(57)【要約】【課題】液晶表示体などに具備されるバックライト用の光偏向要素を形成してなる微細構造シートであって、押出成形法を用いて高品位、低コストの微細構造シートを提供することを目的とする。【解決手段】押出樹脂シートの一方の面に、レンチキュラーレンズが連続して形成され、他方の面に、平面に対して凹型に楕円半球形状の単位微小レンズが、楕円の長軸方向に等間隔で配置され単位列をなし、前記単位列が楕円の短軸方向に不等間隔で配置され、かつ楕円の長軸方向が前記レンチキュラーレンズに直行する方向に形成され、前記単位微小レンズの点をＡとし、前期微小レンズＡに対し隣合う列で最も近い位置の微小レンズをＢとすると、前記樹脂シート内において、前記単位微小レンズＡの深さＤａと、前記単位微小レンズＢの深さＤｂとの平均値の最大値及び最小値との差が０〜０．００３ｍｍの範囲であることを特徴とする微細構造シート。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出成形法により押出した樹脂シートの表裏に、微細パターンを形成してなる微細構造シートであって、
前記樹脂シートの一方の面に、レンチキュラーレンズが連続して形成され、
他方の面に、平面に対して凹型に楕円半球形状の単位微小レンズが、楕円の長軸方向に等間隔で配置され単位列をなし、前記単位列が楕円の短軸方向に不等間隔で配置され、かつ楕円の長軸方向が前記レンチキュラーレンズに直行する方向に形成され、
前記単位微小レンズの点をＡとし、前期微小レンズＡに対し隣合う列で最も近い位置の微小レンズをＢとすると、
前記樹脂シート内において、前記単位微小レンズＡの深さＤａと、前記単位微小レンズＢの深さＤｂとの平均値の最大値及び最小値との差が０〜０．００３ｍｍの範囲であることを特徴とする微細構造シート。
【請求項２】
前記単位微小レンズＡの深さＤａと前記単位微小レンズＢの深さＤｂとの差が０〜０．００５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の微細構造シート。
【請求項３】
前記単位微小レンズＡ及びＢが、前記樹脂シートの平面に対して凸型の楕円半球形状であることを特徴とする請求項１または２記載の微細構造シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に照明光路制御に使用される導光体、及び照明装置並びに表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の大型液晶テレビやフラットディスプレイパネル等においては主に、直下型方式の照明装置と、エッジライト方式の照明装置とが採用されている。直下型方式の照明装置では、光源として複数の冷陰極管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が、パネルの背面に規則的に配置される。液晶パネル等の画像表示素子と光源との間には、光散乱性の強い拡散板が用いられ、光源としての冷陰極管やＬＥＤが視認されないようにしている。
【０００３】
一方、エッジライト方式の照明装置は、複数の冷陰極管やＬＥＤが、導光板と呼ばれる透光性の板の端面に配置される。一般的に、導光板の射出面（画像表示素子と対向する面）の逆側の面（光偏向面）には、該導光板の端面から入射する入射光を効率良く射出面へと導く光偏向要素が形成される。現在、光偏向面に形成される光偏向要素としては白色のインキがドット状に印刷されたものが一般的（例えば特許文献１）である。しかし、白色ドットに入射した光はほぼ無指向に拡散反射されるため、導光板の射出面側への光取出し効率は低い。白色インキによる光吸収も無視することはできない。
【０００４】
そこで最近では、マイクロレンズをインクジェット法によって導光板の光偏向面へと形成する方法や、レーザーアブレーション法によって光偏向要素を形成する方法などが提案されている。白色インキと違い、導光板の樹脂と空気との屈折率差による反射、屈折、透過を利用しているため、光吸収はほとんど生じない。そのため、白色インキに比べて光取出し効率の高い導光板を得ることができる。
【０００５】
