(57)【要約】【課題】  複数のＬＥＤ光源を配置した直下型バックライトにおいて、ＬＥＤ光源と光学シートの設置間隔の縮小化、あるいはＬＥＤ光源の配置間隔の拡大化に対しても、輝度ムラの低減、さらには解消可能な光学部材、および面状光源装置を提供する。【解決手段】  反射シート上に設置された複数個のＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とする面状光源装置用の光学部材であり、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートを少なくとも２枚有している光学部材、および本光学部材を用いた面状光源装置。【選択図】図２
2012094266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射シート上に設置された複数個のＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とする面状光源装置用の光学部材であって、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートを少なくとも２枚有することを特徴とする面状光源装置用光学部材。
【請求項２】
前記光学シートの四角錐形状または転倒四角錐形状は、各々独立して底面積が１０２〜１０６μｍ２であり、かつ底面から最高部または最深部までの高低差が１０〜５００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の面状光源装置用光学部材。
【請求項３】
前記光学シートのうち、ＬＥＤ光源に最も接近して設置される光学シート（Ａ）が、ＬＥＤ光源から最も離れて設置される光学シート（Ｂ）に対して、ＬＥＤ光源側を入光面とした際の全光線透過率が高く、かつ四角錐形状または転倒四角錐形状を有する面を入光面とした全光線透過率が低いことを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の面状光源装置用光学部材。
【請求項４】
前記光学シートのうち、ＬＥＤ光源に最も接近して設置される光学シート（Ａ）のＬＥＤ光源側を入光面とした際の全光線透過率が３５％〜７０％、かつ四角錐形状または転倒四角錐形状有する面を入光面とした際の全光線透過率が７０％〜９８％であることを特徴とする請求項３に記載の面状光源装置用光学部材。
【請求項５】
前記光学シートのうち、LED光源から最も離れて設置される光学シート（Ｂ）のＬＥＤ光源側を入光面とした際の全光線透過率が１０％〜６５％、かつ四角錐形状または転倒四角錐形状有する面を入光面とした際の全光線透過率が７５％〜１００％であることを特徴とする請求項３に記載の面状光源装置用光学部材。
【請求項６】
反射シート上に設置された複数個のＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とし、請求項１〜５のいずれかに記載の光学部材を有することを特徴とする面状光源装置。
【請求項７】
LED光源が、設置面の法線から３０°以上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ＬＥＤであることを特徴とする請求項６に記載の面状光源装置。
【請求項８】
反射シート上に設置された複数個のＬＥＤ光源間の最も接近した間隔（L）と、反射シートの光反射面と、光学部材の最もＬＥＤ光源側に接近した光学シートのＬＥＤ光源からの入光面との距離（D）の関係が、L／D≧２．５であることを特徴とする請求項６〜７のいずれか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、液晶表示パネルなどの照明に用いる面状光源装置用光学部材、および該光学部材用いた面状光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型テレビや薄型モニターなどの大型ディスプレイには、画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。これらの液晶表示装置には、自発光性がない液晶表示パネルを照射するためにバックライトユニットが用いられている。バックライトユニットとしては、例えば導光板と、該導光板の端面に配置したＬＥＤ光源を備え、光源からの光を導光して主面全体から液晶表示パネルへ向け照射するエッジタイプや、導光板を用いず、液晶パネルの直下にＬＥＤ光源を配置し、光拡散板や光学シートの主面全体から液晶パネルに向け照射する直下タイプがある。
【０００３】
近年、液晶テレビの大画面化にともない、軽量化や薄型化に対する要望がより高くなってきているが、導光板を用いたエッジタイプでは、導光板自体の重量増によりテレビ自体の軽量化が困難になるとともに、表示画面の輝度上昇が困難になってきている。一方、導光板を用いない直下タイプでは、導光板がない分軽量化が可能であるが、ＬＥＤ光源の指向性が強いため、ＬＥＤ直上部分が非常に明るくなり著しい輝度ムラが生じ、出光面全体で輝度ムラの少ない照射光を得るためには、ＬＥＤ光源の配置間隔を狭くするか、光拡散板とＬＥＤ光源の距離を充分離す必要があり、薄型化やコスト削減が困難な状況にある。
