、狭角（θ１）が７５°〜８８°の菱形であり、
前記菱形の長い方の対角線と、光学シート外形の長辺となす角度が１０°以下であることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記四角錐形状が凹状であり、前記菱形の各辺の方向に四角錐形状が配列している請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
前記四角錐形状は、四角錐の斜面と基底面との交差角（θ２）が２０°≦θ２≦７０°である請求項１又は２に記載の光学シート。
【請求項４】
板上に格子状に配置された複数の点光源を備えた光源と、該光源の出光側に請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学シートを有する面状光源装置であって、
前記光学シート表面に賦型された四角錐形状の底面の菱形の対角線と、前記点光源の配列方向がなす交差角（θ３）の狭角が、１５°以下であることを特徴とする面状光源装置。
【請求項５】
前記光源が出光側に長方形の開口部を有し、前記光学シートがその長手方向と前記開口部の長手方向とが同一方向となるように配置されており、
前記光学シートよりも出光面側に、少なくとも１枚のプリズムシートが、該プリズムシートのレンズ延在方向が前記開口部の長手方向と同一方向となるように配置されている請求項４に記載の面状光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学シートおよび該光学シートを用いた面状光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置はブラウン管を用いたものから液晶を用いたものに代わってきており、画面の大型化も進んできた。バックライトの光源は冷陰極管を用いたものが主流であったが、近年では急速にＬＥＤ光源（Light Emitting Diode）へのシフトが進んでいる。
【０００３】
ＬＥＤ光源の照射方式は、エッジライト方式と直下型方式の２種類に大別される。エッジライト方式は、薄型化が可能であり、使用するＬＥＤの数も直下型と比べて少ないためコスト減が可能であることから、市場はエッジライト方式が主流となってきている。一方で、直下型は細かい領域でのローカルディミングが可能であり、エッジライトと比べて大型化も容易であることから、高性能モデルや大型モデルでは直下型の採用が主流である。
【０００４】
直下型方式は、液晶パネルの背面側に光源を設置し光を照射するが、バックライトの厚みを薄くするため光学シートと反射フィルムの距離を短くすると輝度ムラが生じてしまう。そのため、厚みが厚くなってしまうことが直下型方式の大きな欠点の１つとなっている。
【０００５】
直下型方式において薄型化を可能とするために、特許文献１に開示された直下型光源装置では、光拡散成分を含有するシートを複数枚重ねることで輝度ムラの解消を行っている。しかしながら、光学シートを複数枚使用することはコストアップにつながり、さらに拡散成分を通過する光路長が増加するため、正面輝度の低下という新たな問題が生じる。また特許文献２で開示された直下型光源装置は、表面に畝状のレンズを賦形した光学シートを直交して用いることで輝度ムラの解消を図っている。しかし、この方式でも畝状レンズ賦形光学シートを２枚使用することによりコストアップにつながり、さらに画面の水平方向の視野角が狭くなってしまうという新たな問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−４９９３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−４４９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
平板もしくは１μｍ≦Ｒａ≦５０μｍ程度のランダムな凹凸を賦形した光学シートに拡散剤を多量に添加し、輝度ムラの解消を図る場合、拡散剤を添加することで直下型ＬＥＤバックライトにおいて輝度ムラ解消能を効果的に高めることができる。しかし、このような表面形状の光学シートは特異的な方向に光を集めることが出来ず、出光分布を均一に広げるのが主たる効果である。そのため、拡散剤を一定水準以上添加しても輝度ムラ解消能を十分に向上させることはできない。
【０００８】
出光面に直線畝状に配されたレンズを有する光学シートは、畝状レンズを線状光源と平行に配置することにより線状光源と垂直方向への光拡散性が高められ、また正面輝度を上昇させることができる。そのため、冷陰極管直下型方式の液晶テレビでは薄型化や、冷陰極管の本数削減に最適な光源用光学シート構成と考えられている。
【０００９】
しかし、ＬＥＤ直下型方式の液晶テレビは点光源であるため、直線畝状のレンズでは畝と垂直方向へは光を拡散することができるが、畝と平行方向へはほとんど光を拡散できない。そのため、独立形状のレンズを賦形した光学シートが開発されている。このような光学シートでは等方的に光を拡散させることが出来るので、畝状のレンズシートと比べて高度に輝度ムラ解消を達成することが出来る。
しかしながら、薄型化を実現するために反射板と光源から液晶パネル側の方向に対して、一番目に配置する光学シート（以下、「第一の光学シート」と称する場合がある。）間の距離を狭めた光源装置や、低コスト化のためにＬＥＤ素子数を削減した光源装置においては、格子状に並んだＬＥＤ素子の中央部（ＬＥＤ素子が配置されていな部分）の上方部分は、この部分に入射する光の角度が厳しくなる。結果として、格子状に配置されたＬＥＤ（１）素子の中央部に新たな暗点が生じるという問題が生じていた。