しかしながら、インクジェット法やレーザーアブレーション法による光偏向要素の形成は、白色インキの印刷と同様、導光板を平板成形した後に別工程で形成されるため、作製工程数が減る訳ではない。むしろ、白色インキの印刷工程よりもタクトタイムが長く、また、設備のイニシャルコストが高いなど、高コストとなる問題がある。
【０００６】
そこで、導光板を射出成形法や押出成形法により成形し、光偏向要素を押出時にダイレクトに賦形する方法も提案されている（例えば特許文献２）。導光板の成形と同時に光偏向要素も形成されるため工程数が減り、低コスト化が実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−２４１５９０号公報
【特許文献２】特開２０００−８９０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
射出成形法で導光板を作製する場合、サイズが大きくなるほど射出成形機には高い圧力が必要となるため、携帯電話やノートパソコンなどの比較的小型な表示装置用の導光板作製には適しているものの、テレビ等の大型な表示装置への適用は難しい。一方で押出成形法は、大型の導光板作製に適した製造方法ではあるが、円筒状のロール金型を用いたＲｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌでの成形が基本であるため、以下に示すような課題がある。上記の
通り押出成形法で表面に形状を賦形する場合、表面に所望の形状が形成されたロール金型が必要となる。
【０００９】
また光偏向要素が賦形された導光板には、光学的構造体と平滑な面が混在した表面構造を有した形状が一般的であり、その作製方法としては、平滑化されたロール金型平面に所望の楕円半球状等の光学的構造形状等の微小レンズが加工されたロール金型を用い、押出法によって導光板に光偏向要素を賦形する、等の製造方法がある。しかし、前記微小レンズを平滑な面に深さを均一に作製することは、非常に困難である。そのため、ロール金型内に深さの異なる微小レンズが意図しない配置で配され、輝度分布のムラの外観不良が発生するという課題があり、品質の向上が求められている。
【００１０】
本発明は、液晶表示体などに具備されるバックライト用の光偏向要素を形成してなる微細構造シートであって、押出成形法を用いて高品位、低コストの微細構造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】
【００１１】
本発明の請求項１に係る発明は、押出成形法により押出した樹脂シートの表裏に、微細パターンを形成してなる微細構造シートであって、
前記樹脂シートの一方の面に、レンチキュラーレンズが連続して形成され、
他方の面に、平面に対して凹型に楕円半球形状の単位微小レンズが、楕円の長軸方向に等間隔で配置され単位列をなし、前記単位列が楕円の短軸方向に不等間隔で配置され、かつ楕円の長軸方向が前記レンチキュラーレンズに直行する方向に形成され、
前記単位微小レンズの点をＡとし、前期微小レンズＡに対し隣合う列で最も近い位置の微小レンズをＢとすると、
前記樹脂シート内において、前記単位微小レンズＡの深さＤａと、前記単位微小レンズＢの深さＤｂとの平均値の最大値及び最小値との差が０〜０．００３ｍｍの範囲であることを特徴とする微細構造シートである。
【００１２】
本発明の請求項２に係る発明は、前記単位微小レンズＡの深さＤａと前記単位微小レンズＢの深さＤｂとの差が０〜０．００５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の微細構造シートである。
【００１３】
本発明の請求項３に係る発明は、前記単位微小レンズＡ及びＢが、前記樹脂シートの平面に対して凸型の楕円半球形状であることを特徴とする請求項１または２記載の微細構造シートである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１によれば、押出成形法により押出した樹脂シートの表裏に、微細パターンを形成することで、樹脂シートの表裏に同時に異形パターンが形成でき、タクトタイムの短縮とコスト低減ができる。また、前記樹脂シートの一方の面に、レンチキュラーレンズが連続して形成することで、光源からの入射光を効率よく反射できる。また、他方の面に、平面に対して凹型に楕円半球形状の単位微小レンズＡと同形の単位微小レンズＢが、それぞれ楕円の短軸方向に等間隔で配置された列が交互に、かつ、前記レンチキュラーレンズに直交する方向に形成することで、光源からの入射光を効率よく樹脂シート中に入射させることができる。