【０００４】
特許文献１には、光束制御部材をＬＥＤ素子上に取り付け、ＬＥＤ直上部分への指向性を緩和し、直下型バックライトの光源として用いた際の明暗を抑制する方法が開示されている。特許文献２には、ＬＥＤ光源をマトリックス上に配置した直下型バックライトユニットにおける輝度ムラ解消を目的として、表面に略逆多角錐または略逆多角錐台形状の凹部を有し、凹部形状を有する面を入光面とする全光線透過率が６５％〜１００％であり、凹部形状を有する面の反対面を入光面とした全光線透過率が３０％〜８０％である光拡散板を用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１７２０７
【特許文献２】特開２０１０−１１７７０７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、バックライトコスト削減のためのＬＥＤ光源数のさらなる削減や、あるいは液晶テレビのさらなる薄型化、具体的には、図２に示すような反射シート上に設置された複数個のＬＥＤ光源間の最も接近した間隔（L）と、ＬＥＤの頭頂部と光学シートの点光源側に面までの距離ではなく、反射シートと光学シートの点光源側の面までの最も接近した距離（D）の比であるL／Dが、２．５以上においても、輝度ムラを解消できるという課題に対しては、応えられていないのが現状である。
【０００７】
すなわち、直下型バックライトの点光源として光束制御部材をＬＥＤ素子上に配置することによりＬＥＤの直上以外の範囲に広く配光することが可能となるが、ＬＥＤ光源側に配置される光拡散板とＬＥＤ光源との間隔を縮小、あるいはＬＥＤ光源の配置間隔を拡げていくと光束制御部材の形状に起因する明暗パターンが生じてしまい、従来の光拡散板や光学シートの構成では、さらなる液晶表示装置の薄型化やＬＥＤ光源数の削減が困難となっている。
【０００８】
一方、バックライトユニットのさらなる薄型化、あるいはＬＥＤ光源の配置間隔拡大によるＬＥＤ使用数の削減化において求められる、上記のL／D≧２．５となるという厳しい条件下において、反射シート上に配置されたＬＥＤ光源に、略逆多角錐または略逆多角錐台形状の凹部を有し、凹部形状を有する面を入光面とする全光線透過率が６５％〜１００％、凹部形状を有する面の反対面を入光面とした全光線透過率が３０％〜８０％である光拡散板を用い、この拡散板上に熱可塑性フィルム表面に光拡散剤となる微粒子を塗布した従来タイプの“拡散シート”、従来から光拡散板に重ね合わせてきたプリズムシート、マイクロレンズシート、反射偏光シートなどを適宜重ね合わせるといった光学シート構成だけで、輝度ムラの大幅低減や解消することには、限界が生じるようになってきている。
【０００９】
本発明は前述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＬＥＤ光源を配置した直下型バックライトにおいて、さらなる薄型化、あるいはさらなるＬＥＤ光源数削減を実現させることが可能な面状光源装置用光学部材および該光学部材を備えた面状光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目標を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。すなわち、第１の発明は反射シート上に設置された複数個のＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とする面状光源装置用の光学部材であり、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートを少なくとも２枚有していることを特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の光学部材において、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートの四角錐形状または転倒四角錐形状が、各々独立して、いずれも底面積が１０２〜１０６μｍ２であり、かつ底面から最高部または最深部までの高低差が１０〜５００μｍであることを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、第１〜２の発明の光学部材において、少なくとも２枚用いるＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートのうち、ＬＥＤ光源に最も接近して光学シート（Ａ）が、またＬＥＤ光源から最も離れて光学シート（Ｂ）がそれぞれ設置されており、光学シート（Ａ）は光学シート（Ｂ）に対して、ＬＥＤ光源側を入光面とした際の全光線透過率が高く、かつ四角錐ｍ２ｍ２形状または転倒四角錐形状を有する面を入光面とした際の全光線透過率が低いことを特徴とする。
【００１３】