【００１０】
本発明の目的は、第一の光学シートと反射シート間の距離が短い構造の直下型ＬＥＤバックライトにおいて輝度ムラの解消が可能となる光学シート、およびそれらを含む面状光源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題および従来技術の問題点を解消すべく、鋭意検討を重ねた結果、発明者らは、拡散剤を含む光学シートの出光面側に四角錐を賦形し、それらの形状を特定の角度で交差するように配置することで上記課題が解決されることを見出し、発明を完成するに至った。
【００１２】
本発明の光学シートは、外形が長方形状であり、一方の表面に凸状又は凹状の四角錐形状が複数賦形された光学シートであって、前記四角錐形状の基底面が、狭角（θ１）が７５°〜８８°の菱形であり、前記菱形の長い方の対角線と、光学シート外形の長辺となす角度が１０°以下であることを特徴とする。前記四角錐形状は、凹状であり、前記菱形の各辺の方向に四角錐形状が配列していることが好ましい。前記四角錘形状は、四角錐の斜面と基底面との交差角（θ２）が２０°≦θ２≦７０°であることが好ましい。
【００１３】
本発明の面状光源装置は、板上に格子状に配置された複数の点光源を備えた光源と、該光源の出光側に上記光学シートを有する面状光源装置であって、前記光学シート表面に賦型された四角錐形状の底面の菱形の対角線と、前記点光源の配列方向がなす交差角（θ３）の狭角が、１５°以下であることを特徴とする。前記光源は出光側に長方形の開口部を有し、前記光学シートがその長手方向と前記開口部の長手方向とが同一方向となるように配置されており、前記光学シートよりも出光面側に、少なくとも１枚のプリズムシートが、該プリズムシートのレンズ延在方向が前記開口部の長手方向と同一方向となるように配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光学シートを用いる事により、格子状に配置されたＬＥＤ光源の中央部の直上に配置される第１の光学シートへ入射する光が、効率的に観察者側に出射される。また、光学シートから出斜された光は、マイクロレンズシートやプリズムシートを透過することで、正面方向へ立ち上げ易い方向へ出射されるようになる。よって、ＬＥＤ光源の中央部の暗点を改善することが出来、輝度ムラの少ない高品位の映像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】表示装置の構成を示す断面模式図である。
【図２】本発明の光学シートに賦形される四角錐形状の断面形状の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の光学シートに賦形される四角錐形状の断面形状の他の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の光学シートに賦形される四角錐形状の断面形状の他の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の光学シートに賦形される四角錐形状の断面形状の他の一例を示す説明図である。
【図６】ＬＥＤ直下型バックライト装置の模式図である。
【図７】プリズムシートの説明図である。
【図８】本発明のＬＥＤ直下型バックライトに用いられるＬＥＤの配置例を示す平面図である。
【図９】本発明のＬＥＤ直下型バックライトに用いられるＬＥＤの他の配置例を示す平面図である。
【図１０】ＬＥＤと第１の光学シートの配置例を説明する平面図である。
【図１１】ＬＥＤと第１の光学シートの他の配置例を説明する平面図である。
【図１２】ＬＥＤと第１の光学シートの他の配置例を説明する平面図である。
【図１３】ＬＥＤと第１の光学シートの他の配置例を説明する平面図である。
【図１４】実施例２の光学シート（射出成型品）のレーザー顕微鏡観察像である。
【図１５】実施例２の光学シート（射出成型品）の電子顕微鏡観察像である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に図面等を参照して説明を行うが、本願発明は図面の実施形態にのみ限定されるものではない。
【００１７】
本明細書における第一の光学シートとは、光源から液晶パネル側の方向に対して、一番目に配置する光学シートをいい、第二以降の光学シートはそれぞれ、二番目、三番目、四番目と配置する順番の光学シートのことを示す（図１参照）。また、前面パネルに最も近い光学シートとは図１においては第四の光学シート６が該当する。これらの光学シートはその設置の目的（例えば輝度向上）が、他の阻害要因（例えば著しい厚みの増加、コストの上昇）を生じることなく達成できるかぎり、配置枚数の上限はない。
【００１８】
以下、先ず本発明に係る光学シートの表面形状など物理的構成につき説明した上で、続いて化学組成、他のシートの組合せ方法などにつき説明する。
＜光学シートの表面形状＞
本発明の光学シートは、出光面側に独立形状の四角錐（以下、「単位レンズ」と称する場合がある。）群が形成されている。前記四角錐形状の基底面は、菱形である。
ただし、菱形の２組の対向する底辺の交差角（狭角）θ１が鋭角になりすぎると、ＬＥＤ光源中央部の上方に入射する光が四角錐の面で全反射されるようになってしまい、光が十分出射されないため暗線が生じてしまう。ゆえに、菱形の２組の対向する底辺の交差角（狭角）は７５°≦θ１≦８８°が望ましく、７８°≦θ１≦８６°がより望ましく、８０°≦θ１≦８５°がさらに望ましい。
【００１９】