【００１５】
またさらには、前記樹脂シート内において、前記単位微小レンズＡの深さＤａと、前記単位微小レンズＢの深さＤｂのそれぞれの平均値の最大値及び最小値との差が０〜０．００３ｍｍの範囲にすることで、輝度分布のムラの外観不良の無い微細構造シートを提供することができる。
【００１６】
また、本発明の請求項２によれば、前記単位微小レンズＡの深さＤａと前記単位微小レンズＢの深さＤｂとの差が０〜０．００５ｍｍの範囲にすることで、より均一な輝度分布が得られ、高品位な微細構造シートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態である微細構造シートの概略斜視図。
【図２】従来の一実施形態である微細構造シートの概略斜視図。
【図３】本発明に係るレンチキュラーレンズ形成用のロール金型の概略図。
【図４】本発明に係る単位微小レンズ形成用のロール金型の概略図。
【図５】本発明の一実施形態である微細構造シートの製造装置の概略図。
【図６】実施例１、３の単位微小レンズの深さＤの測定値を示す図。
【図７】実施例２の単位微小レンズの深さＤの測定値を示す図。
【図８】比較例１の単位微小レンズの深さＤの測定値を示す図。
【図９】比較例２の単位微小レンズの深さＤの測定値を示す図。
【図１０】比較例３の単位微小レンズの深さＤの測定値を示す図。
【図１１】微細構造シートの評価装置の断面概略図。
【図１２】輝度測定方法の説明図
【図１３】比較例１の微細構造シートを用いた輝度分布
【図１４】比較例２の微細構造シートを用いた輝度分布
【図１５】実施例１の微細構造シートを用いた輝度分布
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態である微細構造シートの概略斜視図である。図１（ａ）で示すように、本発明の微細構造シート１は一方の面にレンチキュラーレンズ２が連続して形成されている。また、同時に他方の面には、単位微小レンズが、楕円の長軸方向に等間隔で配置され単位列をなし、前記単位列が楕円の短軸方向に不等間隔で配置され、かつ、楕円の長軸方向が前記レンチキュラーレンズ２と直交して形成されている。樹脂シート内のある一つの微小レンズをＡとすると、微小レンズＢは微小レンズＡに対し隣合う前記単位列で最も近い位置の微小レンズである。
【００２０】
また、単位微小レンズＡ及び単位微小レンズＢの楕円半球形状は、図１（ｂ）で示すように、短軸Ｗ、長軸Ｌ、単位微小レンズＡの深さＤａ、単位微小レンズＢの深さＤｂからなる。
【００２１】
図１に示す本発明の微細構造シート１は、押出された樹脂シートの表裏を同時に成形してなるものであるが、例えば、図２に示す従来の方法でも形成することはできる。具体的には、レンチキュラーレンズを形成した第一の樹脂シート７に、粘着剤６などを介して、楕円半球形状の単位微小レンズＡ及び単位微小レンズＢからなる第二の樹脂シート５を積層することで得られる。しかしながら、このような方法では工程数が多くなり、それに伴ってそれぞれのパターン形成工程及び積層工程での精度低下の恐れがある。
【００２２】
本発明の微細構造シート１は、具体的には図３、４に示すロール金型を用いて、図５に示すような製造装置にて作製することができる。すなわち、図３に示すような、レンチキュラーレンズ形成用のロール金型１０ａと、図４に示すような単位微小レンズ形成用のロール金型１０ｂとを具備した、図５にしめすような押出成形法に基いた製造装置により微細構造シート１を作製することができる。
【００２３】