第４の発明は、第３発明の光学部材において、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートのうち、ＬＥＤ光源に最も接近して設置される光学シート（Ａ）は、ＬＥＤ光源側を入光面とした際の全光線透過率が３５％〜７０％であり、かつ、四角錐形状または転倒四角錐形状を有する面を入光面とした際の全光線透過率が７０％〜９８％であることを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、第３の発明の光学部材において、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートのうち、ＬＥＤ光源から最も離れて設置される光学シート（Ｂ）は、ＬＥＤ光源側を入光面とした際の全光線透過率が１０％〜６５％であり、かつ、四角錐形状または転倒四角錐形状を有する面を入光面とした際の全光線透過率は７５％〜１００％であることを特徴とする。
【００１５】
第６の発明は、反射シート上に設置された複数個のＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源からの光を偏向、拡散させるための光学部材とを備えた面状光源装置に関するものであり、光学部材として第１〜５の発明のいずれかの光学部材を用いることを特徴とする。
【００１６】
第７の発明は、反射シート上に設置された複数個のＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源からの光を偏向、拡散させるための光学部材とを備えた面状光源装置に関するものであり、第６の発明の面状光源装置の点光源として設置面の法線から３０°以上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ＬＥＤであることを特徴とする。
【００１７】
第８の発明は、反射シート上に設置された複数個のＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源からの光を偏向、拡散させるための光学部材とを備えた面状光源装置に関するものであり、第６〜７の発明のいずれかの面光源装置において反射シート上に設置された複数個のＬＥＤ光源間の最も接近した間隔（L）と、反射シートの光反射面とＬＥＤ光源側に最も接近した光学シートのＬＥＤ光源からの入光面との距離（D）の関係が、L／D≧２．５であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光学部材を、反射シート上に配置された複数個のＬＥＤを光源とする面状光源装置に用いることにより、ＬＥＤ光源配置間隔が従来の間隔よりも拡大、あるいはＬＥＤ光源と光学シートの間隔が縮小しても、輝度ムラ低減化や解消が可能になる。また、本発明の光学部材を用いた面状光源装置は、ＬＥＤ光源配置間隔が従来の間隔よりも拡大、あるいはＬＥＤ光源と光学シートの間隔が縮小しても、輝度ムラ低減化や解消が可能になるため、ＬＥＤ光源を配置した直下型面状光源装置として、さらなる薄型化を促進できるとともに、低コスト化のためのさらなるＬＥＤ光源数削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態において、複数のＬＥＤ光源を配置した面状光源を示す簡略的な要部の平面図である。
【図２】本発明の光学部材を、複数のＬＥＤ光源上に配置した実施形態の１例を示す簡略的断面図である。
【図３】本発明の光学部材を、複数のＬＥＤ光源上に配置した実施形態の別の１例を示す簡略的断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１：反射シート
２：ＬＥＤ
３：ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シート
４：ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シート
５、６：プリズムシート、マイクロレンズシート、反射偏光シートなど、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シート以外の光学シート
D：  反射シート表面からＬＥＤ光源側へ最接近した光学シートの入光面までの距離
L：  ＬＥＤ配置間隔の最短距離
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係る光学部材および該光学部材を用いた面状光源装置について詳細に説明する。本発明の光学部材は、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートを少なくとも２枚有しており、これらの光学シートは、連続して重ねあわせても、また他の光学シートを介して重ね合わせることもでき、光学部材が用いられる面状光源装置のＬＥＤ光源配置条件や、ＬＥＤ光源の出光特性によって重ね合わせる順序を最適化することが好ましい。
【００２２】
