JP2011129277A

JP2011129277A - バックライトユニット及びディスプレイ装置

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Publication number: JP2011129277A
Application number: JP2009284433A
Authority: JP
Inventors: Miki Hijikata; 美樹土方
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-06-30

Abstract

【課題】光学性能を低下させず、かつ大幅はコストアップを伴うことなく、大型化に求められる十分な信頼性を有するバックライトユニット及びディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】透光性基材の光入射面側及び光射出面側の両方に凹凸形状を有する光学シート１２（ｋ）を、複数ｋ枚積層して光源５に対向配置するバックライトユニット２において、光学シート１２（ｋ）の一辺の長さをｌ[ｍｍ]、光源５側からｎ番目に配置される光学シート１２（ｎ）の弾性率をＥ（ｎ）[ＭＰａ]、密度をρ（ｎ）[ｇ／ｃｍ３]、厚さをｈ（ｎ）[μｍ]とした際に、下記（１）式が成立するように構成する。
〔数１〕

【選択図】図１

Description

本発明は、画素単位での透過／非透過のレンズシート及びディスプレイ用光学シート、あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子が配置された液晶パネルを背面側から照明するバックライトユニット、ディスプレイ装置に関する。

近年、ＴＦＴ型液晶パネルやＳＴＮ型液晶パネルを使用したディスプレイ装置は、主としてＯＡ分野でカラーノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）を中心に商品化されている。
このようなディスプレイ装置においては、液晶パネルの背面側（観察者から見て反対側）に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照明する、いわゆるバックライト方式が採用されている。

この種のバックライト方式に採用されているバックライトユニットを大別すると、冷陰極管（ＣＣＦＬ）などの光源ランプを光透過性に優れたアクリル樹脂などからなる平板状の導光板内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」（いわゆるエッジライト方式）と、導光板を用いない「直下型方式」との二種類の方式がある。

導光板ライトガイド方式のバックライトユニットが搭載されたディスプレイ装置としては、例えば、図６に示すものが一般に知られている。
この種のディスプレイ装置においては、表裏両面を偏光板７１、７３で挟んでなる液晶パネル７２が上部に位置するように配設されており、液晶パネル７２の下面側に、略長方形の板状を呈するＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やアクリル等の透明な基材からなる導光板７９が配置され、さらに、この導光板７９の上面（光射出側）に拡散フィルム（拡散層）７８が設けられている。さらに、導光板７９の下面には該導光板７９に導入された光を効率よく液晶パネル７２に向け均一となるように散乱して反射されるための散乱反射パターン部（図示せず）が印刷などによって設けられるとともに、散乱反射パターン部の下方に反射フィルム（反射層）７７が設けられている。

また、上記導光板７９には、側端部に光源ランプ７６が取り付けられており、さらに、光源ランプ７６の光を効率良く導光板７９中に入射させるべく、光源ランプ７６の背面側を覆うようにして高反射率のランプリフレクター８１が設けられている。上記散乱反射パターン部は、白色である二酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定パターン、例えばドットパターンにて印刷し乾燥、形成したものであり、導光板７９内に入射した光に指向性を付与して光射出面側へと導くようになっており、高輝度化を図るための工夫とされている。

さらに、最近では、光利用効率を向上させて高輝度化を図るべく、例えば図７に示すように、拡散フィルム７８と液晶パネル７２との間に、光集光機能を備えたプリズムフィルム（プリズム層）７４，７５を設けることが提案されている。このプリズムフィルム７４，７５は導光板７９の光射出面から射出され、拡散フィルム７８で拡散された光を、高効率で液晶パネル７２の有効表示エリアに集光させるものである。

一方、直下型方式のバックライトは、導光板の利用が困難な大型の液晶ＴＶなどのディスプレイ装置に用いられている。
直下型バックライト方式のディスプレイ装置としては、図８に示す液晶ディスプレイ装置が一般的に知られている。この液晶ディスプレイ装置は、表裏両面を偏光板７１、７３に挟んでなる液晶パネル７２が上部に位置して配設され、液晶パネル７２の下面側に蛍光管等からなる光源５１が配置される。さらに、光源５１の上面側に拡散フィルム８２のような光学シートが設けられている。また、光源５１の背面には、光源５１から液晶パネル７２と反対の方向に向かう光を液晶パネル７２側へ反射させるリフレター５２が配置されている。よって、光源５１から射出される光は拡散フィルム８２で拡散され、この拡散光を高効率で液晶パネル７２の有効表示エリアに集光させる。

しかしながら、図６及び図８に示すディスプレイ装置においては、視野角の制御が拡散フィルム１８２の拡散性のみに依存するため、その制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなるという現象が避けられない。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招くという問題があった。

また、図７に例示したプリズムフィルム７４，７５を用いたディスプレイ装置では、プリズムフィルム７４，７５の枚数が２枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きいだけでなく、部材数の増加によりコストが上昇する原因にもなっていた。
さら、図８に例示したプリズムフィルム７４，７５では、光源５１間の間隔が広すぎると画面上に輝度ムラが生じ易くなってしまうため、光源５１の数を減らせず、消費電力の増加及びコストの増加を招く原因となっていた。

ここで、上記のようなディスプレイ装置では、軽量、低消費電力、高輝度、薄型化であることが市場ニーズとして強く要請されており、それに伴って、ディスプレイ装置に搭載されるバックライトユニットも、軽量、低消費電力、高輝度であることが要求されている。

特に、最近、目覚しい発展をみるカラーディスプレイ表示装置においては、液晶パネルのパネル透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低く、そのため、これに搭載されるバックライトユニットの輝度向上を図ることがディスプレイ自体の低消費電力を得るために必須となっている。
しかしながら、上述した従来のバックライトユニットでは、高輝度、低消費電力の要請に充分に応えられているとは言い難く、ユーザからは、低価格、高輝度、高表示品位で、かつ低消費電力の液晶表示装置を実現できるバックライトユニットの開発が待ち望まれている。

そのためバックライトユニットに用いられる複数の光学シートの機能を、より少ない枚数の光学シートで実現しようとする試みがなされており、集光と拡散の機能をあわせ持った光学シートの開発が盛んに行われている。しかし、集光機能をもった光学シートをパネル側最表面に位置すると、高温や高湿などの周囲の環境の変化や、光源の点灯、消灯を切り替えることによって、バックライト内の温度が変化して輝度の明暗差が発生し、表示品位が低下する問題が発生している。

また、低消費電力の要請には光源数の低下や、光源位置の変更で対応するのが一般的である。よって、正面輝度の低下や、光源位置の変更により面内の輝度ムラが以前より大きくなっており、光学シートには更なる正面輝度の向上とともに面内の輝度ムラ解消が求められる。

そのため光学シート１枚により必要とされる輝度向上及び面内の輝度ムラ解消の効果を発揮する光学シートが市場では求められているが、実際には環境特性や表示品位、輝度向上及び輝度ムラの観点から、拡散板を含め２枚以上の光学部材を組み合わせて使用しているのが現状である。

