JP7275341B1 - 光拡散シート、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度均一性を向上させることができる光拡散シートを提供する。
【解決手段】光拡散シート４３は、二次元マトリクス状に配列された複数の光源４２を用いたバックライトユニット４０に組み込まれる。光拡散シート４３の少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部２２が二次元マトリクス状に配列される。複数の凹部２２の配列方向と、複数の光源４２の配列方向との交差角度は、３０°以上６０°以下である。
【選択図】図８

Description

本開示は、光拡散シート、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法に関するものである。

スマートフォンやタブレット端末などの各種情報機器の表示装置として、液晶表示装置（以下、液晶ディスプレイということもある。）が広く利用されている。液晶ディスプレイのバックライトとしては、光源が液晶パネルの側面の近傍に配置されるエッジライト方式が主流となっている。

直下型バックライトを採用する場合、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源からの光を拡散させて画面全体に亘って輝度や色度の均一性を上げるために、光拡散シートが使用される（例えば特許文献１参照）。

ノートパソコンやタブレットなどの薄型ディスプレイの直下型バックライトユニットにおいては、例えば逆ピラミッド状の凹部が２次元配列された光拡散シートが用いられる。

特開２０１１－１２９２７７号公報

しかしながら、従来の光拡散シートでは、まだ十分な輝度均一性が得られていない。

本開示は、輝度均一性を向上させることができる光拡散シートを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本開示に係る光拡散シートは、二次元マトリクス状に配列された複数の光源を用いたバックライトユニットに組み込まれる光拡散シートであって、少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が二次元マトリクス状に配列され、前記複数の凹部の配列方向と、前記複数の光源の配列方向との交差角度は、３０°以上６０°以下である。

本開示に係る光拡散シートによると、凹部の配列方向と光源の配列方向との交差角度を３０°以上６０°以下に設定するため、光拡散シートから出光する光の強度を、光源間距離が大きく輝度が低下しやすい光源配列の対角方向（光源の配列方向に対して４５°傾斜した方向）に大きくできるので、輝度均一性を向上させることができる。

尚、本開示において、「複数の光源が二次元マトリクス状に配列される」とは、「数個の小型光源からなる光源群が二次元マトリクス状に配列される場合」を含み、この場合、各光源群を構成する小型光源自体は、二次元マトリクス状に配列されなくてもよい。

本開示に係る光拡散シートにおいて、前記交差角度が３５°以上５５°以下、より好ましくは４０°以上５０°以下であると、輝度均一性をより一層向上させることができる。

本開示に係る光拡散シートにおいて、前記複数の凹部が、出光面に設けられると、光拡散シートから出光する光の強度を、光源配列の対角方向に大きくしやすくなる。

本開示に係るバックライトユニットは、液晶表示装置に組み込まれ、二次元マトリクス状に配列された複数の光源から発せられた光を表示画面に導くバックライトユニットであって、前記表示画面と前記複数の光源との間に、本開示に係る光拡散シートを備える。

本開示に係るバックライトユニットによると、前述の本開示に係る光拡散シートを備えるため、輝度均一性を向上させることができる。

本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記光拡散シートが複数配置されると、複数の光拡散シートにより光が繰り返し拡散されるので、輝度均一性がさらに向上する。

本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記表示画面と前記複数の光源との間に、前記複数の光源から発せられた光の波長を変換する色変換シートをさらに備えてもよい。このようにすると、光源として、白色光源以外の他の光源を用いる場合にも、バックライトユニットを構成することができる。

本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記光拡散シートと前記表示画面との間に、前記複数の光源から発せられた光の輝度を向上させる輝度向上シートを備えてもよい。このようにすると、輝度均一性を向上させながら輝度も増大させることができる。

本開示に係るバックライトユニットにおいて、前記複数の光源は、前記拡散シートから見て前記表示画面の反対側に設けられた反射シートの上に配置されてもよい。このようにすると、光拡散シートと反射シートとの間での多重反射によって光がさらに拡散されるので、輝度均一性がさらに向上する。

本開示に係る液晶表示装置は、本開示に係るバックライトユニットと、液晶表示パネルとを備える。

本開示に係る液晶表示装置によると、本開示に係るバックライトユニットを備えるため、輝度均一性を向上させることができる。

本開示に係る情報機器は、本開示に係る液晶表示装置を備える。

本開示に係る情報機器によると、本開示に係る液晶表示装置を備えるため、輝度均一性を向上させることができる。

本開示に係るバックライトユニットの製造方法は、液晶表示装置に組み込まれ、二次元マトリクス状に配列された複数の光源から発せられた光を表示画面に導くバックライトユニットの製造方法であって、前記複数の光源を配置する工程と、少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が二次元マトリクス状に配列された光拡散シートを配置する工程とを備え、前記複数の凹部の配列方向と前記複数の光源の配列方向との交差角度が３０°以上６０°以下となるように、前記複数の光源及び前記光拡散シートが配置される。