図２は本発明の光学部材を用いた面状光源装置の１例となる断面模式図を示す。反射シート１上に、複数のＬＥＤ光源２が最も接近した間隔（L）で配置されており、その上方にＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートを少なくとも２枚有する光学シート構成からなる本発明の光学部材が、反射シートの光反射面とＬＥＤ光源側に最も接近した光学シートのＬＥＤ光源からの入光面との距離（D）で設置されている。図２においては、光学シート（Ａ）と光学シート（Ｂ）が連続的に配置される場合を示しており、点光源であるＬＥＤからの光が、光学シート（Ａ）と光学シート（Ｂ）含む光学部材により、一部は光源側に反射され、一部は拡散、偏向し、光学シート構成の最もＬＥＤ光源から離れた光学シートの出光面において輝度ムラが低減あるいは解消される。
【００２３】
図３は本発明の光学部材を用いた面状光源装置の別の１例となる断面模式図をしめす。
図２と異なり、本発明の光学部材における光学シート構成において、光学シート（Ａ）が、全光学シート中最もＬＥＤ光源側に配置される一方、光学シート（Ｂ）が出光側の最外層に配置されている場合を示しており、この場合の光学シート（Ｂ）は面状光源装置としての輝度ムラ解消とともに、面状光源装置の前方に配置される表示装置の正面方向における輝度向上の役割も果たしている。
【００２４】
図２や図３は、本発明の光学部材を形成する光学シート構成の１例に過ぎないが、光学シート構成中に、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートを少なくとも２枚有することにより、高い反射率と偏向作用が付与でき、ランダム化による均整化した配光と集光効果を発現させることができる。これらの作用効果により、反射シート上に配置された複数個の高指向性のＬＥＤを光源とする面状光源装置において、ＬＥＤ光源配置間隔が従来の間隔よりも拡大、あるいはＬＥＤ光源と光学シートの間隔が縮小しても、輝度ムラの低減あるいは解消された面状光源が得られることになる。
【００２５】
本発明の光学部材は、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートを少なくとも２枚有することが必須であり、用いられる面状光源装置におけるＬＥＤ配置間隔や、ＬＥＤが配置されている反射シートと光学シートまでの距離など、ＬＥＤ光源や面状光源装置の仕様によっては、３枚以上用いて輝度ムラ解消を達成することも可能となる。ただし、面状光源装置が装着される液晶表示装置の薄肉化が進められている状況下においては、できる限り光学シートの枚数削減が求められており、光学部材に占めるＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートの使用は２枚が好ましい。
【００２６】
本発明の光学部材に少なくとも２枚有するＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートの四角錐形状または転倒四角錐形状は、底面積が１０２〜１０６μｍ２であり、かつ底面から最高部または最深部までの高低差が１０〜５００μｍであることが好ましい。底面積が１０２μｍ２未満であり、かつ底面から最高部または最深部までの高低差が１０μｍ未満であると、光学シート表面に再現性よく四角錐形状または転倒四角錐形状を賦型することが困難となり、安定的な輝度ムラ低減や解消が困難となる。また、底面積が１０６μｍ２を超え、かつ底面から最高部または最深部までの高低差が５００μｍを超えると、賦型ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を再現性よく賦型できるものの、本発明の光学シート構成を用いても、ＬＥＤ光源配置間隔が従来の間隔よりも拡大、あるいはＬＥＤ光源と光学シートの間隔が縮小した面状光源装置においては輝度ムラ低減化や解消が困難となる。
【００２７】
前記光学シート表面に形成される四角錐形状または転倒四角錐形状は、各側面が光学シート平面に対して３５°〜５５°の傾斜角を有することが、ＬＥＤ光源からの光を効率よく反射、偏向でき、輝度ムラの減少した面状光源を発現させることができるため好ましく、より好ましくは４０°〜５０°である。また、四角錐形状または転倒四角錐形状を形成する４つの側面の傾斜角は、同一でも異なっていてもよい。
【００２８】
本発明の光学部材に少なくとも２枚有する光学シートに賦型されている四角錐形状または転倒四角錐形状の底面積および底面から最高部または最深部までの高低差は、同一でも異なっていてもよい。
【００２９】
ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シート中、ＬＥＤ光源に最も接近して設置される光学シート（Ａ）は、ＬＥＤ光源の強い指向性を解消するために重要な機能を果たしており、光学シート表面に賦型されている四角錐形状または転倒四角錐形状による反射、偏向機能と、光拡散機能により輝度分布の出光角依存性をできるだけ平準化することが求められる。これらのことから、光学シート（Ａ）のＬＥＤ光源側を入光面とした際の全光線透過率が３５％〜７０％、かつ四角錐形状または転倒四角錐形状有する面を入光面とした際の全光線透過率が７０％〜９８％であることが好ましい。より好ましくは、ＬＥＤ光源側を入光面とした際の全光線透過率が３５％〜６５％、かつ四角錐形状または転倒四角錐形状有する面を入光面とした際の全光線透過率が７５％〜９６％である。