より具体的には、押出機のダイ４から加熱溶融した樹脂を押出し、レンチキュラーレンズ形成用のロール金型１０ａと単位微小レンズ形成用のロール金型１０ｂとで挟み込んで、一方の面に連続したレンチキュラーレンズを成形し、他方の面に単位微小レンズを形成することで微細構造シート１を作製する。なお、前記のロール金型はいずれも鉄心に切削用銅メッキを施したロールに、研磨、切削加工して作製することができる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明について実施例を挙げてさらに具体的に説明する。
【００２５】
（１）微細構造シート用金型の作製
＜レンチキュラーレンズ形成用のロール金型＞
前記レンチキュラーレンズ２の形状は、図１（ｂ）に示す、幅Ｐが１５０μｍ、高さＨが５０μｍの非球面形状とした。
【００２６】
切削用銅メッキが施されたメッキロールを旋盤機へ取り付け、上記形状に相当する形状を先端に有するダイヤモンドバイトを取り付け、メッキロールの軸方向に溝加工し、溝加工毎に所定の角度でメッキロールを回転させることで、レンチキュラーレンズ用のロール金型１０ａを作製した。
【００２７】
＜単位微小レンズ形成用のロール金型＞
前記微小レンズの形状は、長軸Ｌが１８０μｍ、短軸Ｗが７０μｍ、深さＤが２０μｍの楕円半球形状を狙い値とした。なお、実施例１〜２と比較例１〜２は凹型に、また、実施例３と比較例３は凸型に楕円半球形状の単位微小レンズを形成した。
【００２８】
ロール金型１０ｂは下記の方法で作製した。
加工用銅メッキが施された各メッキロールを砥石研磨機にセットし、メッキロールの表面を研磨加工により平滑にする。平滑にしたロールを旋盤機へ取り付け、前記微小レンズの形状に相当する形状を先端に有するダイヤモンドバイトを取り付け、ロールの回転と同期させダイヤモンドバイトをロールへ出し入れすることで、単位微小レンズ形成用のロール金型１０ｂを作製した。
＜微細構造シートの作製＞
図５に示すような、レンチキュラーレンズ形成用のロール金型１０ａと単位微小レンズ形成用のロール金型１０ｂを具備した押出成形法に基いた製造装置により、微細構造シート１を作製した。
【００２９】
具体的には、帝人化成社製の熱可塑性ポリカーボネート樹脂を、押出機のダイ４から加熱溶融して押出し、レンチキュラーレンズ形成用のロール金型１０ａと単位微小レンズ形成用のロール金型１０ｂとで挟み込んで、一方の面に連続したレンチキュラーレンズを成形し、他方の面に単位微小レンズを形成することで微細構造シートを作製した。なお、微細構造シートの大きさは、図１においてＸ方向に５３０ｍｍ、Ｙ方向３００ｍｍ、厚みを３ｍｍとした。
【００３０】
＜実施例１＞
単位微小レンズ形成用のロール金型作製において、ロールの回転と同期させダイヤモンドバイトをロールへ出し入れの調整により深さＤの調整を行い、面内においてＤａとＤｂの平均値の最大値と最小値との差が０．００２ｍｍで、且つ、ＤａとＤｂとの差の最大値が０．００３８ｍｍである微細構造シートを作製した。なお、それぞれの単位微小レンズの深さＤをＸ方向に５３ｍｍ毎に測定した。測定結果を図６に示す。
【００３１】
＜実施例２＞
実施例１と同様にして、面内においてＤａとＤｂの平均値の最大値と最小値との差が０．００３ｍｍで、且つ、ＤａとＤｂとの差の最大値が０．００２３ｍｍである微細構造シートを作製した。測定結果を図７に示す。
【００３２】
＜実施例３＞
単位微小レンズを凸型にした以外は実施例１と同様にして、面内においてＤａとＤｂの平均値の最大値と最小値との差が０．００２ｍｍで、且つ、ＤａとＤｂとの差の最大値が０．００３８ｍｍである微細構造シートを作製した。測定結果を図６に示す。
【００３３】
＜比較例１＞
Ｙ方向の値が増加するに従い、ＤａとＤｂの平均値を増加させ、面内においてＤａとＤｂの平均値の最小値と最大値との差が０．００４８ｍｍで、且つ、ＤａとＤｂとの差の最大値が０．００１２ｍｍである微細構造シートを作製した。測定結果を図８に示す。
【００３４】
＜比較例２＞
Ｙ方向の値が増加するに従い、ＤａとＤｂの平均値が増加させ、面内においてＤａとＤｂの平均値の最小値と最大値との差が０．００３５ｍｍで、且つ、ＤａとＤｂとの差の最大値が０．０００３ｍｍである微細構造シートを作製した。測定結果を図９に示す。
【００３５】
＜比較例３＞
単位微小レンズを凸型にした以外は実施例１と同様にして、面内においてＤａとＤｂの平均値の最大値と最小値との差が０．０００４ｍｍで、且つ、ＤａとＤｂとの差の最大値が０．００６４ｍｍである微細構造シートを作製した。測定結果を図１０に示す。