また、現在、液晶表示装置は大型化が進められており、輝度向上及び面内の輝度ムラ解消等の性能アップのみではなく、大型化に耐え得る信頼性を有する廉価な光学シートが求められている。しかしながら、現状では小型サイズと同様の構成を大型サイズに展開した場合、大型化によるバックライト内の温度分布の増加やしわの発生を許容することができず、信頼性を得ることができていない。よって、大型化を図る際には、さらに多くの光学シートを積載することで、それぞれの光学シートのしわの視認性を低下させ表示品位を維持している。ところが、使用する光学シートの枚数の増加はコストアップにつながっており、大型化に対応可能なバックライト部材のコストダウンも市場から求められている大きな課題である。

光学シートの信頼性を得るための方法は大きく二つに分けられ、光学シート自体の剛性を高めて信頼性を得る方法と光学シートを適切に支持することで信頼性を得る方法とがある。

特許文献１には、光学シートの周縁部を湾曲した筐体の周縁部に沿って配置することで光学シート自体を湾曲させて、該光学シートの曲げに対する強度を向上させ、自重による光学シートの座屈の発生を防止する方法が提案されている。
しかし、筐体周縁部を湾曲する場合、液晶テレビのバックライトによって使用する光学シートが異なるため、その度に湾曲量を調整しなくてはならない。また異なる剛性を有する光学シートを組み合わせて使用することも多いため、それぞれの光学シートに必要な湾曲形状も異なり、すべての光学シートにしわが発生しないような湾曲量を調整することは難しい。また、近年、液晶表示用バックライトは薄型化が進んでおり、筐体に大きな湾曲を形成する場合、薄型化の妨げを招く場合もある。

また、特許文献２にはそれぞれの光学シート自体の座屈防止のための条件が記載されており、特許文献３には複数枚重ねたときに光学シートが座屈しないための条件が記載されている。
しかし、特許文献２で提案されているように使用される光学シートの剛性を得るには厚みと弾性率の調整が必要であるが、弾性率は材料固有値であるため、調整が可能なのは厚みのみである。しかしながら、厚みは成形の安定性やコストの面から自由に選択することが難しい。

また、特許文献３に記載されているように複数枚の光学シートを積載する場合でも同様であり、１枚で十分な剛性を有し、かつ複数枚積載した場合に十分な剛性を得るためには光学シートは積載枚数が増えるほど弾性率が高く、厚みを厚くする必要がありコストアップは避けられない。

さらに、特許文献４には複数枚の光学シートを積層して使用する場合、特に最も出射面側に設置している光学シートの線膨張係数が最も大きいように設置する方法が提案されている。液晶バックライト部材は使用状態において光源から熱が発生し、筐体内が高温になるため、光源の点灯、消灯を繰り返すことにより光学シートの熱による膨張収縮は避けられない。そこでもっとも熱膨張収縮が大きい光学シートを液晶側の最前面に設けることでお互いに光学シートの熱膨張収縮を阻害し、しわなどが発生することによって表示品位を低下させることを防ぐためである。

ところが、特許文献３及び特許文献４にあるように、複数枚以上の光学シートを使用する際に線膨張係数の異なる光学シートを互いの熱による熱膨張収縮を妨げることなく、かつ光学シートの剛性を持たせそれぞれのしわが入ることを抑制するというトレードオフの関係を両立することは難しい。特に光学シートは異なる材料からなる異なる光学機能を有する光学シートを積層させることが多く、光学性能の観点から光学シートの積層順位は求められる光学性能を有していなければならない。よって、自由に光学シートの積層順位を選択することは不可能な現状がある。

以上にのように、複数枚の光学シートを使用するに当たり、コストダウンと光学性能を両立しながら充分な信頼性を有するための具体的な解決策はなく、出射側最前面に光学性能を犠牲にしてもしわ視認性を低下させる効果を発揮する拡散シートを積載して使用したり、光学シートの厚みを持たせて信頼性を確保している現状がある。特に、液晶バックライト部材の大型化の要請が迫られているため、光学性能と信頼性（表示品位）を有しながらコストダウンを実現するための根本的な解決方法が求められている。

特開２００７−８６６４８号公報特開２００８−２６８３３８号公報特開２００８−２２５０２２号公報特開２００８−２２５０２３号公報

大型化が進むにつれて光学シートに求められる信頼性の課題は難しくなる。現在では前述したように、第一に小型サイズで使用している光学シートの積層枚数を増やす方法、第二に、最も出射面側にしわの目隠しに有効な拡散性能を有するシートを追加する方法が挙げられる。また、これらの他、筐体形状を変更し、光学シートの支持方法を変更する方法、光学シートの厚みを増やし、光学シート自体の剛性を高める方法等が挙げられる。

第一の方法の場合、特に異なる光学シートを複数枚積層すると、それぞれの光学シートが適正な剛性を有するための湾曲量が異なることから、すべての光学シートが剛性を有し、且つしわの発生を防ぎ表示品位を低下させないような湾曲量を見出すことが難しい。また光学シートの構成や液晶バックライトユニットのサイズにより湾曲量も異なることからそれぞれの場合において湾曲量を調整しなくてはならない。
また、現在では液晶バックライトは筐体を含め省スペース化が実施されており、バックライト部材設置部に湾曲を設けることは設置スペースが広くなることであり、実際には自由に湾曲量を設定することはできない。

また、第二の方法では、積層枚数が増える度に剛性の高い材料もしくはシートの厚みを大きくする必要がある。しかしながら、本発明が光学用途であることから使用可能な材料は求める光学性能に適した透明性や屈折率を有している必要がある。また、出射面や入射面、またはその両面にレンズ形状や拡散形状を成形することが多いため、これらの形状の成形性も必要な条件である。さらに、液晶バックライトは、温度変化や湿度変化が著しい環境で使用されることから、環境信頼性も考慮しなくてはならない。そのため自由に材料選択することは困難である。また、剛性の高い光学シートを出射側最前面に設けた場合、その下に積載した剛性の低い光学シートにしわが発生すると、逆にしわが解消するための隙間が無くなり、最前面の剛性の高い光学シートが動きを抑制する効果を発揮してしまい悪影響を及ぼす。即ち、しわが発生しにくい条件でありながら、発生したしわを解消するというのはトレードオフの関係にある。実際には現在の使用環境下では光学シートの熱膨張収縮を防ぐことは困難であり、２つの条件を両立できていない現状がある。

以上のように、これまでの光学シートの信頼性の向上は光学シート自体のしわ発生の根本的な対策ではなく、視認性を低下させる対策が多く、そのためさらに信頼性の条件が厳しくなる液晶表示用バックライトの大型化にはコストアップが伴ってしまっている事実がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、光学性能を低下させず、かつ大幅はコストアップを伴うことなく、大型化に求められる十分な信頼性を有する複数枚以上の光学シートを有するバックライトユニット及びディスプレイ装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係るバックライトユニットは、透光性基材の光入射面側及び光射出面側の両方に凹凸形状を有する光学シートを、複数枚積層して光源に対向配置するバックライトユニットにおいて、略四角形平板状をなす前記光学シートの一辺の長さをｌ[ｍｍ]、前記光源側からｎ番目に配置される前記光学シートの弾性率をＥ（ｎ）[ＭＰａ]、密度をρ（ｎ）[ｇ／ｃｍ３]、厚さをｈ（ｎ）[μｍ]とした際に、下記（１）式が成立することを特徴とする。