本開示に係るバックライトユニットの製造方法によると、光拡散シートの凹部の配列方向と、光源の配列方向との交差角度を３０°以上６０°以下に設定する。このため、光拡散シートから出光する光の強度を、光源間距離が大きく輝度が低下しやすい光源配列の対角方向（光源の配列方向に対して４５°傾斜した方向）に大きくできるので、輝度均一性を向上させることができる。

本開示によると、輝度均一性を向上させることができる光拡散シートを提供することができる。

実施形態に係るバックライトユニットを備える液晶表示装置の断面図である。 実施形態に係る光拡散シートが組み込まれたバックライトユニットの断面図である。 図２に示すバックライトユニットにおける光源の配置例を示す平面図である。 実施形態に係る光拡散シートの断面図である。 実施形態に係る光拡散シートの斜視図である。 実施形態に係る光拡散シートにおける凹部の配列例を示す平面図である。 実施例に係る光拡散シートの配置角とプリズムシートの配置角との関係を示す図でる。 実施例に係る光拡散シートの配置角度を変化させた場合の輝度均一性変化を示す図である。 実施例に係る光拡散シートの配置角度４５°及び０°に固定してプリズムシートの配置角度を変化させた場合の輝度均一性変化を示す図である。 実施例に係る光拡散シートの配置角度をプリズムシートの配置角度と共に変化させた場合の輝度均一性変化を示す図である。 実施例に係る光拡散シートを３層積層して各シートの配置角度を色々変化させた場合の輝度均一性を示す図である。

（実施形態）
以下、実施形態に係る光拡散シート、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法について、図面を参照しながら説明する。尚、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

＜液晶表示装置＞
図１に示すように、液晶表示装置５０は、液晶表示パネル５と、液晶表示パネル５の下面に貼付された第１偏光板６と、液晶表示パネル５の上面に貼付された第２偏光板７と、液晶表示パネル５の背面側に第１偏光板６を介して設けられたバックライトユニット４０とを備えている。

液晶表示パネル５は、互いに対向するように設けられたＴＦＴ基板１及びＣＦ基板２と、ＴＦＴ基板１とＣＦ基板２との間に設けられた液晶層３と、ＴＦＴ基板１とＣＦ基板２との間に液晶層３を封入するために枠状に設けられたシール材（図示省略）とを備える。

液晶表示装置５０の表示画面５０ａを正面（図１の上方）から見た形状は、原則、長方形又は正方形であるが、これに限らず、長方形の角が丸くなった形状、楕円形、円形、台形、又は、自動車のインストルメントパネルなどの任意の形状であってもよい。

液晶表示装置５０では、各画素電極に対応する各サブ画素において、液晶層３に所定の大きさの電圧を印加して液晶層３の配向状態を変える。これにより、バックライトユニット４０から第１偏光板６を介して入射した光の透過率が調整される。透過率が調整された光は第２偏光板７を介して出射されて画像が表示される。

本実施形態の液晶表示装置５０は、種々の情報機器（例えばカーナビゲーション等の車載装置、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ノートパソコンやタブレット等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コピー機、券売機、現金自動預け払い機など）に組み込まれる表示装置として用いられる。

ＴＦＴ基板１は、例えば、ガラス基板上にマトリクス状に設けられた複数のＴＦＴと、各ＴＦＴを覆うように設けられた層間絶縁膜と、層間絶縁膜上にマトリクス状に設けられ且つ複数のＴＦＴにそれぞれ接続された複数の画素電極と、各画素電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。ＣＦ基板２は、例えば、ガラス基板上に格子状に設けられたブラックマトリクスと、ブラックマトリクスの各格子間にそれぞれ設けられた赤色層、緑色層及び青色層を含むカラーフィルターと、ブラックマトリクス及びカラーフィルターを覆うように設けられた共通電極と、共通電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。液晶層３は、電気光学特性を有する液晶分子を含むネマチック液晶材料等により構成される。第１偏光板６及び第２偏光板７は、例えば、一方向の偏光軸を有する偏光子層と、その偏光子層を挟持するように設けられた一対の保護層とを備える。

＜バックライトユニット＞
図２に示すように、バックライトユニット４０は、反射シート４１と、反射シート４１上に２次元状に配置された複数の光源４２と、複数の光源４２の上側に設けられた光拡散シート４３と、光拡散シート４３の上側（表示画面５０ａの側）に設けられた輝度向上シート４８とを有する。図２に示すバックライトユニット４０では、光源４２と光拡散シート４３との間に色変換シート４６が配置され、輝度向上シート４８の上側（表示画面５０ａの側）に上側光拡散シート４７が配置される。光拡散シート４３の詳細については後述する。