本発明の光学シートの出光面に賦形する形状は、略四角錐形状でもよく、任意の底辺と垂直かつ中心部を通る断面の幅をＰ２、該光学素子の基底部と頂上部の高さをＨ２とした場合、これらの距離には特に制限はない。成型の容易さから２０μｍ≦Ｐ２≦３００μｍ、１０μｍ≦Ｈ２≦２００μｍであることが好ましい。またこれらの四角錐形状の斜面と基底面との交差角をθ２としたとき、θ２は２０°〜７０°が好ましく、３０°〜６０°がさらに好ましく、４０°〜５０°がより好ましい。また斜面部は直線であっても良いが、楕円や双曲線の一部のような連続的に傾きが変化する曲線でも良い。また、中腹部分から頂点に向かう部分の形状は鋭角な形状（図２）となっていても良いが、丸みを帯びていたり（図３）、平坦であってもよく（図４）、逆に頂部が窪んでいる形状でもよい（図５）。また、四角錐形状は、凸形状であっても良いが、成形の容易性から凹形状としてもよい。このような形状とすることで、光源から離れた位置へ入射する深い角度の入射光を正面方向へ立ち上げることが出来るので、光源間に生じる暗線を改良することが可能となる。
【００２０】
薄型直下型ＬＥＤバックライトでは２つのＬＥＤの中間部位における光入射角が深く、四角錐形状斜面の斜面部が少ないと効果的に光を立ち上げることが出来ず、その結果暗部が残ることで輝度ムラの原因となる。そのため、斜面部の投影線長さをＬ２とした場合、Ｌ２／Ｐ２≧２０％であることが好ましく、Ｌ２／Ｐ２≧４０％であることがより好ましく、Ｌ２／Ｐ２≧５０％であることがさらに好ましい。
【００２１】
前記単位レンズの配置については、規則性なくランダムに配置してもよいし、一定の規則性をもって配置してもよい。
本発明の光学シートにおいて、隣り合う独立形状間の連結部の構成は目的とする光学性能に影響を与えなければ、特に制限がない。
【００２２】
例えば、独立形状の設計どおりの光学性能のみを光学シート全体で達成したい場合には、理想的には、独立形状（四角錐形状）の基底面の外周線全てが基底線と一致していること、すなわち隙間なく単位レンズを配置することが好ましい。特に、前記菱形の各辺の方向に四角錐形状が配列している態様が好ましい。
【００２３】
しかし、光学シート全体としての光学性能に影響を与えない範囲での独立形状間の間隔は実質的に隙間がないに等しく、本発明の均等の範囲である。例えば、本発明の光学シートの独立形状を転写する工程において形状転写後の離型が容易になるように、わずかな隙間を与えることなどがこれに当たる。このわずかな隙間により本発明の光学シートに与えられる独立形状間の断面形状については、直線、凹状の曲線、Ｖ字等どのような形状であっても、光学性能に影響を与えなければ、本発明では隙間がないことと同義である。
また、逆に本発明の単位レンズの光学性能を補助したり、強めたり、他の光学性能を補ったりする為に、隣り合う単位レンズの最低部の間に、間隔をあけ目的に応じた形状を加えても良い。
【００２４】
本発明の光学シートではこれらの表面形状は出光面側に設定される。一方、本発明の光学シートの入光面側の表面形状構成は特に制限はなく、平面、エンボス面、マット面、レンズなどの光学要素を持つ面などの中から適宜選択可能であるが、傷付防止、音鳴り防止、光散乱効果発揮などの観点から、エンボス面、マット面が好ましく用いられる。
【００２５】
本発明の光学シートの厚さは、適宜調整することができ特に制限されないが、通常は０．３ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ以上であり、１０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは５ｍｍ以下である。厚さが０．３ｍｍ以上であれば光拡散作用がより良好となり、また、剛性が高く形状安定性が向上し、１０ｍｍ以下であれば本発明の光学シートを適用した装置全体をよりコンパクトにできる。
【００２６】
本発明の光学シートの外形は、長方形である。
そして、表面に賦形された略四角錐形状の底面の菱形の長い方の対角線（狭角の頂点を結んだ対角線）と、光学シート外形の長辺がなす角度が１０°以下であることが必要である。この角度が１０°以下であることで、本発明の光学シートを長方形の躯体を持つ面状光源装置に用いた場合に、視野角による輝度均整度の違いを抑えることができる。前記角度は、より好ましくは５°以下であり、さらに好ましくは０°（表面に賦形された略四角錐形状の底面の菱形の長い方の対角線と、光学シート外形の長辺が平行）である。
【００２７】
＜光学シートの構成＞
［透明性熱可塑性樹脂］
本発明の光学シートを構成する熱可塑性樹脂は、透明なものであり、かつ光学シートの主な構成要素として適度な強度を有するものであれば特に制限されない。例えば、ポリカーボネート樹脂；ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂；ポリスチレン、ポリビニルトルエン、ポリ（ｐ−メチルスチレン）などのスチレン系樹脂；ＭＳ樹脂（メチルメタクリレートとスチレンの共重合体）；ノルボルネン系樹脂などのポリオレフィン樹脂；ポリアリレート樹脂；ポリエーテルスルホン樹脂；及びこれらのうち２種以上の混合樹脂などを用いることができる。好適にはポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂またはノルボルネン系樹脂を用いる。
【００２８】
樹脂の屈折率も特に限定されないが、空気層（屈折率ｎ＝１．０）との屈折率差が大きいほど、屈折角が大きくなり、拡散性能が良好となるのでｎ≧１．３が望ましく、ｎ≧１．４がより望ましく、ｎ≧１．４５がさらに望ましい。なかでもポリカーボネート樹脂は、透明性や耐熱性、加工性に優れており、且つそれらのバランスがよいので光学シート用の樹脂として特に好ましい。その他、必要に応じて、紫外線吸収剤、蛍光増白剤、難燃剤などを含んでいてもよい。