ここで、複数枚の光学シートを積載して配置する際には、各光学シートの剛性を強くすれば信頼性を得ることができる。ところが、この場合、大型サイズになるにつれて厚み持たせたり、剛性の強い材料を用いなくてはならない。また、厚さは変化させなくてもしわの目隠し効果を発揮する光学シートを追加するなどの対策が可能であるが、どちらにしてもバックライト部材全体のコストアップは免れない。
この点、本発明の光学シートによれば、線膨張率の差が小さい複数枚の光学シート全体において、剛性に起因する弾性率、厚み及び線膨張係数をそれぞれ制御することで各光学シートの剛性は低くとも積層した光学シート全体で大型化に伴う十分な光学シートの信頼性を得ることが可能となる。

また、本発明に係るバックライトユニットにおいて、前記光学シートは、光入射面と光出射面とが互い異なる形状をなしており、前記光出射面の線膨張率の値が、前記光入射面の線膨張率の値以上とされていることが好ましい。

さらに、本発明に係るバックライトユニットにおいて、各前記光学シートの透光性基材が、すべて同一の材料から成型されていることが好ましい。

また、本発明に係るバックライトユニットにおいて、前記複数の光学シートは、全て単層からなることが好ましい。

さらに、本発明に係るバックライトユニットにおいては、前記光源側からｎ番目に配置される前記光学シートの弾性率Ｅ（ｎ）［ＭＰａ］と厚さｈ（ｎ）［μｍ］の３乗との積をＥ（ｎ）ｈ（ｎ）３とした際に、前記Ｅ（ｎ）ｈ（ｎ）３の最大値に対する最小値の比が、０．０８〜１．０の範囲に設定されていることが好ましい。

また、本発明に係るバックライトユニットにおいては、前記複数の光学シートのうち前記光源から最も離間して配置される前記光学シートが、光拡散機能を備えていることが好ましい。

さらに、本発明に係るバックライトユニットにおいては、前記光源が、冷陰極管、ＬＥＤ、ＥＬもしくは半導体レーザーのいずれかであることが好ましい。

本発明に係るディスプレイ装置は、上記いずれかのバックライトユニットと、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定し、前記バックライトユニットからの光照射によって画像表示を行う画像表示素子とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るバックライトユニット及びディスプレイ装置によれば、光学性能を低下させず、かつ大幅はコストアップを伴うことなく、大型化に求められる十分な信頼性を備えるため、コストダウンと信頼性の両方をともに得ることができる。

実施形態に係るディスプレイ装置の縦断面図である。光学シート群が３枚の光学シートから構成されているバックライトユニットの縦断面図である。光学シート群が３枚の光学シートから構成されているバックライトユニットの縦断面図である。他の構成のディスプレイ装置の縦断面図である。光学シートを成形する押出機の概略図である。エッジライト方式のディスプレイ装置の一例を示す縦断面図である。プリズムフィルムを備えたエッジライト方式のディスプレイ装置の一例を示す縦断面図である。直下型バックライト方式のディスプレイ装置の一例を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は実施形態に係るディスプレイ装置の縦断面図である。なお、図１において各構成要素の縮図は実際とは一致しない。

図１に示すように、本発明の実施形態にかかるディスプレイ装置１は、観察者側へ光を照射するバックライトユニット２の上に、液晶パネル（画面表示素子）３を重ねて設けることで構成される液晶表示装置であり、液晶パネル３から観察者側に向けて画像信号によって表示制御された表示光Ｓを出射することで、平面状の画像を表示するものである。なお、以下では、図１の上方向を観察者側あるいは正面側とし、下方向を背面側と称する。

液晶パネル３は、２枚の偏光板（偏光フィルム）９，９と、その間に狭持された液晶素子１０とからなる。液晶素子１０は、例えば、２枚のガラス基板の間に液晶層が充填されて構成されている。
バックライトユニット２から出射された光Ｌａは、背面側の偏光板９を介して液晶素子１０に入射され、観察者側の偏光板９を介して観察者側に出射される。

液晶パネル３は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する素子であることが好ましい。画素単位で光を透過／遮光して画像を表示するものであれば、観察者側への輝度が向上されるとともに光強度の視角度依存性が低減され、さらに、ランプイメージが低減された光を有効に利用して、画像品位の高い画像を表示させることができる。

なお、ディスプレイ装置１は、上記のような液晶パネル３を備える液晶表示装置としているが、少なくともバックライトユニット２を含んだ構成であれば、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ等のように、バックライトユニット２からの光を表示光とし画像表示を行う画像表示部の種類は問わない。

バックライトユニット２は、液晶パネル３の光入射側に臨ませて配置された照明光路制御用の光学シート群１１、拡散板７及び光源部４を備えており、背面側から順に、光源部４、拡散板７、光学シート群１１が積層されることで構成されている。

光源部４は、正面側へと向かって光を発光させるものであり、本実施形態においては直下型方式が採用されている。この光源部４は、バックライトユニット２の光出射面と平行な面に配置された複数の光源５と、該光源の背面側及び側方側を包囲するように配置されたランプハウス６とを備えている。このランプハウス６の光源５を臨む面は、反射板で構成されており、これによって、光源５から背面側及び側方側に放射された光がランプハウス６での反射を介して正面側へと出射されるようになっている。
また、光源５としては、冷陰極管、ＥＬ、ＬＥＤ、半導体レーザー等を採用することができる

拡散板７は、透明樹脂とこの透明樹脂中に分散された微粒子または気体等で構成されている。この拡散板７においては、透明樹脂の屈折率と微粒子または気体等の屈折率が異なるものである必要がある。この屈折率の差により、これらの界面で反射、散乱が生ずる。これによって、光源から出射された光の輝度ムラが抑制される。

また、材料を選択することにより、表示光に求められる特性に合わせて輝度分布を制御することが可能となる。透明樹脂の屈折率と透明粒子の屈折率の差は０．０１以上であることが望ましい。屈折率の差が０．０１より小さいと、十分な光散乱性能が得られない。また、その屈折率差は０．５以下でよい。

また、拡散板７に入射した光を散乱させながら透過させる必要があるため、透明粒子の平均粒径は０．５〜３０．０μｍ以下であることが望ましい。さらに、光拡散板は、主となる材質中に空気を含む微細な空洞を透明粒子として有する構造を採用してもよく、この場合、主となる材質と空気の屈折率差で拡散性能を得ることができる。

拡散板７に使用される材料の透明樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、ＭＳ（メタクリルスチレンの共重合体）樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等を挙げることができる。

また、微粒子として、無機酸化物からなる粒子又は樹脂からなる粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ、酸化チタン等からなる粒子を挙げることができる。さらに、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン一ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン一ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン一テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら微粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。