【００３６】
（２）微細構造シートの評価
＜輝度分布＞
図１１に示す微細構造シートの評価装置を用いて、実施例１〜３及び比較例１〜３
で作製した微細構造シートの輝度分布を評価した。その方法は、それぞれの微細構造シートを液晶表示装置２０の構成の導光板１９と置き換え、白画面を表示し、トプコン製ＳＲ−３Ａで画面の輝度を測定した。実施例１の中心輝度を１．００とし、図１２のように微細構造シートを縦・横１０分割し、１３点及び前記１３点を含めた２５点にて輝度測定を行い、実施例１〜３、比較例１〜３についてＭａｘ（最大輝度）／Ｍｉｎ（最小輝度）の値を輝度ムラとして算出し、１３点および２５点の測定結果について評価した。
【００３７】
比較例１の微細構造シートは、図１１に示すような輝度分布のムラが確認された。１３点、２５点の輝度ムラ評価については、共に１．５６の値であった。これは、微小レンズの深さＤａとＤｂの平均値がＹ方向０ｍｍ付近で小さく、Ｙ方向の値の増加に従い、平均値も大きくなっているため、入射光がＹ方向０ｍｍ付近で少なく射出し、Ｙ方向の５３０ｍｍ付近では大きくなっているため輝度分布のムラとして発現したと考えられる。
【００３８】
比較例２の微細構造シートは、図１２に示すような輝度分布のムラが確認された。１３点、２５点の輝度ムラ評価については、１３点が１．５１、２５点が１．５４の値であった。比較例１と同様に輝度分布のムラとして視認できた。
【００３９】
比較例３の微細構造シートは、白画面を表示すると、点状、スジ状の外観不良が確認された。これは、ＤａとＤｂとの差が大きいことにより、輝点や暗点として発現したと考えられる。
【００４０】
実施例１の微細構造シートは、図１２に示すような輝度分布となり、１３点、２５点の輝度ムラ評価については、１３点が１．１９、２５点が１．２５の値であった。比較例１
と比較すると大幅に輝度分布のムラが改善され、外観良好が確認された。実施例２及び３も、実施例１と略同一の結果を示し、良好であった。
【００４１】
＜比較結果＞
実施例１〜３で得られた本発明品はいずれも輝度分布のムラの極めて少ない高品位な性能を示したが、一方、比較例１〜３で得られた比較例品はいずれも実用性に至らない輝度分布のムラが生じた。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、大型液晶ＴＶなどの液晶表示体に用いられるバックライト用部材として使用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１      微細構造シート
２      レンチキュラーレンズ
３Ａ    単位微小レンズＡ
３Ｂ    単位微小レンズＢ
Ｄ      単位微小レンズの深さ
Ｄａ    単位微小レンズＡの深さ
Ｄｂ    単位微小レンズＢの深さ
ＬＸ    単位列
Ｌ      楕円の長軸
Ｗ      楕円の短軸
Ｈ      レンチキュラーレンズの高さ
Ｐ      レンチキュラーレンズの幅
４      押出機のダイ
１０ａ  レンチキュラーレンズ形成用のロール金型
１０ｂ  単位微小レンズ形成用のロール金型
５      第二の樹脂シート
６      粘着剤
７      第一の樹脂シート
１２    液晶パネル
１３    プリズムフィルム
１４    プリズムフィルム
１５    拡散フィルム
１６    光源ランプ
１７    ランプリフレクター
１８    反射フィルム
１９    導光板
２０    液晶表示装置
【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１１】
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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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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