【００２９】
［光拡散層］
本発明の光学シートは、透明樹脂のみで構成されていてもよいが、光拡散性を調整するために、光拡散能を有する粒子による光拡散層を設けてもよい。光拡散層は、光学シート全体、レンズ部のみ、レンズ部以外全体、出光面表層のみ、入光面表層のみあるいは、中間層に均一、あるいはランダムに分散させてよい。
光拡散層は、透明樹脂との屈折率が０．０１以上の差を有する光拡散性粒子が熱可塑性樹脂中に分散されているものであり、その屈折率差が０．０１以上であることが好ましく、０．０５以上であることがさらに好ましく、０．１以上であることがより好ましい。また、光拡散の拡散方向や拡散割合などの調整と視野角方向での輝度均整度をより高めることを目的として表面にレンズ状の光学素子を有していても良い。
【００３０】
［光拡散剤］
光拡散性粒子の材質としては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、これらの共重合体などの合成樹脂；ガラス；スメクタイト、カオリナイトなどの粘土化合物；シリカ、アルミナなどの無機酸化物；などが挙げられる。これらの材質のうち、（メタ）アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、シリカが特に好適である。光拡散剤は、これら例示の材質の単一材料、単一材料の混合物、混合材料、混合材料の混合物のどれを用いてもかまわない。
【００３１】
光拡散性粒子の体積平均粒径は、０．１〜５０μｍが好ましく、０．３〜１０μｍがより好ましく、０．５〜５μｍがさらに好ましい。光拡散性粒子の粒径が上記範囲を外れた場合、十分な光拡散性を発揮できないおそれがある。
【００３２】
熱可塑性樹脂と光拡散性粒子との割合は適宜調整すればよいが、拡散性は基材樹脂と拡散剤樹脂の屈折率差Δｎ、拡散剤粒子（光拡散性粒子）の体積平均粒径Ｄ５０、基材樹脂１００重量部に対する光拡散性粒子の濃度をＣとした場合、０．０１≦Δｎ×Ｄ５０×Ｃ≦０．５０とすることが好ましい。このような厳しいバックライト条件においては拡散剤による拡散効果とレンズによる拡散効果を併用しなくては効果的なムラ消しが達成されないが、Δｎ×Ｄ５０×Ｃ＜０．０１の場合は拡散剤の効果が弱すぎるため、十分な輝度ムラ解消を達成することは出来ない。一方、Δｎ×Ｄ５０×Ｃ＞０．５０となると、拡散剤による拡散効果が強くなりすぎ、出光面に賦形した凹四角錐形状による光屈折効果が弱まってしまい、入射角の深い光を正面方向へ立ち上げることが困難となり、光源間に暗部が発生するため輝度ムラの解消が達成されなくなる。
【００３３】
本発明の光学シートに光学性能として異方光拡散性能をより高める必要がある場合には、光学シートの成形時に異方光拡散性を発現できる低架橋密度有機微粒子を用いることもできる。低架橋密度有機微粒子の原料として用いる単量体としては、（メタ）アクリル酸、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉｓｏ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉｓｏ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリレート類；スチレン、ｐ−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｐ−ｔ−ブチルスチレンなどのスチレン類；Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド、Ｎ−ベンジルマレイミドなどのマレイミド類；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミドなどの（メタ）アクリルアミド類；（メタ）アクリロニトリルなどのアクリロニトリル類；Ｎ−ビニルピロリドン；の１種、或いはこれらのうち２種以上を混合して用いることができる。
【００３４】
架橋有機微粒子の原料として用いる架橋剤としては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ビスヒドロキシエチルビスフェノールＡジ（メタ）アクリレートなどの多官能（メタ）アクリレート；ジビニロキシエトキシ（メタ）アクリレート、ジアリルフタレート、アリル（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼンなどのラジカル重合性架橋剤；ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルなどの多官能エポキシ化合物；トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどの多官能イソシアネート化合物；Ｎ−メチロールメラミン、Ｎ−メチロールベンゾグアナミンなどの多官能メチロール化合物；の１種、或いはこれらのうち２種以上を混合して用いることができる。
【００３５】
異方拡散性を出すための架橋有機微粒子は、架橋密度が０．００１％以上、０．１２％以下であることが好ましい。このような低架橋密度の有機微粒子は、原料段階では球状または略球状であるが、光学シート成形時に受ける熱、せん断力などにより、光学シートの所定の位置（層など）で楕円体形状あるいは棒状を呈するようになり、この形状に変化することにより異方拡散性を発現する。なお、架橋密度とは、次式（１）で求められる数値のことである。
【００３６】
【数１】
2012237978.tif 000003