拡散板７は、熱可塑性樹脂である透明樹脂と、この透明樹脂中に分散された微粒子または気泡を押出法、共押出法などを用いて製造することができる。押出法は、押出機で熱可塑性樹脂を加熱溶解させ、Ｔダイから押出し、板あるいはシート状に成形する方法である。また、共押出法は、積層板あるいは積層シートを形成する場合に用い、複数台の押出機を用い、フィードブロックダイやマニホールドダイなどの積層ダイから、積層押出しを行い、複層板状に成形する方法である。
なお、拡散板７は複層とされたものであってもよく、それぞれの層に異なる樹脂や微粒子で構成されていてもよい。

光学シート群１１は、上記拡散板３から出射される光を制御して正面側へと向かって出射する照明光路制御用の部材であって、本実施形態においては、複数枚（ｋ枚）の光学シート１２（１２（１）,１２（２）,…,１２（ｎ）,…,１２（ｋ−１）１２（ｋ））が積層されることで構成されている。
ここで、光学シート１２（ｎ）は光学シート群１１のうち光源部４側からｎ番目に配置されたものを示しており、即ち、ｎは光源部４側からの積層順位を示している。
なお、本実施形態においては、複数枚の光学シート１２の正面視における形状は、全て同一寸法の四角形状としている。

これら光学シート１２は、適宜の集光用光学シートを採用でき、例えば四角錘プリズムシートや多角錘プリズムシート、三角形柱状のプリズムシート、または半楕円状のシリンドリカルレンズ、マイクロレンズシート、拡散シート等を採用することができる。なお、これら光学シート１２として複数枚のプリズムシートやシリンドリカルレンズを採用する場合、柱状のレンズが互いに直交となるように互いに直交向きに配列されていることが望ましい。

本実施形態においては光学シート群１１について、次式（１）の関係が成立している。

ここで、Ｅ（ｎ）はｎ番目に設置されている光学シート１２（ｎ）の弾性率、ρ（ｎ）はｎ番目に設置している光学シート１２（ｎ）の密度、ｈ（ｎ）はｎ番目に設置されている光学シート１２（ｎ）の厚み、ｌ[ｍｍ]は四角形平板状をなす光学シート１２の一辺の長さをそれぞれ示している。なお、この一辺の長さｌは、バックライトユニット２の光出射面が水平方向を向くように立設させた際における光学シート１２の高さ方向の寸法を示している。

ここで、該光学シート群１１が３枚の光学シート１２（１）,１２（２）,１２（３）から構成されている場合について図２を用いて説明する。
拡散板７の上に配置した光学シート群１１のうち最も光源部４側に配置された光学シート１２（１）の弾性率をＥ（１）［ＭＰａ］、密度をρ（１）［ｇ／ｃｍ３］、厚さをｈ（１）［μｍ］とし、光源部４側から２番目に配置された光学シート１２（２）の弾性率をＥ（２）［ＭＰａ］、密度をρ（２）［ｇ／ｃｍ３］、厚さをｈ（２）［μｍ］、光源部４側から３番目に配置された光学シート１２（３）の弾性率をＥ（３）［ＭＰａ］、密度をρ（３）［ｇ／ｃｍ３］、厚さをｈ（３）［μｍ］とし、さらに、光学シート群１１全体の自重をＰ（ｓ）とすると、下記（２）式が成立する。

ここで、ｌは正面視四角形の光学シート１２（１）,１２（２）,１２（３）の一辺の長さ[ｍｍ]、ｂは光学シート１２（１）,１２（２）,１２（３）の他辺の長さ[ｍｍ]、ｇは重力加速度９．８[ｇ／ｍ^２]である。

また、光学シート群１１全体の座屈荷重をＰとすると、下記（３）式の関係が成立する。

バックライトユニット２は通常、光出射面が立設された状態で使用されるため、光学シート１２は筐体内で直立していることになる。そこで、光学シート１２が直立した際に光学シート１２の自重により座屈が生じず折れや面内での急激な歪みによる表示品位の低下が発生しないためには下記（４）式の関係が成立しなければならない。

これらの関係を実際の光学シート１２の弾性率や厚み、サイズから一般化した数式が、上記（２）式である。つまり、複数の光学シート１２を積載した場合、それぞれの光学シート１２が単独で座屈を生じない条件を満たさなくとも、積載した全ての光学シート１２全体として上記（１）式を満たしていれば各光学シート１２には座屈を生じない。よって、本実施形態においては、積載した光学シート１２全体として弾性率Ｅ、密度ρ、厚さｈを調整することで信頼性を得ることが可能になる。

しかし、弾性率Ｅ及び密度ρは使用する材料によって決定する数値であり、光学用途で使用する光学シート１２の場合、屈折率や透明性以外にも強度や成形性によっても使用可能な樹脂は制限されるため、自由に選択することは難しい。
また、光学シート１２の厚さｈに関しても、成形性や環境特性、価格にも影響するために実施可能な厚さは限られている。さらに、光学シート１２には求められる光学特性を発揮する表面形状が付与されている場合が多いため、表面形状の成形性が重要となる。成形性は材料に起因する場合も多いことから自由に選択することが難しい。よって材料選択性の少ない光学シートは、それ以外の選択性の広い光学シートの厚みや材料を調節することで使用することが可能となる。

また、本実施形態で使用される複数の光学シート１２は、最も線膨張率の大きい光学シート１２と最も線膨張率の小さい光学シート１２の線膨張率の差が５％以内でなくてはならない。この光学シート１２の線膨張率について詳細を述べる。

通常、光学シート１２が使用されるバックライトユニット２は、光源５が点灯によって発生する熱により筐体内は通常使用でもほぼ７０℃から８０℃にまで達する。よって、光学シート１２も光源５の点灯、消灯を繰り返すことにより熱による膨張と収縮が繰り返し発生する。線膨張率をαとし、光学シート１２の上記一辺の長さをｌとすると、温度差△Ｔの際の光学シート１２の伸び△ｌは下記（５）式で表される。

上記伸び△ｌ、は光学シート１２のサイズが大きくなるほど顕著になることを示しており、大型化になるほど熱膨張収縮の影響が大きくなることを示している。線膨張率は材料固有の値であって、光学シート１２に頻繁に使用される樹脂の線膨張率の代表値としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が約６．１×１０−５[１／℃]、ポリカーボネート樹脂が約６．８×１０−５[１／℃]、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合）樹脂が６×１０−５[１／℃]である。

それぞれの材料は光学性能を左右する入射面、出射面の光学形状の成形性や環境特性、価格等により選択されるため、様々な材料による光学シート１２が存在する。現状としてはより高い光学性能を発揮するバックライトユニット１２が求められているため、特に出射面形状の賦形性から材料を選択することが多く、材料の異なるシートを組み合わせて使用している現状がある。

しかし、例えばＰＥＴ樹脂からなる光学シート１２とポリカーボネート樹脂からなる光学シート１２とを積載した状態で光源が点灯し熱膨張が起こると、線膨張率が大きいポリカーボネート樹脂からなる光学シート１２が自由に動けないために一部に局所的なしわが発生する。また、光源５消灯時には収縮が発生するが上に積載した光学シート１２の影響で元の位置に戻ることができないためにしわとなり、表示品位が下がる現象が確認される。