【００３０】
一方、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シート中、ＬＥＤ光源から最も離れて設置される光学シート（Ｂ）は、光学シート表面に賦型されている四角錐形状または転倒四角錐形状による反射、偏向機能で輝度分布の角度依存性を平準化させるとともに、光学シート（Ｂ）よりＬＥＤ光源側に設置されている光学シートからの深い出光角度を有する光を面状光源装置の法線方向へ立ち上げ、面状光源装置としての正面方向へ集光させる役割も果たす必要がある。このことから、光学シート（Ｂ）のＬＥＤ光源側を入光面とした際の全光線透過率が１０％〜６５％、かつ四角錐形状または転倒四角錐形状有する面を入光面とした際の全光線透過率が７５％〜１００％であることが好ましい。より好ましくは、ＬＥＤ光源側を入光面とした際の全光線透過率が１２％〜６０％、かつ四角錐形状または転倒四角錐形状有する面を入光面とした際の全光線透過率が８０％〜１００％である。
【００３１】
なかでも、これらのＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートのうち、ＬＥＤ光源に最も接近して設置される光学シート（Ａ）が、ＬＥＤ光源から最も離れて設置される光学シート（Ｂ）に対して、ＬＥＤ光源側を入光面とした際の全光線透過率が高く、かつ四角錐形状または転倒四角錐形状を有する面を入光面とした全光線透過率が低いことが、ＬＥＤ光源配置間隔のさらなる拡大化、あるいはＬＥＤ光源の配置されている反射シートと光学シート間隔のさらなる縮小化においても、輝度ムラの低減あるいは解消された面状光源装置を実現し易くなる。
【００３２】
本発明の光学部材には、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートを少なくとも２枚用い、これらのなかでもＬＥＤ光源に最も接近して光学シート（Ａ）が設置され、ＬＥＤ光源から最も離れて光学シート（Ｂ）設置されるが、あくまでもＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートの中での配置であり、併用される他の光学シートが最もＬＥＤ光源に近接して設置されても、あるいは、最もＬＥＤ光源から離れて設置されても本発明の効果を損なうものではない。
【００３３】
また、本発明の光学部材に用いるＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シート以外の光学シートとしては、既存のマイクロレンズシート、プリズムシート、レンチキュラーシート、拡散シート、反射偏光シートなどあり、本光学部材が使用される面状光源装置の仕様、あるいは液晶表示装置の仕様によって、適宜これらの光学シートを重ね合わせて用いることができる。
【００３４】
ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートは、透明樹脂からなるシートの片面に、あるいは透明樹脂に光拡散剤が分散されたシートの片面に四角錐形状または転倒四角錐形状が賦型されたものであり、四角錐形状または転倒四角錐形状が賦型された面の反対面は鏡面、あるいは算術平均粗さが０．５〜５０μｍのエンボス、マットなど凹凸形状が施されていてもよい。
【００３５】
ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートを構成する透明樹脂は、無色透明であり、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；ポリアリレート樹脂；ポリエーテルスルホン樹脂や、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。中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。
【００３６】
ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートに用いる光拡散剤としては、有機系微粒子、無機系微粒子、有機−無機ハイブリッド系微粒子のいずれの微粒子でも使用でき、例えば、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、アミノ系樹脂、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有機系微粒子；ガラス、スメクタイト、カオリナイト、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの無機系微粒子；アクリル−シリカなどの有機−無機ハイブリッド系微粒子などが挙げられる。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。
