JP2009098615A - 光学調製部材、それを用いた照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズの頂上を傷つけるのを抑制できる光学調整部材を提供する。
【解決手段】
光学調整シート１は、基材１１と、複数のプリズム１２と、光拡散層１３とを備える。基材１１は、光透過性を有する。複数のプリズム１２は、基材１１上に形成される。光拡散層１３は、複数のプリズム１２上に形成される。このとき、プリズム１２の頂上部が光拡散層１３に埋設される。そのため、プリズム１２は傷つき難い。また、光学調整シート１は、プリズム１２による集光機能と光拡散層１３による拡散機能とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学調整部材、それを用いた照明装置、液晶表示装置及び光学調整部材の製造方法に関する。

従来、液晶ディスプレイ等に利用されるバックライトユニット等の各種照明装置は、光源からの光線の広がりや明るさを調整する機構を備えている。そして、多くの照明装置は、内部に、光の指向性を制御するための光学調整部材を備える。光学調整部材は、光透過性を有し、入射光を所定の方向に揃える機能、あるいは、入射光を拡散させる機能を有する。

入射光を所定の方向に揃える機能、すなわち、光指向性を制御する機能を有する光学調整部材の代表的な例としては、プリズムシートがある（例えば、特開平９−１３３９１９号公報参照）。プリズムシートは、所定の方向に延在し且つその延在方向に直交する断面が三角形状である複数の光学構造体（以下、プリズムという）や、断面が半円形状や半楕円形状といった弓状である複数の光学構造体（以下、シリンドリカルレンズという）をシート状基材の上に並べたものが一般的である。なお、プリズム形状とは、頂点の両側斜面がともに実質的に平坦面である形状をいう。プリズムシートの一例を図２０に示す。プリズムシート５０５は、図２０に示すように、シート状基材５０５ａと、シート上基材５０５ａ上に並設された複数のプリズム５０５ｂとを備える。プリズムシートは、複数の光学構造体によるプリズム効果またはレンズ効果によって光線の進行方向を制御する。

上述のようなプリズムシートを備える液晶表示装置の一般的な構成を図２１に示す。液晶表示装置５００は、サイドライト方式（エッジライト方式）の装置であり、液晶表示パネル５０７と、バックライトユニット５０８とを備える。バックライトユニット５０８は、光源５０１と、光源５０１から放射された光を面光源に変える導光板５０２と、導光板５０２の下部（液晶表示パネル５０７とは反対側）に配置された反射シート５０３と、導光板５０２の上部（液晶表示パネル５０７側）に配置された機能性光学シート群５０４〜５０６とを備える。機能性光学シート群は、拡散シート５０４、プリズムシート５０５及び上部拡散シート５０６を含む。なお、図２１では、液晶表示装置５００の構成を分かり易くするために各光学部材を離して記載しているが、実際には、各光学部材は接して重ねられている。

上述した従来のプリズムシートは、プリズムの頂上部分が他の光学部材との接触によって物理的に損傷を受け易く、その表面が傷付きやすい。プリズムの表面が傷つくと、液晶表示パネルの画面に光点が生じる等の問題が発生し、プリズムシートの光学的効果が阻害されやすい。そのため、図２０に示す従来のプリズムシートを液晶表示装置及び照明装置（バックライトユニット）に用いる場合には、図２１に示すとおり、液晶表示パネルとプリズムシートの間に保護シートを設ける必要がある。

また、図２０に示すプリズムシートを、液晶表示装置（ＬＣＤ）等の光学表示機器に用いる場合、互いに並設された複数のプリズムに起因して光学表示画面上に縞模様（モアレ）が発生しやすい。それゆえ、プリズムシート上にさらに拡散シートを敷設して表示品位を改善していた。

このようなプリズムの損傷及びモアレの発生を抑制するための光拡散シートが特許第３４３１４１５号に開示されている。この文献で開示された光拡散シートは、プリズムシートなどの光学調整部材の光学構造体の表面にバインダー樹脂からなる透明な表面調節層を備える。そして、該表面調節層内には、複数のビーズが分散されている。この文献に開示されている光拡散シートでは、その光拡散面が保護されるとともに、表面調節層により、光拡散効果が一層向上するとしている。

しかしながら、特許第３４３１４１５号に開示される光拡散シートでは、光学構造体、表面調節層及びビーズに用い得る実用的な材料は限られ、より具体的には、屈折率の近い材料が用いられる。そのため、光学構造体、表面調節層及びビーズの間の屈折率差を十分に大きくすることができず、光学シートによる入射光線の屈折効果が小さくなり、十分な集光特性が得られにくい。