しかし、最も出射側に線膨張率が大きい材料を設置した場合、間にある光学シート１２にはしわは生じにくいが、最表面の光学シート１２の熱膨張収縮が大きいため、結果的に表示品位に最も影響する最表面の光学シート１２にしわが発生する。以上から積載した光学シート１２の線膨張率はできる限り近いほうがよく、また、各光学シート１２において同一であることが好ましい。異なる線膨張率の光学シート１２を使用する場合、その差は５％以内でなくてはならない。

これは大型サイズとして４２インチ以上の液晶テレビを考えた際に光学シート１２の通常の線膨張率を踏まえると、光学シート１２の線膨張率が５％以上あると、膨張率の差が１ｍｍ以上発生する。光学シート１２のしわは出射面形状にもよるが、集光効果が低くしわの視認性が低い光学シート１２をバックライトユニット２に積載した場合、拡散板７や他の光学シート１２との距離が最も大きい箇所と最も小さい箇所の差が０．５ｍｍ以上あるとしわとして視認されることが判明している。

また、線膨張率の差が大きいと複数枚の積載した光学シート１２が熱膨張収縮を起こす際、それぞれの線膨張率が異なると同じ挙動を示さないため、ひとつの光学シート１２とみなすことができない。
以上から複数の光学シート１２における最も大きい線膨張率と最も小さい線膨張率の差が５％以内であることが望ましい。

また、本実施形態の光学シート群１１においては、複数の光学シート１２それぞれにおいて入射面と出射面との形状が異なるものとされている。これは、光学シート１２に求められる効果として入射面側においては、入射する光をできるだけ反射することなく出射面にまで導く必要があり、出射面においては、入射面側から入射した光を効率よく集光もしくは拡散させる必要があるからである。つまり、出射面と入射面とでは必要とする効果が異なっており通常は入射面と出射面とでは異なる形状が付与されることが多い。光学シート１２の中には基材には信頼性に優れた材料を用い、出射面や入射面には成形性に優れた材料を用いて所望の光学形状を有する光学シート１２を作製することがある。

さらに、入射面と出射面との線膨張率が同じか、また入射面と出射面との線膨張率が異なる場合、出射面の線膨張率の方が入射面の線膨張率より大きいほうが好ましい。これは液晶バックライトの筐体の構成に起因する。即ち、バックライトユニット２は図１に示す直下型光源の場合、光学シート１２の入射面側に光源５があるため、入射面側が出射面と比較し高温になりやすい。すると、より温度が高い光源側の熱膨張が大きくなり、入射面側が凸となる反りが生じやすい。そのため、入射面側の線膨張率が大きいとより入射面と出射面との温度差から生じる反り量が大きくなり、信頼性低下の原因となりやすい。そのため出射面側の線膨張率が入射面側より大きいと、温度差から生じる反りが小さくなり信頼性が向上する。

しかし、光学シート１２の材料は賦形性や光学性能の観点から自由に選択することが難しい。また、光学シート１２の使用環境の温度範囲は周囲の環境が常温程度でも光源点灯消灯により２０℃程度から８０℃程度と広く、その温度範囲で常に熱膨張収縮による反りを制御することは不可能である。よって、光学シート１２は出射面と入射面が同じ線膨張率であることが良く、そのためには出射面と入射面との材料が同じであるか、または光学シート１２が単層からなることが望ましい。

特に光学シート１２を単層で作製する方法としては押出法、熱プレス法、インジェクション法などが挙げられる。特に、押出法により単層の光学シートを作製するメリットは反りの安定性だけでなく、多層よりも作製工程が容易である点、作製までの工程が押出による１工程のみのためコストダウンが可能な点が挙げられる。
以上から本実施形態の光学シート１２においては、出射面と入射面との線膨張率が同じか、反りを制御するために出射面の線膨張率が大きいことが望ましく、即ち、光出射面の線膨張率の値が光入射面の線膨張率の値以上とされていることが望ましい。

また、３枚の光学シート１２を備えるバックライトユニット２においては、光学シート１２の弾性率をＥ（ｎ）［ＭＰａ］、厚さをｈ（ｎ）［μｍ］としたとき、下記（６）が成立している。

これは複数の光学シート１２の剛性が近い、または同じであることを示している。ここで３枚の光学シート１２（１）,１２（２）,１２（３）をバックライトユニット２を引用して説明する。これら光学シート１２のうち、一枚は他の２枚の光学シート１２に比べ極端に剛性の低い光学シート１２である。

例えば、図３（ａ）に示すように、１番目の光学シート１２（１）の剛性が最も低い場合には、３枚の光学シート１２の線膨張率が等しいと光源５からの熱による熱膨張収縮は全く同じように生じるためしわは発生しない。しかし、僅かにでも線膨張率が異なれば、もっとも剛性の低い光学シート１２（１）の熱膨張収縮の動きは、積層した剛性の高い光学シート１２（２）,１２（３）に抑制され、一部分にしわや局所的なたわみが起こり表示品位は低下する。

また、図３（ｂ）に示すように、２番目の光学シート１２（２）の剛性が最も低い場合にも、１番目の光学シート１２（１）の剛性が最も低い場合と同様の傾向を示し、表示品位が低下し易い。

一方、図３（ｃ）に示すように、３番目の光学シート１２（３）、即ち、最も正面側に配置された光学シート１２（３）の剛性が最も低い場合、他２枚の光学シート１２（１）,１２（２）よりも極端に低いと光学シート群１１は自立できなくなり最表面の光学シート１２（３）にしわが発生し、表示品位が低下する。
以上から、複数枚の光学シート１２の剛性を近くすることで、光学シート１２を積載順に積載してもすべての光学シート１２にしわが発生することを防ぐことができる。

また、本実施形態においては、複数ｋ枚の光学シート１２を積層しているが、このｋ枚を積層した際の拡散性能は、（ｋ−１）枚を順に積載したものよりも拡散性が高いことが望ましい。これは、しわが表示品位を低下させる原因に影響される。このしわは、バックライトユニット２内での光学シート１２の急激なうねりである。これは、薄いシート状である光学シート１２に局所的に外力が負荷されたり、また、光学シート１２の自由な熱膨張収縮が妨げられることで発生する。

また、光学シート１２は集光または拡散、もしくはその両方の効果を有していることから一部に急激なしわが発生するとその箇所の集光や拡散効果が周囲と異なるため、輝度の明暗差となって視認され表示品位を低下させる。特に集光効果が高く、かつ輝度の視野角依存性が高いほど僅かなしわでも視認され容易に表示品位が低下してしまう。その解消効果として最表面に拡散効果を有し、かつ輝度の視野角依存性が小さい光学シート１２を用いることが多い。これは視野角依存性の高い光学シート１２の上に、拡散性の高い光学シート１２を設置することで急激な視野角依存性を緩和することができ、同程度のしわが発生していたとしても輝度の明暗差が小さくなりしわの視認性を低下させる効果が生まれるからである。