【００３７】
光拡散剤の平均粒子径は０．３μｍ〜３０μｍが好ましく、これ以上小さくても、大きくても光拡散効果が大きく低下して好ましくなく、より好ましくは０．５μｍ〜１５μｍである。光拡散剤の最適配合量は、ＬＥＤ光源側の反対面に賦型された四角錐形状または転倒四角錐形状による拡散効果、光学シートを構成する透明樹脂と光拡散剤の屈折率差、光拡散剤の粒子径によって異なるが、光学シート中に０〜２０質量部分散されていることが好ましい。２０質量部以上分散していると、輝度の低下が大きくなり好ましくない。
【００３８】
光拡散剤の分散形態としては、光学シート全体に均一に分散した形態、入光面側あるいは四角錐形状または転倒四角錐形状の賦型面側に光拡散剤分散層を形成した形態などがある。
【００３９】
なかでも、ＬＥＤ光源から最も離れて設置する光学シート（Ｂ）は、表示装置の正面方向に集光機能を果たす必要があり、出光面に賦型された四角錐形状または転倒四角錐形状による屈折効果を充分発揮させなければならず、光学シート（Ａ）より光拡散剤の分散量が少ない方が好ましく、表示装置の正面方向の要求輝度レベルによっては、光拡散剤を分散させる必要がない場合もある。
【００４０】
ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートの製法としては、上記の透明熱可塑性樹脂と光拡散剤、さらに熱安定剤などを均一に配合した熱可塑性樹脂混合物を、所望の凹凸形状の反転形状が実質全面に彫刻加工された金型を用いて、押出成形、射出成形、プレス成形などにより得ることができる。なかでも押出成形による方法が、光拡散層や、帯電防止性能や特定波長の光吸収層などの表面機能層を形成できるなど多層化が容易なことや、生産効率が高いなどの点で特に好ましい。
【００４１】
ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートの形状寸法は、用いる面状光源装置の形状寸法に合わせて裁断、あるいは最終寸法に応じた金型を用い成形すればよく、厚さも、用いる面光源装置の寸法、用途によって、あるいは光学シートの設置位置によって異なるが、０．２ｍｍ〜４ｍｍが好ましい。さらに、液晶表示装置の薄型化が求められる場合には、０．２〜２ｍｍがより好ましい。
【００４２】
特に、光学シート（Ａ）はLED光源に近接して設置させるため、光学シート構成を形成する他の光学シートの重ね合せる際の支持体的役割を果たす必要があることと、熱的影響を受けやすい環境下にあり、機械的あるいは熱的変形を避けるべく０．８ｍｍ以上の厚みを有することが好ましい。
【００４３】
一方、光学シート（Ｂ）はLED光源から離れて設置させるため、光学シート（Ａ）より薄めの方が好適であり、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍの厚みを有することが好ましい。
【００４４】
本発明の面状光源装置に用いる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、法線から傾いた方向である側面放射タイプの白色ＬＥＤが好ましく用いられるが、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。
【００４５】
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付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、一層、輝度ムラ解消や低減をはかれることとなり、より好ましい。
【００４６】
ＬＥＤ光源の配置方法としては、特に制約はなく、直線状配列セットの並列配置、格子状や千鳥状配置などが用いられる。
【００４７】
本発明の面状光源装置に用いる反射シートは、白色シートであり、反射機能を有する金属板、フィルム、金属箔、アルミなどを蒸着したフィルムでできており、ＬＥＤ光源からの出射光、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートからの偏向あるいは反射光などを、再度光学シートの出光方向に戻すとともに光学シートへの入射角度の平準化役割を担っており、ＬＥＤ光源側の反対面に四角錐形状または転倒四角錐形状を有する光学シートとともに輝度ムラ解消や低減に重要な働きをしている。
【００４８】
ＬＥＤ光源を用いた直下型面状光源装置において、実質的に輝度ムラ解消可能なレベルを、図２や図３に示すように反射シート上に設置された複数個のＬＥＤ光源間の最も接近した間隔（Ｌ）と、反射シートの光反射面と、光学シート構成の最もＬＥＤ光源側に接近した光学シートのＬＥＤ光源からの入光面との距離（D）の比であるL／Dで示すと、本発明の光学シート構成を用いることにより、従来の光学シート構成では難易度が高かった、L／D≧２．５の面状光源装置の実現をも可能にすることができた。
【実施例】
【００４９】