この集光特性の劣化の問題を、より具体的に説明する。ビーズとして実用的な材料としては、プラスチック材料や透明無機材質である各種の酸化物や窒化物が挙げられるが、これらの材料の屈折率は１．４〜１．７程度である。また、基材や光学構造体として用い得る材料は、樹脂材料であり、この場合も屈折率は一般的に１．４〜１．７程度の範囲にある。例えば、一般的に選択されうる樹脂材料の屈折率は、ポリカーボネートが約１．５９であり、アクリル樹脂が約１．４９、スチレン樹脂が約１．５５、ポリエチレンテレフタレートが約１．５７である。それゆえ、バインダ樹脂などからなる光学調節層を光学構造体（基材）上に形成した場合には、材料の組み合わせを考慮しても、光学調節層、光学構造体及びビーズの間の屈折率差は０．１〜０．２程度の小さな値となる。このため、光学調節層、光学構造体及びビーズの間で屈折効果が小さくなり、十分な集光特性及び拡散特性が得られなくなる。なお、このような問題を解決するために、高屈折率材料と呼ばれる材料が開発されているが、この材料は一般的に高価である。

また、特開平８−１４６２０７号公報は、プリズムシートの内部にビーズ類を分散した光拡散シートを開示する。しかしながら、プリズムシート内部にビーズ類が分散しているので、光拡散シートに入射された光は、まず、ビーズ類により拡散作用を受け、その後、プリズムの表面で屈折する。そのため、プリズムに起因するモアレを抑制できない。さらに、プリズムの頂上は保護されないため、損傷を受けやすい。
特開平９−１３３９１９号公報 特許第３４３１４１５号 特開平８−１４６２０７号公報

本発明の目的は、レンズの頂上を傷つけるのを抑制できる光学調整部材を提供することである。

本発明の他の目的は、モアレを抑制する程度の拡散効果が得られ且つ入射光線の集光特性をより向上できる光学調整部材を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明による光学調整部材は、基材と、複数のレンズと、光拡散層とを備える。基材は、光透過性を有する。複数のレンズは、基材上に形成される。光拡散層は、複数のレンズ上に形成され、レンズの少なくとも頂上部が埋設される。

本発明による光学調整部材では、複数のレンズ上に光拡散層が形成され、少なくともレンズの頂上部は、光拡散層に埋設される。そのため、レンズ面（光学構造体の表面）が傷つき難い。また、本発明の光学調整部材は、レンズによる集光機能、及び光拡散層による拡散機能を有する。

好ましくは、光拡散層は、内部に分散された複数の気泡を有する。

この場合、複数の気泡は屈折率が小さいため、光拡散層の屈折率を、気泡を有さない場合よりも小さくすることができる。そのため、レンズと光拡散層との屈折率差を大きくすることができ、レンズと光拡散層との界面で光線をより屈折させることができる。そのため、集光効果が向上される。

好ましくは、複数の気泡は、複数の第１の気泡と、複数の第２の気泡とを有する。第１の気泡は、入射光の波長未満の大きさを有する。第２の気泡は、入射光の波長以上の大きさを有する。ここで、「入射光の波長」とは、入射光が、例えば白色光のように、波長領域に幅を有する光の場合には、入射光の短波長側の波長のことを意味し、入射光が単色光である場合には入射光の中心波長を意味する。

この場合、第１の気泡は、入射光を透過し、散乱しない。つまり、第１の気泡は、拡散層の屈折率の低減に寄与し、集光効果に寄与する。一方、第２の気泡は入射光を散乱するため、集光効果及び拡散効果に寄与する。第１及び第２の気泡を有することにより、光学調整部材は、過剰な拡散作用を有することなく、有効な集光作用及び拡散作用を有することができる。

好ましくは、光拡散層は、光透過性を有するプラスチック樹脂で形成される。また、好ましくは、気泡は、基材及びレンズよりも小さい屈折率を有する。

好ましくは、光拡散層は、複数の中空体と、樹脂とを含む。中空体は、内部に気泡を有し、光透過性を有する。樹脂は、内部に複数の中空体が分散され、光透光性を有する。

好ましくは、複数のレンズは、各々が所定の方向に延在し、互いに並設される。好ましくは、レンズの横断形状は三角形状、または、弓状である。ここでいう、「弓状」は、円弧状や、楕円弧状、二次曲線状等の複数の曲率を有する曲線状を含み、一部に直線分を有するものも含む。