Ｆｎ（ｃ）：ラジカル重合体系架橋微粒子製造に用いる架橋剤の官能基数
ただし、Ｆｎ（ｃ）≧２
Ｍｗ（ｃ）：ラジカル重合体系架橋微粒子製造に用いる架橋剤の分子量
Ｗ（ｃ）：ラジカル重合体系架橋微粒子製造に用いる架橋剤の質量配合割合（％）
Ｗ（ｍ）：ラジカル重合体系架橋微粒子製造に用いる単量体の質量配合割合（％）
ただし、Ｗ（ｍ）＋  Ｗ（ｃ）＝１００
【００３７】
［酸化防止剤］
本発明の低架橋密度有機微粒子を含む有機微粒子、または熱可塑性樹脂の少なくとも一方に、酸化防止剤を配合してもよい。酸化防止剤は、加熱成形時における酸化や劣化による熱可塑性樹脂や有機微粒子の着色を抑制することができる。よって、本発明の光学シートを適用した光源装置の輝度を、より確実に発揮せしめることができる。
【００３８】
酸化防止剤としては従来公知のものを用いることができる。例えば、ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−１−ヒドロキシフェニル）プロピオネートなどのヒンダードフェノール系酸化防止剤；トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、トリス［２−［［２，４，８，１０−テトラ−ｔ−ブチルジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］ジオキサフォスフェフィン−６−イル］オキシ］エチル］アミンなどのリン系酸化防止剤；芳香環を有するものとして、チオジエチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］など、芳香環を有さないものとして、ペンタエリスリチルテトラキス（３−ラウリルチオプロピオネート）などの硫黄系酸化防止剤；３−ヒドロキシ−５，７−ジ−ｔ−ブチル−フラン−２−オンとｏ−キシレンの反応生成物などのラクトン系酸化防止剤；還元型牛脂を原料としたアルキルアミンの酸化生成物などのヒドロキシルアミン系酸化防止剤；３，４−ジヒドロ−２，５，７，８−テトラメチル−２−（４，８，１２−トリメチルトリデシル）−２Ｈ−ベンゾピラン−６−オールなどのビタミンＥ系酸化防止剤などを使用できる。
【００３９】
酸化防止剤の使用量は適宜調整すればよいが、通常、熱可塑性樹脂に対して０．００５質量％以上、０．３質量％以下程度添加すればよい。
【００４０】
＜面状光源装置＞
本発明の面状光源装置は、板上に格子状に配置された複数の点光源を備えた光源と、該光源の出光側に前記光学シートを有する。
【００４１】
本発明の面状光源装置に用いる点光源としてはＬＥＤが好ましい。ＬＥＤ光源は、出射強度のピークがＬＥＤ光源設置面の法線方向であるランバーシャンタイプや、法線から傾いた方向である側面放射タイプのＬＥＤが好ましく用いられる。本発明では、面状光源装置の輝度ムラ低減や解消のし易さから、ＬＥＤチップ上にレンズ、あるいは光束制御部材を設置した側面放射型が特に好ましく用いられる。
【００４２】
なかでも、配光パターンがＬＥＤ光源設置面の法線から３０°以上の深い角度に出射強度のピークを有する略回転対称の出射分布を有するレンズ、あるいは光束制御部材を設置したＬＥＤであることが好ましい。さらに、配光パターンがＬＥＤ光源設置面の法線から４５°以上の深い角度に出射強度のピークを有する略回転対称の出射分布を有するレンズ付あるいは光束制御部材付ＬＥＤを光源に用いることは、ＬＥＤ光源配置間隔の拡大化した面状光源装置、あるいはＬＥＤ光源が配置されている反射シートと光学シートの間隔が縮小した薄型面状光源装置においても、輝度ムラ解消や低減を一層はかり易くなり、より好ましい。
【００４３】
前記光源としては、例えば、図１に示すように筐体の底板に点光源（ＬＥＤ）が配置されており、その上面に開口部を有するものが挙げられる。点光源が配置される底板は特に限定されないが、反射板、反射フィルムが好ましい。そして、点光源は、この板上に、すなわち同一平面上に配置されている。なお、格子状に配置とは、格子の各交点部分に点光源が配置した態様をいう。
【００４４】
前記面状光源装置において、前記光学シートは、四角錐形状が賦形された面が出光側となるように、かつ、四角錐形状が賦形された平面と前記点光源が配置された平面とが平行になるように設置されている。
本発明の光学シートは、他の光学シート、装置設定において、その高い光学性能調整能力を効率よく用いるために、第一の光学シートとして用いることが好ましい。第一の光学シートとして用いることにより、光源装置の隣り合うＬＥＤの中間領域における視野角方向での輝度を向上させ、輝度ムラを解消する効果を最大限に発揮することができる。
【００４５】
図６にＬＥＤと第１の光学シートの構造図を、図８、９に前記ＬＥＤの配置例を示す。なお、これらの図はＬＥＤ配置の一例であり、本発明はこれらの配置に限定されるわけではない。
ここで、ＬＥＤ直下型バックライトのＬＥＤ（１）が配置されている面と第１の光学シートとの距離をＨ１、前記ＬＥＤ（１）の配置間隔のうち最も間隔が大きい箇所の距離をＰ１とした場合、Ｐ１／Ｈ１の値が大きいほど輝度ムラを解消するのが困難となる。Ｐ１／Ｈ１＝２．０程度までの条件はあまり輝度ムラ解消が難しくなく、本発明で提案する光学シートでなくても拡散剤を十分に添加することで対応することが可能である。しかし、Ｐ１／Ｈ１＝２．５程度となると一般的な光学シートにおいては拡散剤を添加するだけでは輝度ムラ解消が困難となる。
【００４６】