また、集光効果が高い光学シート１２として使用される、プリズムレンズやシリンドリカルレンズ、他角錐レンズなどは集光効果に方向依存性を有している。一方、出射面側に不定形の球状形状が乱立する拡散シートや半球状レンズが可能な限り不規則に充填されているマイクロレンズシートなどは方向による視野角依存性が小さく、任意の方向からでも同様の集光拡散効果を有することから、どのような方向からのしわにも同じような拡散効果を示し、しわの視認性を低下することができる。

以上からｋ枚の光学シート１２を使用したバックライトユニット２の光学性能は、ｋ枚目の光学シート１２（ｋ）を除いて（ｋ−１）枚の光学シート１２を順に積載したバックライトユニット１２の光学性能と比較し、拡散効果が強いほうが好ましい。これは、ｋ枚目の光学シート１２（ｋ）を拡散性能を有するものとすることで実現される。

本実施形態の光学シート１２の例として、出射面形状に円錐状、多角錐状、円柱状、多角柱状の形状が一次元方向、もしくは二次元方向に連なって存在しているものが挙げられる。

バックライトユニット２におけるｋ枚目の光学シート１２（ｋ）は、出射面側に９０°のプリズム形状を２次元的に一方向に並設した構成をなしている。このような９０°プリズム形状は、光学特性の中でも特に輝度向上効果が高い形状として知られており、頻繁に用いられている形状である。しかし、視野角依存性が高くまた傷つきやすいというデメリットがある。また、一方でマイクロレンズ形状は遮蔽効果が高く傷つきにくいことから頻繁に使用される形状であるが、集光効果が低いため輝度が低いというデメリットがある。光学シート１２の出射面形状は、求める光学性能や信頼性などにより随時変更され、組み合わせて使用されている。

これら光学シート１２の凹凸形状は１種でも２種以上の組み合わせてあっても良い。実際にはプリズムレンズの対擦傷性向上のためにプリズム先端形状に丸みを持たせたり、マイクロレンズとプリズムレンズの複合レンズなども使用されている。

また、光学シート１２の凹凸形状は、規則的に配置されていても、不規則的に配置されていても良い。規則的に配置した場合、光学シート１２面全体で均一な光学特性を設けることができる。しかし、規則的に配置することにより、他の光学シート１２とのモアレや、液晶パネルなどの他の部材とのモアレが発生する可能性が生じるため、規則性に充分考慮する必要がある。

一方、形状を不規則的に配置する場合、規則的に設けた場合に最も懸念されるモアレの課題を解決することができるほか、サイズによる考慮も必要なく自由に使用することが可能となる。しかし不規則的にすることで面内での光学性能が不均一となりムラとなってしまうことがあるため不規則性にも充分考慮する必要がある。
また出射面形状はサンドブラストや腐食により粗面化されていてもよい。これは表面を粗面化することで傷が付いた場合に目立ち難くする効果や、微小凹凸による拡散効果により光学性能が変更する方法がある。

次に、光学シート１２としてレンズシートとともに頻繁に使用される拡散シートについて説明する。拡散シートは出射面に凹凸形状を付与することで発揮される内部拡散と、拡散シート基部内に基部の屈折率と異なる屈折率を有する微粒子を分散させることで生じる内部拡散のどちらか一方、もしくは両方を利用し入射面から入射光を拡散させる効果を有する光学シート１２である。

拡散シートの拡散性能はおもに出射面の凹凸形状を表す表面形状と、周囲と内部に分散される微粒子粒径や添加量、それに屈折率で決まってくる。拡散シートは液晶バックライトの光源ムラやエッジライト使用される導光板のドットの視認性を低下する用途で用いられたり、前述したとおり光学シートのしわの視認性を低下させるために使用される場合もある。拡散シートは液晶バックライトの光学性能にも大きく影響するため、拡散シートの光学性能と積載する順番は所望の光学性能やしわの発生頻度、また液晶バックライトの光源等により選択される。ただし、拡散性能が高すぎると正面輝度の低下を生じやすいため、拡散性能と積載順は注意を払わなければならない。

光学シート１２を成型する材料としては、光源部４から出射される光の波長に対して光透過性を有するものが使用され、例えば、光学用部材に使用可能なプラスチック材料を使用することができる。

この材料の例としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネ−ト樹脂、ポリスチレン樹脂、ＭＳ（アクリルとスチレンの共重合体）樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、シクロオレフィンポリマー等の熱可塑性樹脂、あるいはポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等のオリゴマー又はアクリレート系等からなる放射線硬化性樹脂などの透明樹脂が挙げられる。また、用途により、透明樹脂中に微粒子を分散させて使用してもよい。

この微粒子としては無機酸化物からなる粒子又は樹脂からなる粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ、酸化チタン等からなる粒子を挙げることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン一ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン一ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン一テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら微粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。
また、光学シートは単層構造でも複層構造でもよく、透明層を含んでいてもよい。

そして、光学シート１２は、上記材料を金型に流し込み凝固されることで成型される。この金型の成形方法としては、各種レンズ形状を有するダイヤモンドバイトを用いて、断面形状が三角形状を切削し各種レンズ形状に対応する部分を成形する方法が挙げられる。
また、半球状や楕円球状のレンズ形状に対応する部分を有する金型の成形方法の代表例としては、レーザー方式と切削方式が挙げられる。レーザー方式は、金型ロールに表面にブラック樹脂を均一に塗布し、レーザーを照射後、金型ロール全体を酸溶液につけることでレーザー照射部が腐食され光学突起部に対応する部分を成形する方法である。切削方式は、先端形状が非球面形状であるバイトの中心を金型ロールに断続的に押し当て、光学突起部に対応する部分を作製することができる方法である。

ここで、金型の作製方法は切削方式とレーザー方式のどちらを用いてもよく、また両方用いて作製しても良い。またどちらを先に作製しても良い。金型ロールの作製は上記に述べた方法のみに限定されることはなく、形状や精度により方法は適宜選択されるものとする。

光学シート１２は、このような金型ロール２１を用いて押出法、キャスト法、もしくはインジェクション法で製造することができる。光学シート１２を製作するための板状の部材は、厚みが１２μｍ以上１ｍｍ以下のものを使用できる。厚みが１２μｍ未満では上述した製造方法による加工に耐えうる剛性が無く、厚みが１ｍｍを越えると加工に耐えうる柔軟性がない。

また、光学シート１２はＵＶ硬化法で製造してもよい。ＵＶ硬化法で作製される場合、シート状の基材である基部上にＵＶ硬化性の樹脂を塗布し、所望の形状の金型を押し当て、その後にＵＶ照射して基部と光学突部及び光学要素からなる光学シート１２を得る。シート状の基材としては、当該分野でよく知られたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、アクリル、ポリプロピレンのフィルムなどが使用できる。

また２種以上の異なるレンズ形状を有している場合、それぞれの形状を別体として成型してもよいし、一体として成型してもよい。また各種レンズおよび基部を成型する場合には、内部にフィラーなど拡散剤を分散させ、成型することもできる。

なお、光学シート１２についての代表的な作製例を説明してきたが、本実施形態の光学特性を達成することができれば上記以外の材料や構造、プロセスなどを使用して作製することも可能である。