好ましくは、光学調整部材はさらに、複数のレンズと光拡散層との間に空隙を有する。

この場合、光学調整部材に入射された光は、まず、レンズ表面と空隙との界面で屈折される。この際、入射光は、屈折率差の十分大きいレンズ表面と空隙との界面で屈折するので、十分な屈折効果（集光効果）が得られる。そして、レンズ表面と空隙との界面で屈折した光は、光拡散層に入射されて拡散される。したがって、光学調整部材は、集光作用及び拡散作用を有する。

好ましくは、複数のレンズは、複数の第１のレンズと、複数の第２のレンズとを備える。複数の第２のレンズは第１のレンズよりも高く、光拡散層には第２のレンズの頂上が埋設される。

本発明による照明装置は、光源と、上述の光学調整部材とを備える。光学調整部材には、光源からの光が入射される。好ましくはさらに、照明装置は、光源からの光を光学調整部材に導くための導光板を備える。

本発明による液晶表示装置は、光学調整部材を含む上述の照明装置と、光学調整部材上に敷設される液晶表示素子とを備える。

本発明による光学調整部材の製造方法は、基材を準備する工程と、光拡散層を形成するための樹脂をロールの表面に塗布して樹脂層を形成する工程と、ロールを複数のレンズ上で回転しながら、ロール表面に形成された樹脂層を複数のレンズの頂上部に接触させる工程と、複数のレンズの頂上部と接触した樹脂層を硬化させて光拡散層を形成する工程とを備える。

好ましくは、光拡散層を形成する工程では、ロール表面に形成された樹脂層のうち、ロールの回転により複数のレンズと接触した部分から順次硬化させる。

この場合、光拡散層を形成しながら、光拡散層を複数のレンズに固定することができる。

好ましくは、光学調整部材は複数の拡散層を備え、ロールは、樹脂層が充填される複数の凹部を表面に有し、樹脂層を塗布する工程では、複数の凹部に樹脂を充填する。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
［光学調整シート］
第１の実施の形態による光学調整部材である、光学調整シートの概略断面図を図１に示す。図１を参照して、光学調整シート１０は、シート状の基材１１と、基材１１上に配置された複数のプリズム１２と、複数のプリズム１２上に形成された光拡散層１３とを備える。

基材１１は、光透過性を有する。基材１１の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン、ポリプロピレン、セルロースアセテート等の樹脂や、ガラスなどの無機透明物質等である。基材１１の形状は任意であり、シート状であってもよいし、厚さ１〜１００ｍｍ程度の板状であってもよい。なお、シート状の基材１１を用いた場合には、加工の容易性及びハンドリング性等を考慮して、基材１１は３０〜５００μｍの厚さを有するのが好ましい。

プリズム１２は、図２０に示したプリズム５０５ｂと同様の構造であり、所定の方向に延在し且つその延在方向に直交する断面が三角形状の線状レンズである。プリズム１２は、たとえば、透光性を有する樹脂からなり、たとえば、アクリル樹脂等の紫外線硬化樹脂で形成される。また、プリズム１２は、基材１１と同じ材料で形成されてもよいし、基材１１と一体的に形成されてもよい。

複数のプリズム１２は、延在方向と直交する方向に配列される。図１では、隣り合うプリズム１２同士は接触しているが、隣り合うプリズム１２が互いに接触せず、隙間が設けられてもよい。また、複数のプリズムを等間隔で配置してもよいし、ランダムに配置してもよい。

要するに、プリズム１２の寸法及びピッチは、必要とする光学特性、用途、加工性等に応じて適宜変更可能である。例えば、複数のプリズム１２上に光拡散層を形成する際の加工性（ハンドリング性等）を考慮した場合には、プリズム１２の高さは７〜５０μｍ程度であることが好ましい。

光学調整シート１０を後述するサイドライト方式の液晶表示装置に用いる場合、入射光の集光効果及び拡散効果を考慮して、プリズム１２の頂角の角度は、６０〜１２０度の範囲に構成することが好ましい。プリズム１２の頂角の角度を上記範囲内に設定することにより、導光板から出射された光を、光学調整シート１０のプリズム１２と光拡散層１３との界面で効果的に屈折させることができる。一方、プリズム１２の頂角の角度を上記範囲外にした場合には、入射光線を光学調整シート１０のプリズム１２と光拡散層１３との界面で光学調整シートの法線方向（厚さ方向）に集光しにくくなる。