次に、本発明に係る面状光源装置を、実験例、実施例、比較例により具体的に説明する。
【００５０】
＜実験例1＞
ポリカーボネート（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部に、熱安定剤としてリン系酸化防止剤（「イルガフォス１６８」：ＢＡＳＦ社製）０．１質量部を配合し、押出成形により、底辺が１５０μｍ、シート平面に対する各側面の傾斜角が４５°、深さが７２μｍの先端が曲面となった転倒正四角錐が凹状に一方の全面に賦型され、反対面が鏡面である厚さ０．８ｍｍの光学シート（P１）を得た。
【００５１】
＜実験例２＞
ポリカーボネート（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部に、光拡散剤としてシリコーン系微粒子（「トスパール１２０」：モメンティブパーフォーマンス社製）０．０５質量部、熱安定剤としてリン系酸化防止剤（「イルガフォス１６８」：ＢＡＳＦ社製）０．１質量部を配合し、押出成形により、底辺が１５０μｍ、シート平面に対する各側面の傾斜角が４５°、深さが７２μｍの先端が曲面となった転倒正四角錐が凹状に一方の全面に賦型され、反対面が鏡面である厚さ０．８ｍｍの光学シート（P２）を得た。
【００５２】
＜実験例３＞
ポリカーボネート（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部に、光拡散剤としてシリコーン系微粒子（「トスパール１２０」：モメンティブパーフォーマンス社製）０．１質量部、熱安定剤としてリン系酸化防止剤（「イルガフォス１６８」：ＢＡＳＦ社製）０．１質量部を配合し、押出成形により、底辺が８０μｍ、シート平面に対する各側面の傾斜角が４５°、高さが３７μｍの先端が曲面となった転倒正四角錐が凹状に一方の全面に賦型され、反対面が数平均粗さ（Ra）が４．５μｍのエンボス面である厚さ０．８ｍｍの光学シート（P３）を得た。
【００５３】
＜実験例４＞
ポリカーボネート（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部に、光拡散剤としてシリコーン系微粒子（「トスパール１２０」：モメンティブパーフォーマンス社製）０．１質量部、熱安定剤としてリン系酸化防止剤（「イルガフォス１６８」：ＢＡＳＦ社製）０．１質量部を配合し、押出成形により、底辺が１５０μｍ、シート平面に対する各側面の傾斜角が４５°、深さが７０μｍの先端が曲面となった転倒正四角錐が凹状に一方の全面に賦型され、反対面が鏡面である厚さ１．５ｍｍの光学シート（P４）を得た。
【００５４】
＜実験例５＞
ポリカーボネート（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部に、光拡散剤としてシリコーン系微粒子（「トスパール１２０」：モメンティブパーフォーマンス社製）０．２質量部、熱安定剤としてリン系酸化防止剤（「イルガフォス１６８」：ＢＡＳＦ社製）０．１質量部を配合し、押出成形により、底辺が１５０μｍ、シート平面に対する各側面の傾斜角が４５°、深さが７０μｍの先端が曲面となった転倒正四角錐が凹状に一方の全面に賦型され、反対面が鏡面である厚さ１．５ｍｍの光学シート（P５）を得た。
【００５５】
＜実験例６＞
ポリカーボネート（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部に、光拡散剤としてシリコーン系微粒子（「トスパール１２０」：モメンティブパーフォーマンス社製）０．３質量部、熱安定剤としてリン系酸化防止剤（「イルガフォス１６８」：ＢＡＳＦ社製）０．１質量部を配合し、押出成形により、底辺が１５０μｍ、シート平面に対する各側面の傾斜角が４５°、深さが７０μｍの先端が曲面となった転倒正四角錐が凹状に一方の全面に賦型され、反対面が鏡面である厚さ１．５ｍｍの光学シート（P６）を得た。
【００５６】
＜実験例７＞
ポリカーボネート（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部に、光拡散剤としてシリコーン系微粒子（「トスパール１２０」：モメンティブパーフォーマンス社製）０．２質量部、熱安定剤としてリン系酸化防止剤（「イルガフォス１６８」：ＢＡＳＦ社製）０．１質量部を配合し、押出成形により、底辺が８０μｍ、シート平面に対する各側面の傾斜度が４５°、高さが３２μｍの先端が曲面となった正四角錐が凸状に一方の全面に賦型され、反対面が鏡面である厚さ１．５ｍｍの光学シート（P７）を得た。
【００５７】
＜実験例８＞
ポリカーボネート（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部に、光拡散剤としてシリコーン系微粒子（「トスパール１２０」：モメンティブパーフォーマンス社製）０．５質量部、熱安定剤としてリン系酸化防止剤（「イルガフォス１６８」：ＢＡＳＦ社製）０．１質量部を配合し、押出成形により、両面が算術平均粗さ（Ｒａ）４．５μｍのエンボス面である厚さ０．８ｍｍの光学シート（Q１）を得た。