前記光学シートの四角錐形状の斜面部のθ２が３０〜６０°である場合、格子状に配置されたＬＥＤ光源の中央部の直上に、第１の光学シートとして配置される本発明の光学シートへ入射する光が出射される割合と角度は、単位レンズの配向方向に応じて変化する。これは入射光と、四角錐を形成する面の角度の関係に起因しており、四角錐の対角線とＬＥＤ（１）の配列方向の交差角のうち、小さい方の角度をθ３とした場合、θ３＝４５°（図１０）の場合は、光源からの入射光の大部分は四角錐を形成する面となす角度が臨界角以上となるため反射され、光源側に打ち返されてしまうので、第１の光学シートから十分に光が出射されず、格子状に配置されたＬＥＤ光源中央部直上に暗点が残ったままになってしまう。
【００４７】
θ３＝０°（図１１）で四角錐の対角線とＬＥＤ（１）の配列方向が平行な場合は、格子状に配置されたＬＥＤ光源の中央部（１０）の直上に配置される第１の光学シート（３）である本発明の光学シートへ入射する光が、四角錐を形成する面となす角度が臨界角より小さくなるため、大部分が観察面方向へと出射されることとなり、格子状に配置されたＬＥＤ光源中央部（１０）直上の暗点は改良される。
【００４８】
θ３は０°≦θ３≦４５°の任意の値で配置することが出来るが、θ３＝０°に近づくほど、暗点の解消効果は高まるため、出来るだけθ３＝０°に近付けることが望ましい。０°≦θ３≦１５°が好ましく、０°≦θ３≦１０°がより好ましく、０°≦θ３≦５°がさらに好ましく、θ３＝０°が最も好ましい。
【００４９】
＜第二の光学シート、その他の光学シートとの組合せ＞
また、本発明の光学シートを、第一の光学シートとして用いた場合、その他の光学シートとしては、プリズムシート、拡散シート、レンズ付拡散シート、反射偏光フィルム等を用いることができ、その組合せも光源装置の条件等により適した組合せを選択することができる。このとき、前面パネルに最も近い光学シートとしては、拡散シート、またはレンズ付拡散シートを用いることが好ましい。中でも第二以降の光学シートに、少なくとも１枚のプリズムシートを使用することにより更に輝度ムラを解消し、前面パネル直前の出光面において高輝度で輝度均整度を実現することが可能となる。
【００５０】
本発明は、第１の光学シート（３）より観察面側にプリズムシートを配置することで、より効果が増大する。配置するプリズムシートのレンズ延在方向に制限はないが、表示装置としては垂直方向よりも水平方向の視野角の方がより重視されるという観点から、レンズの延在方向と光源装置の長手方向が平行であることが望ましい。
プリズムシートのレンズ形状は、頂部が鋭角であっても良いし、丸みを帯びていてもよい。また、プリズムレンズの傾斜角に特に制限はないが、正面輝度上昇能、および輝度ムラ消失能の観点から好ましくは７０〜１１０°、より好ましくは８０〜１００°、さらに好ましくは８５〜９５°である。また、レンズ形状は１種類の同一形状が繰り返し用いられても良いし、モアレ解消のために略相似形のレンズ群をランダムで繰り返し用いても良い。また、畝の頂部は直線でも良いし、波状のようにうねっていても良い。また、入光面は平面でも良いし、任意の金型を用いてマット加工を施したり、レンズ形状を賦形していても良い。また、基材中に拡散性改良のため、拡散剤を適量添加しても良い。
【００５１】
光源装置に少なくとも１枚のプリズムシートが用いられる場合は、格子状に配置されたＬＥＤ光源の中央部（１０）直上の暗点解消において、第１の光学シート（３）からの出射光（１１）の方向がさらに重要となってくる。プリズムシート（図７参照）のレンズ畝延在方向をｘ軸、レンズ畝配列方向をｙ軸、シート面に垂直な方向をｚ軸とすると、プリズムシートに対する出射光（１１）のｙ軸方向成分が０の場合、ｘ軸方向・ｚ軸方向の成分に関わらず大部分の光はプリズムシートの出光面にて全反射され、光源側へ打ち返されるため、観察面側へはほとんど光が出射されない。
【００５２】
プリズムシートに対する出射光（１１）のｙ軸方向成分が大きくなるほど、プリズムシートからの出射光の割合は大きくなる。ｙ軸方向成分が、ｘ軸・ｚ軸方向成分と比較して十分に大きい場合は、ｘ軸・ｚ軸成分の割合に応じて大部分の光は観察面方向へスネルの法則に従い出射する。ゆえに、観察面方向への輝度を上昇させるためには、出射光（１１）のｙ軸方向成分が大きくなるよう、四角錐面の角度を調整することが重要となる。
【００５３】
前記光学シートの出光面に賦形された任意の傾斜角を有する四角錐形状の底面を菱形に設計し、菱形対角線の長手方向とプリズムシートのｘ軸方向が平行となるように配置（図１２（プリズムシートは図示せず））することで、ＬＥＤ間に生じる暗線のムラ消し性能をほとんど損なわずに、格子状に配置されたＬＥＤ光源の中央部（１０）の直上に生じる暗点を改良することができる。このような配置とした場合、第１の光学シート（３）からの出射光のｙ軸方向成分がより強くなり、プリズムシートからの観察面方向への出射強度も強くなるため、前記暗点を改良することが出来る。
他方、菱形対角線の長手方向とプリズムシートのｘ軸方向が平行（図１３（プリズムシートは図示せず））となるように配置すると、第１の光学シート（３）である本発明の光学シートからの出射光のｘ軸方向成分がより強くなり、プリズムシートでの全反射光量が多くなるため、前記暗点は逆に強くなってしまう。
【００５４】
よって、他の光学シートを使用する場合、前記光源が出光側に長方形の開口部を有しており、前記光学シートをその長手方向と前記開口部の長手方向とが同一方向となるように配置し、さらに前記光学シートよりも出光面側に、少なくとも１枚のプリズムシートを、該プリズムシートのレンズ延在方向が前記開口部の長手方向と同一方向となるように配置する態様が好ましい。
【００５５】