以上説明したバックライトユニット２においては、複数枚の光学シート１２を積層して配置しているため、各光学シート１２の剛性を強くすることにより、信頼性を得ることができる。ところが、この場合、大型サイズになるにつれて厚み持たせたり、剛性の強い材料を用いなくてはならない。また、厚さは変化させなくてもしわの目隠し効果を発揮する光学シートを追加するなどの対策が可能であるが、どちらにしてもバックライトユニット１２全体のコストアップは免れない。

この点、本実施形態のバックライトユニット２及びこれを用いたディスプレイ装置１においては、線膨張率の差が小さい複数枚の光学シート１２全体において、剛性に起因する弾性率、厚み及び線膨張係数をそれぞれ制御することで各光学シート１２の剛性は低くとも積層した光学シート１２全体で大型化に伴う十分な光学シート１２の信頼性を得ることが可能となる。

以上、本実施形態での実施形態について詳細に説明したが、本実施形態の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく多少の設計変更等も可能である。
例えば、光学シート群１１においては、複数の光学シート１２が全て同一の構成であってもよいし、全て異なる構成のものであってもよい。また、積層される順序もどのような順序であってもよい。
さらに、例えば図４に示すように、光学シート群１１のうち最も正面側にある光学シート１２（ｋ）を挟むようにして、一対の光学フィルム３１，３２を配置してもよい。この光学フィルム３１，３２は、偏光、集光、反射及び拡散のいずれの機能を備えたものであってもよい。

以下、実施例について説明する。
（実験１：光学シート厚さｈの検討）
光学シートの厚みによるたわみの検証を実施した。厚みが１４０μｍから５００μｍのポリカーボネート製の光学シートを作製した。出射面はピッチ３０μｍ、高さ１５μｍの頂角９０°の三角形柱状プリズムレンズ形状と、サンドブラストにより表面凹凸が生じた光学シートの２種作製した。入射面は両方ともサンドブラストによるマット形状を付与し、表面に微小な凹凸形状が付いている。入射面のサンドブラストは光学シートを積載したときに光学シート間での光学密着を防ぐためである。

また、出射面に関して２種作製したのはプリズムは輝度の視野角依存性が大きいため、液晶テレビに設置した際にわずかなしわでも視認されやすいため、しわ視認性の判断で厳しい評価が行なえるためである。しかしプリズムシートのみを積載するとモアレが発生し、しわの評価が難しくなることと、しわ発生箇所を見極めにくくなることから最表面に積載する光学シートのみに９０°プリズム形状が賦形されている光学シートを用い、それ以外の光学シートには入射面、出射面ともにマット形状が付与されている光学シートを用いた。

（実験１：光学シートの製造方法）
切削方式により金型ロールに９０°の三角形柱状プリズム形状に対応する溝を形成した。精密切削機に金型ロールをセットし、先端にプリズム形状を有するダイヤモンドバイトで切り込むことにより、下地表面に９０°プリズム形状を有する光学シートを成形するための金型ロールを作製した。
また出射面用と入射面用としてマットロールを作製した。金型ロールに不二ビーズ♯４００のダイヤモンドビーズを圧力３．５ｋｇ/ｃｍ^２で数回吹きつけ、微小凹凸を有する光学シートを成型するための金型ロールを作製した。

実験１の光学シートは押出法により作製した。図５に押出機の概略図を示す。この金型ロールを押出機３５に近接して形成ロール３６として配置した。熱可塑性ポリカーボネート樹脂を溶融し、押出機３５によって成型し、当該熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートが冷却されて硬化する前に上金型形成ロール３６によってそれぞれ成型し、出射面には９０°プリズム形状を有するレンズシートをそれぞれ得た。また表面に微小凹凸が形成されている拡散シートの場合は、出射面形状に対応する微小凹凸を有する金型ロールを形成ロール３６として配置し、作製した。

実験１の光学シートはすべて帝人化成（株）の熱可塑性ポリカーボネート樹脂による押出方式により作製している。本発明で使用した熱可塑性ポリカーボネート樹脂の弾性率Ｅは２４００ＭＰａ、比重は１．２ｇ／ｃｍ３である。この光学シートは金型からの転写率が非常に良好であり、賦形率は９８％以上である。またこの実験１の場合には金型押圧ロール３７はマットロールであり、入射面はすべて同じ微小凹凸を有している。

（実験１：信頼性の検証方法、環境試験）
得られた各光学シートに関して、厚みの異なる各光学シートを積載した状態で環境試験を実施し、信頼性を検証した。このとき光学シートは最表面に積載される光学シートのみ９０°プリズム形状が形成されており、他の光学シートはすべて微小凹凸形状が形成されている。また液晶バックライトユニットとしてシャープ製４２インチ液晶テレビを使用した。まず周囲が温度２５℃湿度５０％の常温環境内で液晶テレビに住友化学製拡散板ＲＭ８７１をセットし、その上に本発明の光学シートを２枚、もしくは３枚積層した。その後液晶テレビをエスペック株式会社製恒温恒湿室ビルドインチャンバー内に入れ、各種環境試験を実施した。

環境試験の条件としては、以下の６つの条件、即ち、（１）２５℃５０％１２０ｈ、（２）８０℃６ｈ、（３）−１０℃１２ｈ、（４）５０℃９５％２４ｈ、（５）４０℃２４ｈ、（６）ヒートサイクル（８０℃６ｈ→−１０℃１２ｈ→８０℃６ｈ→−１０℃１２ｈ）とした。
ここで、以下の３条件、即ち、（１）２５℃５０％１２０ｈ、（４）５０℃９５％ｈ２４、（５）４０℃２４ｈに関しては環境試験実施中から環境試験終了後２５℃５０％の常温環境に戻るまでの間すべての過程においてしわが発生しているか否かを確認した。
一方、他の３条件、即ち、（２）８０℃６ｈ、（３）−１０℃１２ｈ、（６）ヒートサイクルに関しては、環境試験実施中光源は消灯しており、環境試験条件終了後直ちに光源を点灯させ、液晶テレビが２５℃５０％の常温環境に戻るまでの間を試験対象とした。

環境試験の評価はすべて目視確認で行い、しわが目視可能の場合はＮＧ、しわが発生しない、もしくはしわが目視不可能の場合はＯＫとした。信頼性の最終判断は６条件すべてでＯＫの場合は合格（○）、１条件以上ＮＧがある場合は不合格（×）とした。検査距離は、液晶パネル前面から２ｍとし、画面中心に対し水平視野角６０°以内、垂直視野角６０°以内でしわが視認できるかどうか確認した。このとき液晶テレビのＣＣＦＬ光源は最大出力であり、画面は白表示である。

（実験１：信頼性試験の結果）
実験１の結果を表１に示す。光学シートは積層枚数が多いほどしわ解消に効果的というわけでなく、全体の厚みに依存することがわかる。また光学シート積載順序に因らないことがわかる。