[反射シート]
反射シート４１は、例えば、白色のポリエチレンテレフタレート樹脂製のフィルム、銀蒸着フィルム等により構成される。

[光源]
光源４２の種類は特に限定されないが、例えばＬＥＤ素子やレーザー素子等であってもよく、コスト、生産性等の観点からＬＥＤ素子を用いてもよい。光源４２となるＬＥＤ素子の出光角度特性を調節するために、ＬＥＤ素子にレンズを装着してもよい。光源４２は、平面視した場合に矩形状を有していてもよく、その場合、一辺の長さは１０μｍ以上（好ましくは５０μｍ以上）１０ｍｍ以下（好ましくは５ｍｍ以下）であってもよい。光源４２の配置数も特に限定されないが、複数の光源４２を分散配置する場合は、反射シート４１上に規則的に配置することが好ましい。規則的に配置するとは、一定の法則性をもって配置することを意味し、例えば、光源４２を等間隔で配置する場合が該当する。等間隔で光源４２が配置される場合、隣り合う２つの小型光源４２の中心間距離は、０．５ｍｍ以上（好ましくは２ｍｍ以上）２０ｍｍ以下であってもよい。

本実施形態では、例えば図３に示すように、ＬＥＤ素子よりなる複数の光源４２を一定の間隔をもってＸ方向及びＹ方向の２次元アレイ状に配置する。言い換えると、複数の光源４２は、互いに直交する２方向（Ｘ方向及びＹ方向）に沿って配列される。また、本実施形態では、光源４２として、青色光源を用いる。青色光源は、例えばＣＩＥ１９３１の色度座標においてｘ＜０．２４、ｙ＜０．１８の光を発してもよい。尚、光源４２として、白色光源を用いてもよい。白色光源は、ピーク波長が青色領域のＬＥＤ素子と、ピーク波長が緑色領域のＬＥＤ素子と、ピーク波長が赤色領域のＬＥＤ素子とから構成され、例えばＣＩＥ１９３１の色度座標において０．２４＜ｘ＜０．４２、０．１８＜ｙ＜０．４８の光を発してもよい。

[色変換シート]
色変換シート４６は、例えば青色光源である光源４２からの光を、任意の色（例えば緑色や赤色）の波長をピーク波長とする光に変換する波長変換シートである。色変換シート４６は、例えば、波長４５０ｎｍの青色光を、波長５４０ｎｍの緑色光と波長６５０ｎｍの赤色光に変換する。この場合、波長４５０ｎｍの青色光を発する光源４２を用いると、色変換シート４６によって青色光が部分的に緑色光と赤色光に変換されるので、色変換シート４６を透過した光は白色光になる。色変換シート４６としては、例えば、ＱＤ（量子ドット）シートや蛍光シート等を用いてもよい。

尚、光源４２として、白色光源を用いる場合、色変換シート４６は設けなくてもよい。また、色変換シート４６の配置は、光源４２と後述の輝度向上シート４８との間であれば、特に限定されない。例えば、色変換シート４６は、光拡散シート４３と輝度向上シート４８との間に配置されてもよい。

[輝度向上シート]
輝度向上シート４７は、光源４２に近い方から、下側プリズムシート４４と上側プリズムシート４５とが順次積層された構造を有する。プリズムシート４４及び４５は、光線を透過させる必要があるので、透明（例えば無色透明）の合成樹脂を主成分として形成される。プリズムシート４４及び４５は、一体に形成されてもよい。下側プリズムシート４４は、基材層４４ａと、基材層４４ａの表面に積層される複数の突条プリズム部４４ｂからなる突起列とを有する。同様に、上側プリズムシート４５は、基材層４５ａと、基材層４５ａの表面に積層される複数の突条プリズム部４５ｂからなる突起列とを有する。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂはそれぞれ、基材層４４ａ及び４５ａの表面にストライプ状に積層される。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂはそれぞれ、裏面が基材層４４ａ及び４５ａの表面に接する三角柱状体である。突条プリズム部４４ｂの延伸方向と突条プリズム部４５ｂの延伸方向とは、互いに直交する。これにより、光拡散シート４３から入射される光線を下側プリズムシート４４によって法線方向側に屈折させ、さらに下側プリズムシート４４から出射される光線を上側プリズムシート４５によって表示画面５０ａに対して略垂直に進むように屈折させることができる。

プリズムシート４４及び４５の厚さ（基材層４４ａ及び４５ａの裏面から突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの頂点までの高さ）の下限は、例えば、５０μｍ程度、より好ましくは１００μｍ程度であってもよい。プリズムシート４４及び４５の厚さの上限は、２００μｍ程度、より好ましくは１８０μｍ程度であってもよい。プリズムシート４４及び４５における突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂのピッチの下限は、例えば、２０μｍ程度、より好ましくは２５μｍ程度であってもよい。プリズムシート４４及び４５における突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂのピッチの上限は、例えば、１００μｍ程度、より好ましくは６０μｍ程度であってもよい。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの頂角は、例えば、８５°以上９５°以下であってもよい。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの屈折率の下限は、例えば、１．５、より好ましくは１．５５であってもよい。突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂの屈折率の上限は、例えば、１．７であってもよい。