本発明の光学シートおよび当該光学シートを有する直下型光源装置は光を所望の方向に拡散させることができ、結果として光の均一性を保つことができるので、液晶表示装置などへ適用することにより、その消費電力低減や製造コスト低減を実現することができ、また液晶表示装置の薄型化も可能とすることができるため産業上極めて有用である。
【実施例】
【００５６】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適宜変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００５７】
１．光学シート
実施例１
ポリカーボネート樹脂（帝人化成製、Ｌ１２２５ＷＸ）１００重量部に対し、拡散剤（第一毛織製  ＳＬ−２００）０．２重量部を添加し混合した。得られた混合物を原料とし、微細加工を施した金属金型を用いて、射出成型により出光面レンズ賦形光学シートを製造した。金属金型の凹凸形状は、底面が菱形の凸四角錐形状レンズが縦横に相互の底辺が隣接するように配列されたものとした。個々のレンズ高さ７３μｍ、交差角（狭角）８８°、斜面と基底面とのなす角度４４°であり、連続して並ぶレンズの頂部間の距離は１５０μｍとした。出光面レンズ賦形光学シートは、１０ｃｍ角サンプルを１２枚作製した。各サンプルの端面を切削機を用いて平坦とし、塩化メチレンを用いて其々の端面を接着させることで３０ｃｍ×４０ｃｍの光学シートとし、評価に用いた。なお、光学シート（３０ｃｍ×４０ｃｍ）の表面に賦形された凹四角錐形状の底面の菱形の長い方の対角線と、光学シート外形の長辺がなす角度は０°とした。
【００５８】
実施例２
射出成型に使用する金属金型を、その凹凸形状が、底面が菱形の凸四角錐形状レンズが縦横連続して配列されたものであって、個々のレンズ高さ７３μｍ、交差角８５°、斜面と基底面とのなす角度４４°であり、連続して並ぶレンズの頂部間の距離が１５１μｍの金属金型に変更した以外は実施例１と同様にして、光学シート（３０ｃｍ×４０ｃｍ）を作製し、評価に用いた。
この光学シートの表面形状を、レーザー顕微鏡（キーエンス社製、ＶＫ９７００）および電子顕微鏡（日立協和エンジニアリング社製、Ｓ−３５００）を用いて観察した写真を図１４、１５に示した。
【００５９】
実施例３
射出成型に使用する金属金型を、その凹凸形状が、底面が菱形の凸四角錐形状レンズが縦横連続して配列されたものであって、個々のレンズ高さ７３μｍ、交差角８０°、斜面と基底面とのなす角度４４°であり、連続して並ぶレンズの頂部間の距離が１５３μｍの金属金型に変更した以外は実施例１と同様にして、光学シート（３０ｃｍ×４０ｃｍ）を作製し、評価に用いた。
【００６０】
実施例４
射出成型に使用する金属金型を、その凹凸形状が、底面が菱形の凸四角錐形状レンズが縦横連続して配列されたものであって、個々のレンズ高さ７３μｍ、交差角７５°、斜面と基底面とのなす角度４４°であり、連続して並ぶレンズの頂部間の距離が１５５μｍの金属金型に変更した以外は実施例１と同様にして、光学シート（３０ｃｍ×４０ｃｍ）を作製し、評価に用いた。
【００６１】
比較例１
射出成型に使用する金属金型を、その凹凸形状が、底面が正方形の凸四角錐形状レンズが縦横連続して配列されたものであって、個々のレンズ高さ７３μｍ、交差角９０°、斜面と基底面とのなす角度４４°であり、連続して並ぶレンズの頂部間の距離が１５０μｍの金属金型に変更した以外は実施例１と同様にして、出光面レンズ賦形光学シートを作製した。出光面レンズ賦形光学シートは、１０ｃｍ角サンプルを１２枚作製した。各サンプルの端面を切削機を用いて平坦とし、塩化メチレンを用いて其々の端面を接着させることで３０ｃｍ×４０ｃｍの光学シートとし、評価に用いた。なお、光学シート（３０ｃｍ×４０ｃｍ）の表面に賦形された凹四角錐形状の底面の菱形の長い方の対角線と、光学シート外形の長辺がなす角度は０°とした。
【００６２】
比較例２
比較例１と同様にして、出光面レンズ賦形光学シートのサンプルを作製した。
各サンプルの端面を切削機を用いて平坦とし、塩化メチレンを用いて其々の端面を接着させることで３０ｃｍ×４０ｃｍの光学シートとし、評価に用いた。なお、光学シート（３０ｃｍ×４０ｃｍ）の表面に賦形された凹四角錐形状の底面の菱形の長い方の対角線と、光学シート外形の長辺がなす角度は４５°とした。
【００６３】
比較例３
実施例１と同様にして、出光面レンズ賦形光学シートのサンプルを作製した。
各サンプルの端面を切削機を用いて平坦とし、塩化メチレンを用いて其々の端面を接着させることで３０ｃｍ×４０ｃｍの光学シートとし、評価に用いた。なお、光学シート（３０ｃｍ×４０ｃｍ）の表面に賦形された凹四角錐形状の底面の菱形の長い方の対角線と、光学シート外形の長辺がなす角度は４５°とした。
【００６４】
比較例４
実施例２と同様にして、出光面レンズ賦形光学シートのサンプルを作製した。
各サンプルの端面を切削機を用いて平坦とし、塩化メチレンを用いて其々の端面を接着させることで３０ｃｍ×４０ｃｍの光学シートとし、評価に用いた。なお、光学シート（３０ｃｍ×４０ｃｍ）の表面に賦形された凹四角錐形状の底面の菱形の長い方の対角線と、光学シート外形の長辺がなす角度は４５°とした。
【００６５】
比較例５
実施例３と同様にして、出光面レンズ賦形光学シートのサンプルを作製した。
各サンプルの端面を切削機を用いて平坦とし、塩化メチレンを用いて其々の端面を接着させることで３０ｃｍ×４０ｃｍの光学シートとし、評価に用いた。なお、光学シート（３０ｃｍ×４０ｃｍ）の表面に賦形された凹四角錐形状の底面の菱形の長い方の対角線と、光学シート外形の長辺がなす角度は４５°とした。
【００６６】
比較例６
実施例４と同様にして、出光面レンズ賦形光学シートのサンプルを作製した。