（実験２：光学シートの弾性率Ｅ、密度ρの検討）
材料の異なる光学シートを組合せ、信頼性と弾性率Ｅ、密度ρの関係を検証した。厚み１４０μｍから５００μｍまでのポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂からなる光学シートを作製した。そしてこれらの光学シートを積層し環境試験を実施した。光学シートの表面形状は実験１と同様、積層した際に最表面側に設置される光学シートのみにピッチ３０μｍ、高さ１５μｍ、頂角９０°の三角柱状プリズム形状が付与されており、その他の光学シートには微小凹凸形状が出射面に形状されている。

（実験２：光学シートの製造方法）
切削方式により金型ロールに９０°の三角形柱状プリズム形状に対応する溝を形成した。精密切削機に金型ロールをセットし、先端にプリズム形状を有するダイヤモンドバイトで切り込むことにより、下地表面に９０°プリズム形状を有する光学シートを成形するための金型ロールを作製した。
また出射面用又は入射面用としてマットロールを作製した。金型ロールに不二ビーズ♯４００のダイヤモンドビーズを圧力３．５ｋｇ/ｃｍ^２で数回吹きつけ、微小凹凸を有する光学シートを成型するための金型ロールを作製した。

次に作製した金型ロールを使用して、光学シートを成形した。基材はポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂の３種を使用した。ポリカーボネート樹脂とＡＢＳ樹脂に関しては押出法、ＰＥＴ樹脂に関してはＵＶ成形法により所望の光学シートを作製した。押出法に関しては実験１と同様に金型ロールを押出機３５に近接して形成ロール３６として配置した。熱可塑性ポリカーボネート樹脂、またはＡＢＳ樹脂を溶融し、押出機３５によって成型し、出射面には９０°プリズム形状を得た。また出射面に微小凹凸が形成されている光学シートは、出射面微小凹凸に対応する形状を有する金型ロールを形成ロール３６として設置し、押出することで作製した。

ここでポリカーボネート樹脂は実験１と同様帝人化成（株）の熱可塑性ポリカーボネート樹脂を使用している。この熱可塑性ポリカーボネート樹脂の弾性率Ｅは２４００ＭＰａ、比重は１．２ｇ／ｃｍ３である。またＡＢＳ樹脂はテクノポリマー製ＡＢＳ樹脂を配合して使用しており、このＡＢＳ樹脂の弾性率は２４００ＭＰａ、比重ρは１．０２ｇ／ｃｍ３である。またこの実験２の金型押圧ロール３７はマットロールであり、入射面は全て同じ微小凹凸を有している。

（実験２：信頼性の検証、環境試験）
実験１と信頼性の検証、環境試験評価方法は同じである。

（実験２：信頼性試験の結果）
実験２の結果を表２に示す。材料が異なる樹脂においても同じように、上記（１）式が成り立つことがわかる。また材料の組み合わせにより結果が異なっている。弾性率が低く、厚みの薄い光学シートに関しては光学シート１枚では使用不可能であるが、２枚以上積層させることで光学性能と信頼性の両方を得ることが可能になる。

（実験３：線膨張率の信頼性への影響の検証）
線膨張率が異なる材料からなる光学シートを作製し、線膨張率が異なる光学シートを積載した場合の液晶バックライトユニットの信頼性を検証した。ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂の３種類からなる光学シートを作製した。光学シートの厚みはすべて３２０μｍとする。光学シートの表面形状は実験１と同様積層した際に最表面側に設置される光学シートのみにピッチ３０μｍ、高さ１５μｍ、頂角９０°の三角柱状プリズム形状が付与されており、その他の光学シートには微小凹凸形状が出射面に形状されている。

（実験３：光学シートの製造方法）
実験２の製造方法と同じである。

（実験３：信頼性の検証、環境試験）
実験１と信頼性の検証、環境試験評価方法は同じである。

（実験３：線膨張率が異なるシートを積載した場合の信頼性結果）
実験３の結果を表３に示す。表３から上記（１）式を満たしていても線膨張率の差が大きいと、環境試験を実施すると不合格となることがわかる。よって厚みと弾性率だけでなく、線膨張率も含めたバックライト構成を考えなくてはならない。

（実験４：光学シート剛性の検証）
厚み及び材料の異なる光学シートを積載し、剛性率が異なる光学シートを積載したときのしわの発生の有無による表示品位の低下が発生するのか検証した。光学シートはポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂の３種から作製した。ここで線膨張率が５％以上異なる光学シートは熱膨張率の差が起因となるしわが発生するため、ポリカーボネート樹脂はポリカーボネート樹脂からなる光学シートを２枚積層して検証し、ＰＥＴ樹脂はＡＢＳ樹脂からなる光学シートを積層し検証した。光学シートの表面形状は実験１と同様積層した際に最表面側に設置される光学シートのみにピッチ３０μｍ、高さ１５μｍ、頂角９０°の三角柱状プリズム形状が付与されており、その他の光学シートには微小凹凸形状が出射面に形状されている。

（実験４：光学シートの製造方法）
実験２の製造方法と同じである。

（実験４：信頼性の検証、環境試験）
実験１と信頼性の検証、環境試験評価方法は同じである。

（実験４：光学シート剛性の信頼性への影響の検証）
実験４の結果を表４に示す。実験４から光学シートを積載した場合、光学シートの剛性が離れているとしわが発生する。このことから光学シートを複数枚積層する場合は、同じ基材を使用し厚みが近いほうがしわの発生を防げることが判明した。

１ディスプレイ装置
２バックライトユニット
３液晶パネル
４光源部
５光源
６ランプハウス
７拡散板
９偏光板
１０液晶素子
１１光学シート群
１２光学シート

Claims

透光性基材の光入射面側及び光射出面側の両方に凹凸形状を有する光学シートを、複数枚積層して光源に対向配置するバックライトユニットにおいて、
略四角形平板状をなす前記光学シートの一辺の長さをｌ[ｍｍ]、前記光源側からｎ番目に配置される前記光学シートの弾性率をＥ（ｎ）[ＭＰａ]、密度をρ（ｎ）[ｇ／ｃｍ３]、厚さをｈ（ｎ）[μｍ]とした際に、下記（１）式が成立することを特徴とするバックライトユニット。
前記光学シートは、光入射面と光出射面とが互い異なる形状をなしており、前記光出射面の線膨張率の値が、前記光入射面の線膨張率の値以上とされていることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
各前記光学シートの透光性基材が、すべて同一の材料から成型されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライトユニット。
前記複数の光学シートは、全て単層からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
前記光源側からｎ番目に配置される前記光学シートの弾性率Ｅ（ｎ）［ＭＰａ］と厚さｈ（ｎ）［μｍ］の３乗との積をＥ（ｎ）ｈ（ｎ）^３とした際に、
前記Ｅ（ｎ）ｈ（ｎ）^３の最大値に対する最小値の比が、０．０８〜１．０の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
前記複数の光学シートのうち前記光源から最も離間して配置される前記光学シートが、光拡散機能を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
前記光源が、冷陰極管、ＬＥＤ、ＥＬもしくは半導体レーザーのいずれかであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
請求項１から７のいずれか一項に記載のバックライトユニットと、
画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定し、前記バックライトユニットからの光照射によって画像表示を行う画像表示素子とを備えたことを特徴とするディスプレイ装置。