プリズムシート４４及び４５は、例えばＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルムからなる基材層４４ａ及び４５ａに、ＵＶ硬化型アクリル系樹脂を用いて形状転写された突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂを設けたものであってもよいし、或いは、突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂが基材層４４ａ及び４５ａと一体成形されたものであってもよい。

尚、本実施形態では、輝度向上シート４８として、プリズムシート４４及び４５を用いたが、これに代えて、光源４２から発せられた光の輝度を増大させることができる他の光学シートを用いてもよい。

[上側光拡散シート]
上側光拡散シート４７は、上側プリズムシート４５の上側（表示画面５０ａの側）に配設される。上側光拡散シート４７は、基材層及び光拡散層の２層構造体として構成されてもよい。基材層は、光線を透過させる必要があるので、透明（例えば無色透明）の合成樹脂を主成分として形成されてもよい。光拡散層は、樹脂マトリックスと、樹脂マトリックス中に分散する樹脂ビーズとを有してもよい。

[その他の光学シート]
図示は省略しているが、上側光拡散シート４７の上側（表示画面５０ａの側）に偏光シートを設けてもよい。偏光シートは、バックライトユニット４０から出射された光が液晶表示装置５０の第１偏光板６に吸収されることを防止することによって、表示画面５０ａの輝度を向上させる。

[光拡散シート]
図２に示すバックライトユニット４０では、同じ構造の光拡散シート４３を例えば３枚積層してバックライトユニット４０に設ける。光拡散シート４３は１枚若しくは２枚積層で用いてもよいし、或いは、４枚以上積層して用いてもよい。光拡散シート４３は、図４に示すように、基材層２１を有する。光拡散シート４３（基材層２１）は、光出射面となる第１面２１ａと、光入射面となる第２面２１ｂとを有する。すなわち、光拡散シート４３は、第２面２１ｂを光源４２の方に向けて配置される。基材層２１のマトリックスとなる樹脂は、光を透過させる材料で構成されていれば、特に限定されないが、例えば、アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン共重合）樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、セルロールアセテート、ポリイミド等であってもよい。基材層２１は、拡散剤その他の添加剤を含んでいてもよいし、或いは、実質的に添加剤を含有しなくてもよい。基材層２１に含有可能な添加剤は、特に限定されないが、例えば、シリカ、酸化チタン、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等の無機粒子であってもよいし、例えば、アクリル、アクリルニトリル、シリコーン、ポリスチレン、ポリアミド等の有機粒子であってよい。

光拡散シート４３の厚さは、特に限定されないが、例えば、３ｍｍ以下（好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ以下、更に好ましくは１ｍｍ以下）で５０μｍ以上であってもよい。光拡散シート４３の厚さが３ｍｍを超えると、液晶ディスプレイの薄型化の達成が難しくなる。光拡散シート４３の厚さが５０μｍを下回ると、輝度を均一にすることが難しくなる。光拡散シート４３は、フィルム状であってもよいし、プレート（板）状であってもよい。

光拡散シート４３の第１面２１ａ（出光面）には、図５に示すように、略逆四角錐状（逆ピラミッド状）の複数の凹部２２が２次元マトリクス状に配列される。言い換えると、複数の凹部２２は、互いに直交する２方向（図６に示すＸ１方向及びＹ１方向）に沿って配列される。隣り合う凹部２２同士は、稜線１１１によって区画される。稜線１１１は、凹部２２が配列される２方向に沿って延びる。凹部２２の中心（逆ピラミッドの頂点）１１２は、凹部２２の最深部である。図５では、簡単のため、凹部２２が５×５のマトリクス状に配置された様子を例示しているが、凹部２２の実際の配列数ははるかに多い。複数の凹部２２の２次元配列において、各凹部２２は、第１面２１ａに隙間無く設けられてもよいし、所定の間隔をあけて設けられてもよい。また、光拡散効果が損なわれない程度に、一部の凹部２２がランダムに配列されてもよい。

凹部２２の頂角θは例えば９０°であり、凹部２２の配列ピッチｐは例えば１００μｍであり、凹部２２の深さは例えば５０μｍであってもよい。凹部２２の頂角θとは、光拡散シート４３の配置面に対して垂直な面（縦断面）で、凹部２２の中心（逆ピラミッドの頂点１１２）を通り且つ当該中心を挟んで向き合う一対の斜面を垂直に横切るように切断したときに現れる断面において、斜面の断面線同士がなす角のことである。また、凹部２２の配列ピッチｐとは、隣り合う凹部２２の中心（逆ピラミッドの頂点１１２）同士の間の距離（光拡散シート４３の配置面に平行な方向に沿った距離）のことである。