各サンプルの端面を切削機を用いて平坦とし、塩化メチレンを用いて其々の端面を接着させることで３０ｃｍ×４０ｃｍの光学シートとし、評価に用いた。なお、光学シート（３０ｃｍ×４０ｃｍ）の表面に賦形された凹四角錐形状の底面の菱形の長い方の対角線と、光学シート外形の長辺がなす角度は４５°とした。
【００６７】
比較例７
射出成型に使用する金属金型を、その凹凸形状が、底面が正方形の凸四角錐形状レンズが縦横連続して配列されたものであって、個々のレンズ高さ７３μｍ、交差角７０°、斜面と基底面とのなす角度４４°であり、連続して並ぶレンズの頂部間の距離が１５９μｍの金属金型に変更した以外は実施例１と同様にして、出光面レンズ賦形光学シートを作製した。出光面レンズ賦形光学シートは、１０ｃｍ角サンプルを１２枚作製した。各サンプルの端面を切削機を用いて平坦とし、塩化メチレンを用いて其々の端面を接着させることで３０ｃｍ×４０ｃｍの光学シートとし、評価に用いた。なお、光学シート（３０ｃｍ×４０ｃｍ）の表面に賦形された凹四角錐形状の底面の菱形の長い方の対角線と、光学シート外形の長辺がなす角度は４５°とした。
【００６８】
比較例８
射出成型に使用する金属金型を、その凹凸形状が、底面が菱形の凸四角錐形状レンズが縦横連続して配列されたものであって、個々のレンズ高さ７３μｍ、交差角７０°であり、連続して並ぶレンズの頂部間の距離が１５９μｍの金属金型に変更した以外は実施例１と同様にして、光学シート（３０ｃｍ×４０ｃｍ）を作製し、評価に用いた。
【００６９】
なお、本実施例・比較例では射出成形機を用いて得たサンプルを複数枚接着して光学シートを得たが、製法はこの限りではなく、面状光源装置より大きいサイズの射出成形用金型を用いて１枚物の光学シートを得ても良いし、また押出成形によるロール転写法で形状を賦形したり、延伸強度をコントロールすることで菱形形状を任意の形に制御しても良い。
【００７０】
２．面状光源装置
光源として、内寸幅７３０ｍｍ、奥行き４５６ｍｍ、最大深さ２６ｍｍ（任意の深さに調節可能、上面が開口部となっている。）のプラスチックケースの内面に白色の反射板を備え、反射板上に、直径１５ｍｍのレンズ付拡散ＬＥＤを５０ｍｍの間隔で格子状に配置した直下型ＬＥＤ光源を用いた。この光源上に、光学シートをレンズ加工面が上となるように配置した。この第１の光学シートの上に、市販のプリズムシート（住友スリーエム製、ＢＥＦ  ＩＩ  ９０／５０：頂角９０度、ピッチ５０μｍ）、マイクロレンズシート（宏茂光電（蘇州）有限公司製  ＭＬ２４Ｍ：片方の表面に半球状の凸レンズ群が細密に配置された光学シート）を第１の光学シート、マイクロレンズシート、プリズムシート、マイクロレンズシートの順となるよう配置して、面状光源装置を作製した。
なお、光学シートの長辺方向が前記光源の長辺方向と同一方向となるように配置した。実施例１〜４及び比較例１、８の光学シートでは、θ３が０°となり、比較例２〜７の光学シートではθ３が４５°となる。
【００７１】
＜輝度、輝度ムラ評価＞
直下型面状光源装置の中心から垂直方向に５００ｍｍ離れた位置から目視および２次元色彩輝度計（コニカミノルタセンシング製、ＣＡ−２０００）で輝度ムラを観察した。輝度ムラは１０段階で評価し、値の大きいものほど輝度ムラが少ないことを示す。評価結果を表１に示した。
【００７２】
【表１】
2012237978.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の形態を用いる事により、ＬＥＤ間距離を広げて使用素子数を減らすことで低コスト化を図った面状光源装置や、第１の光学シートと反射フィルムの距離を短くして薄型化を図った面状光源装置において効果的な輝度ムラ解消が可能となるので産業上極めて有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１：ＬＥＤ
２：光源
３：第一の光学シート
４：第二の光学シート
５：第三の光学シート
６：第四の光学シート
７：前面パネル
１０：格子状に配置されたＬＥＤ光源の中央部
１１：第１の光学シート（３）からの出射光
Ｐ１：ＬＥＤ素子間の距離
Ｈ１：第１の光学シート（３）底面とＬＥＤ（１）配置面の距離
Ｐ２：四角錐の幅
Ｈ２：四角錐の高さ
Ｌ２：四角錐の斜面部投影線の長さ
θ１：四角錐の対向する２組の底辺の交差角（狭角）
θ２：独立形状光学素子の斜面と基底面との交差角
θ３：四角錐の対角線とＬＥＤ（１）の配列方向の交差角
θ４：ＬＥＤ（１）から格子状ＬＥＤ中央部（１０）の上部に配置された１の光学シート（３）への入射角
【図１】
2012237978.tif 000005
【図２】
2012237978.tif 000006
【図３】
2012237978.tif 000007
【図４】
2012237978.tif 000008
【図５】
2012237978.tif 000009
【図６】
2012237978.tif 000010
【図７】
2012237978.tif 000011
【図８】
2012237978.tif 000012
【図９】
2012237978.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
2012237978.tif 000015
【図１２】
2012237978.tif 000016
【図１３】
2012237978.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
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