【００５８】
＜実験例９＞
ポリカーボネート（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部に、光拡散剤としてシリコーン系微粒子（「トスパール１２０」：モメンティブパーフォーマンス社製）１質量部、熱安定剤としてリン系酸化防止剤（「イルガフォス１６８」：ＢＡＳＦ社製）０．１質量部を配合し、押出成形により、両面が算術平均粗さ（Ｒａ）４．５μｍのエンボス面である厚さ０．８ｍｍの光学シート（Q２）を得た。
【００５９】
＜実験例１０＞
ポリカーボネート（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部に、光拡散剤としてシリコーン系微粒子（「トスパール１２０」：モメンティブパーフォーマンス社製）０．５質量部、熱安定剤としてリン系酸化防止剤（「イルガフォス１６８」：ＢＡＳＦ社製）０．１質量部を配合し、押出成形により、両面が算術平均粗さ（Ｒａ）４．５μｍのエンボス面である厚さ１．５ｍｍの光学シート（Q３）を得た。
【００６０】
＜実験例１１＞
ポリカーボネート（「ユーピロンＥ２０００ＦＮ」：三菱エンジニアリングプラスチック社製）１００質量部に、光拡散剤としてシリコーン系微粒子（「トスパール１２０」：モメンティブパーフォーマンス社製）１質量部、熱安定剤としてリン系酸化防止剤（「イルガフォス１６８」：ＢＡＳＦ社製）０．１質量部を配合し、押出成形により、両面が算術平均粗さ（Ｒａ）４．５μｍのエンボス面である厚さ１．５ｍｍの光学シート（Q４）を得た。
【００６１】
＜全光線透過率の測定＞
上記実験例１〜７で作製した四角錐または転倒四角錐が賦型された光学シート（P１）から光学シート（P７）について、面状光源装置に設置する際、ＬＥＤ光源側となる鏡面またはエンボス面を入光面とする全光線透過率と、ＬＥＤ光源側の反対面となる四角錐または転倒四角錐が賦型された面を入光面とする全光線透過率を、日本電色工業株式会社製の濁度計ＮＤＨ２０００を用い、ＪＩＳ K７３６１に準拠し測定し、その結果を表1に示した。
【００６２】
また、上記実験例８〜１１で作製した四角錐または転倒四角錐が賦型されていない光学シート（Q１）から光学シート（Q４）についても、ＬＥＤ光源側となるエンボス面を入光面とする全光線透過率と、ＬＥＤ光源側の反対面となるエンボス面を入光面とする全光線透過率を、上記と同様にＪＩＳ K７３６１に準拠し測定し、その結果を表1に示した。
【００６３】
＜実施例１〜実施例９、および比較例１〜比較例６＞
設置面の法線から約７０°に出射強度のピークを有するレンズ付白色ＬＥＤを、図１に示すように、２１０ｍｍ×２１０ｍｍの白色の反射シート上に９個、７０ｍｍ間隔で格子状に配置し、反射シートと一枚目の光学シート入光面との距離が２０ｍｍになるように、各一枚目の光学シートを設置した。上記実験例１〜７で作製した四角錐または転倒四角錐が賦型された光学シート（P１）から光学シート（P７）については、各光学シートの出光面に存在する凹状ないしは凸状正四角錐の配列方向が、レンズ付白色LED配置間隔の最短方向と４５°で交差するように設置した。また、プリズムシートを２枚配置する場合には、プリズム賦型面がＬＥＤ光源側と反対になるように、かつプリズムの延在方向が互いに直交するように重ね合わせた。
【００６４】
輝度ムラについては、各シート構成における最上の光学シートの出光面に生じる明暗を目視にて評価し、これらの結果を表２に示した。
【００６５】
なお、マイクロレンズシートは、ＰＴＤ８３７（ＳＨＩＮＷＨＡ  ＩＮＴＥＲＴＥＣＨ社製）、プリズムシートには、ＢＥＦIII（住友３M社製）、拡散シートには、ＰＥＴフィルム表面に微粒子が塗布されたタイプのＣＨ２８２（ＳＫＣ−ＨＡＡＳ社製、光拡散層の反対面から入光した際の全光線透過率は７４％）、反射偏光フィルムには、ＤＢＥＦ−Ｄ４００（住友３M社製）を用いた。
【００６６】
＜輝度ムラ評価＞
輝度ムラ評価は、ＬＥＤ上に配置した光学シートの法線方向、および法線方向に対し±３０°方向から目視により判定し、下記の5段階に区分した。
【００６７】
１：  明確な境界線を有する明暗のパターンが確認できる
２：  明暗領域の明確な境界線は認められないが、明暗パターンが明確に認められる
３：  薄っすらとではあるが明暗パターンが認められる
４：  ほぼ明暗パターンは解消されているが、全体的な輝度均一レベルには至らず
５：  明暗領域の存在が確認できず、全体的に輝度均一レベルが得られている。
【００６８】
【表１】
2012094266.tif 000003
【００６９】
【表２】
2012094266.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の光学部材、および該光学部材を用いた面状光源装置は、ＬＥＤ光源直下型液晶表示装置の薄型化、コスト削減化に好適である。
【図１】
2012094266.tif 000005
【図２】
2012094266.tif 000006
【図３】
2012094266.tif 000007