光拡散シート４３の第２面２１ｂは、例えば平坦面（鏡面）又はエンボス加工面であってもよい。

光拡散シート４３は、第１面２１ａに凹凸形状（凹部２２）を持つ基材層２１の１層構造で構成してもよい。光拡散シート４３は、両面が平坦な基材層と、一面に凹凸形状を持つ層との２層構造で構成してもよい。光拡散シート４３は、一面に凹凸形状を持つ層を含む３層以上の構造で構成してもよい。光拡散シート４３の製造方法は、特に限定されないが、例えば、押し出し成型法、射出成型法などを用いてもよい。

押し出し成型法を用いて、凹凸形状を表面に持つ単層の光拡散シートを製造する手順は次の通りである。まず、ペレット状のプラスチック粒子（拡散剤が添加されてもよい）を単軸押し出し機に投入し、加熱しながら溶融、混錬する。その後、Ｔ－ダイスにより押し出された溶融樹脂を２本の金属ロールで挟んで冷却した後、ガイドロールを用いて搬送し、シートカッター機により枚葉平板に切り落とすことによって、光拡散シートを作製する。ここで、所望の凹凸形状を反転した形状を表面に持つ金属ロールを使用して溶融樹脂を挟むことにより、ロール表面の反転形状が樹脂に転写されるので、所望の凹凸形状を拡散シート表面に賦形することができる。また、樹脂に転写された形状は、必ずしもロール表面の形状が１００％転写されたものとはならないので、転写度合いから逆算して、ロール表面の形状を設計してもよい。

押し出し成型法を用いて、凹凸形状を表面に持つ２層構造の光拡散シートを製造する場合は、例えば、２つの単軸押し出し機のそれぞれに、各層の形成に必要なペレット状のプラスチック粒子を投入した後、各層毎に前述と同様の手順を実施し、作製された各シートを積層すればよい。

或いは、以下のように、凹凸形状を表面に持つ２層構造の光拡散シートを作製してもよい。まず、２つの単軸押し出し機のそれぞれに、各層の形成に必要なペレット状のプラスチック粒子を投入し、加熱しながら溶融、混錬する。その後、各層となる溶融樹脂を１つのＴ－ダイスに投入し、当該Ｔ－ダイス内で積層し、当該Ｔ－ダイスにより押し出された積層溶融樹脂を２本の金属ロールで挟んで冷却する。その後、ガイドロールを用いて積層溶融樹脂を搬送し、シートカッター機により枚葉平板に切り落とすことによって、凹凸形状を表面に持つ２層構造の光拡散シートを作製してもよい。

また、ＵＶ（紫外線）を用いた賦形転写により、以下のように光拡散シートを製造してもよい。まず、転写したい凹凸形状の反転形状を有するロールに未硬化の紫外線硬化樹脂を充填し、当該樹脂に基材を押し当てる。次に、紫外線硬化樹脂が充填されたロールと基材とが一体になっている状態で、紫外線を照射して樹脂を硬化させる。次に、樹脂によって凹凸形状が賦形転写されたシートをロールからはく離させる。最後に、再度シートに紫外線照射を行って樹脂を完全硬化させ、凹凸形状を表面に持つ光拡散シートを作製する。

尚、本開示では、通常の形状転写技術により幾何学的に厳密な逆四角錐の凹部を形成することが難しいことを考慮して、「略逆四角錐」との表記を用いるが、「略逆四角錐」は、真正の又は実質的に逆四角錐とみなせる形状を含むものとする。また、「略」とは、近似可能であることを意味し、「略逆四角錐」とは、逆四角錐に近似可能な形状をいう。例えば、頂部が平坦な「逆四角錐台形」についても、本発明の作用効果が失われない程度に頂部面積が小さいものは、「略逆四角錐」に包含されるものとする。また、工業生産上の加工精度に起因する不可避的な形状のばらつきの範囲内で「逆四角錐」から変形した形状も、「略逆四角錐」に包含される。

＜実施形態の特徴＞
本実施形態の光拡散シート４３は、二次元マトリクス状に配列された複数の光源４２を用いたバックライトユニット４０に組み込まれる。光拡散シート４３の少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部２２が二次元マトリクス状に配列される。複数の凹部２２の配列方向（図６のＸ１方向及びＹ１方向）と、複数の光源４２の配列方向（図３のＸ方向及びＹ方向）との交差角度は、３０°以上６０°以下である。

本実施形態の光拡散シート４３によると、凹部２２の配列方向と光源４２の配列方向との交差角度を３０°以上６０°以下に設定するため、光拡散シート４３から出光する光の強度を、光源間距離が大きく輝度が低下しやすい光源配列の対角方向（光源４２の配列方向に対して４５°傾斜した方向）に大きくできるので、輝度均一性を向上させることができる。尚、本実施形態において、「複数の光源４２が二次元マトリクス状に配列される」とは、「数個の小型光源からなる光源群が二次元マトリクス状に配列される場合」を含み、この場合、各光源群を構成する小型光源自体は、二次元マトリクス状に配列されなくてもよい。

本実施形態の光拡散シート４３において、凹部２２の配列方向と光源４２の配列方向との前記交差角度が３５°以上５５°以下、より好ましくは４０°以上５０°以下であると、輝度均一性をより一層向上させることができる。

本実施形態の光拡散シート４３において、凹部２２が出光面に設けられると、光拡散シート４３から出光する光の強度を、光源配列の対角方向に大きくしやすくなる。

本実施形態のバックライトユニット４０は、液晶表示装置５０に組み込まれ、二次元マトリクス状に配列された複数の光源４２から発せられた光を表示画面５０ａに導く。バックライトユニット４０は、表示画面５０ａと複数の光源４２との間に、前述の本実施形態の光拡散シート４３を備える。

本実施形態のバックライトユニット４０によると、本実施形態の光拡散シート４３を備えるため、輝度均一性を向上させることができる。

本実施形態のバックライトユニット４０において、光拡散シート４３が複数配置されると、複数の光拡散シート４３により光が繰り返し拡散されるので、輝度均一性がさらに向上する。この場合、複数の光拡散シート４３の少なくとも１つにおいて、凹部２２の配列方向と光源４２の配列方向との交差角度は、３０°以上６０°以下である。

本実施形態のバックライトユニット４０において、表示画面５０ａと複数の光源４２との間に、光源４２から発せられた光の波長を変換する色変換シート４６をさらに備えてもよい。このようにすると、光源４２として、白色光源以外の他の光源を用いる場合にも、バックライトユニット４０を構成することができる。

本実施形態のバックライトユニット４０において、光拡散シート４３と表示画面５０ａとの間に、光源４２から発せられた光の輝度を向上させる輝度向上シート４８を備えてもよい。このようにすると、輝度均一性を向上させながら輝度も増大させることができる。

本実施形態のバックライトユニット４０において、複数の光源４２は、光拡散シート４３から見て表示画面５０ａの反対側に設けられた反射シート４１の上に配置されてもよい。このようにすると、光拡散シート４３と反射シート４１との間での多重反射によって光がさらに拡散されるので、輝度均一性がさらに向上する。

本実施形態のバックライトユニット４０において、光源４２と光拡散シート４３との間の距離が５ｍｍ以下であると、バックライトユニット４０を小型化することができる。また、今後の中小型液晶ディスプレイの薄型化をにらみ、光源４２と光拡散シート４３との距離をより好ましくは２．５ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下、究極的には０ｍｍとしてもよい。

本実施形態の液晶表示装置５０は、前述の本実施形態のバックライトユニット４０と、液晶表示パネル５とを備える。このため、バックライトユニット４０によって、輝度均一性を向上させることができる。液晶表示装置５０が組み込まれた情報機器（例えばノートパソコンやタブレットなどの携帯情報端末）でも同様の効果を得ることができる。

本実施形態のバックライトユニット４０の製造方法は、複数の光源４２を配置する工程と、少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部２２が二次元マトリクス状に配列された光拡散シート４３を配置する工程とを備え、複数の凹部２２の配列方向と複数の光源４２の配列方向との交差角度が３０°以上６０°以下となるように、複数の光源４２及び光拡散シート４３が配置される。

本実施形態のバックライトユニット４０の製造方法によると、光拡散シート４３の凹部２２の配列方向と光源４２の配列方向との交差角度を３０°以上６０°以下に設定する。このため、光拡散シート４３から出光する光の強度を、光源間距離が大きく輝度が低下しやすい光源配列の対角方向に大きくできるので、輝度均一性を向上させることができる。

（実施例）
以下、実施例について説明する。

実施例では、図２に示すように、厚さ１１０μｍで同じ構造の光拡散シート４３を凹部２２が出光面（第１面２１ａ）に配置される向きに３枚重ねたものの上に、プリズム延伸方向が互いに直交する下側プリズムシ－ト４４及び上側プリズムシ－ト４５と、上側光拡散シート４７とを順次配置した。また、光拡散シート４３の下側にＱＤシートからなる色変換シート４６を配置した。

光拡散シート４３には、頂角９０°の逆ピラミッド形状の凹部２２をピッチ１００μｍで２次元配列した。光拡散シート４３の入光面（第２面２１ｂ）は、平坦面とした。

プリズムシート４４及び４５は、ＰＥＴフィルムからなる基材層４４ａ及び４５ａに、アクリレートからなるＵＶ硬化型アクリル系樹脂を用いて突条プリズム部４４ｂ及び４５ｂを設けて形成した。下側プリズムシ－ト４４は、総厚さが９０μｍで、高さ１２μｍ、頂角９０°の突条プリズム部４４ｂをピッチ２４μｍで配列した。上側プリズムシ－ト４５は、総厚さが１５５μｍで、高さ２５μｍ、頂角９０°の突条プリズム部４５ｂをピッチ５０μｍで配列した。

尚、複数の光源４２としては、ピーク波長４５０ｎｍ（半値全幅１６ｎｍ）の青色ＬＥＤが２．８ｍｍピッチで２次元的に複数配置されたＬＥＤアレイを用いた。

以下に説明するように、実施例の光拡散シート４３における凹部２２の配列方向と、複数の光源４２の配列方向との交差角度を変化させながら、輝度均一性を調べた。

輝度測定の初期状態として、図７に示すように、光拡散シート４３は、凹部２２の配列方向の１つを基準方向（光源４２の配列方向（Ｘ方向））に一致させて（配置角度０°で）配置し、下側プリズムシート４４は、突条プリズム部４４ｂの延伸方向をＸ方向に対して反時計回りに１３０°回転させて（配置角度１３０°で）配置し、上側プリズムシート４５は、突条プリズム部４５ｂの延伸方向をＸ方向に対して反時計回りに４０°回転させて（配置角度４０°で）配置した。

第１測定として、前記初期状態から、３枚の光拡散シート４３の配置向き（配置角度）を反時計回りに１０°ずつ９０°回転させながら、輝度均一性の変化を調べた。輝度均一性は、以下のように評価した。まず、複数の光源４２（ＬＥＤアレイ）の上に、前述の通り、色変換シート４６、３枚の光拡散シート４３、プリズムシート４４及び４５、上側光拡散シート４７を順次配置し、さらにその上にシート類の浮きを抑えるために透明ガラス板を載せて、トプコンテクノハウス社製の２次元色彩輝度計ＵＡ－２００を用いて、鉛直方向上向き（ＬＥＤアレイからガラス板に向かう方向）の輝度を測定した。次に、得られた二次元輝度分布画像に対して、個々のＬＥＤの発光強度バラツキに対する補正を行い、異物等に起因する輝点・暗点ノイズを抑えるためのフィルタリング処理を行った後、全画素の輝度について平均値及び標準偏差を算出した。最後に、「輝度均一性」を「輝度の平均値／輝度の標準偏差」と定義して、輝度均一性を算出した。

図８に、第１測定で得られた輝度均一性の変化（実線）を示す。尚、図８では、光拡散シート４３の回転に伴い、「配置角度」が０°から１０°ずつ９０°まで増えるが、光拡散シート４３が配置角度０°（１８０°）及び９０°（２７０°）で等価な配列を有することから、０～９０°以外の「配置角度」については、９０°の倍数を加算又は減算して、０～９０°の「配置角度」に換算可能である。このように換算された「配置角度」は、光拡散シート４３の凹部２２の配列方向と、光源４２の配列方向との交差角度（以下、単に「交差角度」ということもある）に等しくなる。

図８に示すように、輝度均一性を向上させるためには、光拡散シート４３の配置角度、つまり、凹部２２の配列方向と光源４２の配列方向との交差角度を、３０°以上６０°以下、好ましくは３５°以上５５°以下、より好ましくは４０°以上５０°以下に設定すれば良いことが分かる。尚、第１測定でのプリズムシート４４及び４５の配置角度の影響を調べるために、下側プリズムシート４４の配置角度を９０°、上側プリズムシート４５の配置角度を０°として、第１測定と同様の測定を行ったところ、輝度均一性と交差角度との間に同様の相関が確認された（図８の破線参照）。

次に、第２測定として、３枚の光拡散シート４３の配置向き（配置角度）を４５°及び０°にそれぞれ固定して、プリズムシート４４及び４５を回転させながら、輝度均一性の変化を調べた。輝度均一性の評価方法は、第１測定と同じである。

図９に、第２測定で得られた輝度均一性の変化を示す。尚、図９では、実線が光拡散シート４３の配置角度を４５°に設定した場合の結果を、破線が光拡散シート４３の配置角度を０°に設定した場合の結果をそれぞれ示す。また、図９の横軸には、上側プリズムシート４５の配置角度（光源４２の配列方向（Ｘ方向）に対する突条プリズム部４５ｂ（稜線）の延伸方向の回転角度）を示しているが、下側プリズムシート４４の配置角度（光源４２の配列方向（Ｘ方向）に対する突条プリズム部４４ｂ（稜線）の延伸方向の回転角度）は、「上側プリズムシート４５の配置角度」＋９０°である。

図９に示すように、光拡散シート４３の配置角度つまり交差角度を４５°に設定した場合の方が、０°に設定した場合と比べて、プリズムシート４４及び４５のあらゆる配置角度において、輝度均一性が高くなっている。具体的には、交差角度を４５°に設定した場合の方が、プリズムシート４４及び４５の配置角度に依存する変動幅の３倍程度も輝度均一性が向上している。

次に、第３測定として、前記初期状態から、３枚の光拡散シート４３の配置向き（配置角度）をプリズムシート４４及び４５と一緒に反時計回りに１０°ずつ１８０°回転させながら、輝度均一性の変化を調べた。輝度均一性の評価方法は、第１測定と同じである。

図１０に、第３測定で得られた輝度均一性の変化を示す。図１０に示すように、光源４２の配列方向に対して、光拡散シート４３をプリズムシート４４及び４５と共に回転させた場合でも、第１測定の結果と同様に、光拡散シート４３の配置角度つまり交差角度が３０°以上６０°以下、好ましくは３５°以上５５°以下、より好ましくは４０°以上５０°以下であると、輝度均一性が向上することが分かった。

次に、第４測定として、３枚の光拡散シート４３における各シートの配置向き（配置角度）を個別に０°又は４５°に設定して、輝度均一性の変化を調べた。輝度均一性の評価方法は、第１測定と同じである。

図１１に、第４測定で得られた輝度均一性を示す。尚、図１１において、横軸の「上」、「中」、「下」はそれぞれ、３枚の光拡散シート４３のうちの最上層、第２層、最下層を意味する。図１１に示すように、配置角度つまり交差角度が４５°である光拡散シート４３が多いほど、輝度均一性が高くなった。また、配置角度つまり交差角度が４５°である光拡散シート４３が１層又は２層の場合、当該光拡散シート４３が上層に配置されるほど、輝度均一性が高くなった。

（その他の実施形態）
前記実施形態（実施例を含む。以下同じ。）では、色変換シート４６と光拡散シート４３と輝度向上シート４８と上側光拡散シート４７とを用いてバックライトユニット４０を構成した。しかし、バックライトユニット４０を構成するシート構成（シート種類や配置準等）は特に限定されるものではない。

また、前記実施形態では、光拡散シート４３の第２面２１ｂは、平坦面（鏡面）又はエンボス加工面としたが、光拡散シート４３の第２面２１ｂに、二次元配置可能な逆多角錐形状の凹部や、突条プリズム部等の突起列を設けてもよい。

以上、本開示についての実施形態を説明したが、本開示は前述の実施形態のみに限定されず、開示の範囲内で種々の変更が可能である。すなわち、前述の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

１ ＴＦＴ基板
２ ＣＦ基板
３ 液晶層
５ 液晶表示パネル
６ 第１偏光板
７ 第２偏光板
２１ 基材層
２１ａ 第１面
２１ｂ 第２面
２２ 凹部
４０ バックライトユニット
４１ 反射シート
４２ 光源
４３ 光拡散シート
４４ 下側プリズムシート
４４ａ 基材層
４４ｂ 突条プリズム部
４５ 上側プリズムシート
４５ａ 基材層
４５ｂ 突条プリズム部
４６ 色変換シート
４７ 上側光拡散シート
４８ 輝度向上シート
５０ 液晶表示装置
５０ａ 表示画面
１１１ 稜線
１１２ 凹部中心（逆ピラミッド頂点）

Claims (11)

1. 二次元マトリクス状に配列された複数の光源を用いたバックライトユニットに組み込まれる光拡散シートであって、
   少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が二次元マトリクス状に配列され、
   前記複数の凹部の配列方向と、前記複数の光源の配列方向との交差角度は、３０°以上６０°以下である
   光拡散シート。
2. 前記交差角度は、３５°以上５５°以下である
   請求項１に記載の光拡散シート。
3. 前記複数の凹部は、出光面に設けられる
   請求項１又は２に記載の光拡散シート。
4. 液晶表示装置に組み込まれ、二次元マトリクス状に配列された複数の光源から発せられた光を表示画面に導くバックライトユニットであって、
   前記表示画面と前記複数の光源との間に、請求項１～３のいずれか１項に記載の光拡散シートを備える
   バックライトユニット。
5. 前記光拡散シートが複数配置される
   請求項４に記載のバックライトユニット。
6. 前記表示画面と前記複数の光源との間に、前記複数の光源から発せられた光の波長を変換する色変換シートを備える
   請求項４又は５に記載のバックライトユニット。
7. 前記光拡散シートと前記表示画面との間に、前記複数の光源から発せられた光の輝度を向上させる輝度向上シートを備える
   請求項４～６のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
8. 前記複数の光源は、前記光拡散シートから見て前記表示画面の反対側に設けられた反射シートの上に配置される
   請求項４～７のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
9. 請求項４～８のいずれか１項に記載のバックライトユニットと、
   液晶表示パネルとを備える
   液晶表示装置。
10. 請求項９に記載の液晶表示装置を備える情報機器。
11. 液晶表示装置に組み込まれ、二次元マトリクス状に配列された複数の光源から発せられた光を表示画面に導くバックライトユニットの製造方法であって、
    前記複数の光源を配置する工程と、
    少なくとも一面に略逆四角錐状の複数の凹部が二次元マトリクス状に配列された光拡散シートを配置する工程とを備え、
    前記複数の凹部の配列方向と前記複数の光源の配列方向との交差角度が３０°以上６０°以下となるように、前記複数の光源及び前記光拡散シートが配置される
    バックライトユニットの製造方法。

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