光拡散層１３は、樹脂やガラスで形成される。ガラスで形成される場合、たとえば、ゾルゲル法により形成される。好ましくは、光拡散層１３は光透過性を有するプラスチック樹脂で形成される。プラスチック樹脂は、たとえば、ウレタン樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル樹脂に代表される紫外線硬化樹脂等である。

光拡散層１３はさらに、内部に分散された複数の気泡１４を有する。複数の気泡１４は、異なる大きさを有する。具体的には、光拡散層１３は、入射光の波長未満の大きさの気泡（以下、小気泡という）と、入射光の波長以上の大きさの気泡（以下、大気泡という）とを内部に含有する。ここで、「入射光の波長」とは、入射光が、例えば白色光のように、波長領域に幅を有する光の場合には、入射光の短波長側の波長のことを意味し、入射光が単色光である場合には入射光の中心波長を意味する。入射光が可視光の場合、小気泡は、可視光の短波長側の波長（約０．４μｍ）未満の大きさを有し、大気泡は、可視光の短波長側の波長（約０．４μｍ）以上の大きさを有する。

気泡１４の大きさは、たとえば、以下の方法で測定される。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により光拡散層１３の所定の断面領域を観察する。そして、観察された領域内の複数（たとえば５０個）の気泡の各々において、直径を測定する。測定された直径を、その気泡の大きさと定義する。

気泡１４の大きさはたとえば、０．０１〜１０μｍである。光拡散層１３に対する気泡１４の総体積比率は、１０％〜９０％が好ましい。気泡は、典型的には空気や、空気と同等の低屈折率を有する任意の気体で形成し得る。

光学調整シート１０では、上述のように、複数のプリズム１２（レンズ）上に、内部に気泡１４が分散した光拡散層１３が形成される。気泡１４の屈折率は小さく、特に入射光線の短波長側の波長未満の大きさを有する小気泡が光拡散層１３内に分散しているため、光拡散層１３の実効的な屈折率は、気泡１４を含有しない場合よりも小さくなる。そのため、光学調整シート１０では、プリズム１２と光拡散層１３との界面において十分な屈折作用が与えられ、入射光線の集光特性が向上する。

さらに、光学調整シート１０では、入射光線の短波長側の波長以上の大きさを有する大気泡が光拡散層１３内に分散しているので、大気泡により入射光線に対して適度な散乱作用を与えることができる。

以下、光学調整シート１０において、集光効果と散乱効果（分散効果）とが得られる原理を図２を参照しながら詳細に説明する。

図２は、プリズム１２と光拡散層１３との界面の拡大図である。図２に示すように、例えば、図２中の入射光線１５は、まず、プリズム１２（屈折率をｎ１とする）と光拡散層１３（光拡散層１３を構成する樹脂の屈折率をｎ２とする）との界面を通過する。この際、光拡散層１３の屈折率ｎ２'（小気泡１４Ｂを含む樹脂の屈折率）は、上述のように屈折率ｎ２よりも低くなり、プリズム１２と光拡散層１３との実効的な屈折率差（｜ｎ１−ｎ２'｜）が十分大きくなる。そのため、プリズム１２と光拡散層１３との界面に入射された光線１５はその界面において十分に屈折され、十分な集光効果を得ることができる。

プリズム１２と光拡散層１３との界面を通過した光線成分のうち、光拡散層１３内の大気泡１４Ａに入射しない光線成分１６Ａは、そのまま散乱されずに光学調整シート１０の厚さ方向（集光方向）に進行する。なお、光拡散層１３内を通過する光線成分の波長は、小気泡１４Ｂの大きさより大きいので、光拡散層１３内を通過する光線は小気泡１４Ｂを素通りし、小気泡１４Ｂでは散乱されない。

一方、プリズム１２と光拡散層１３との界面を通過した光線成分のうち、光拡散層１３内の大気泡１４Ａ（気泡が空気で構成される場合は、その屈折率ｎ３＝１．０）に入射された光線成分の一部は、図２に示すように、光拡散層１３と大気泡１４Ａとの界面で反射され（反射光１６Ｃ）、また、別の一部は該界面で屈折する（屈折光１６Ｂ）。この反射及び屈折作用により、光拡散層１３に入射された光線の一部は、散乱される。上述のようにして、光学調整シート１０は、入射光線に対して適度な集光作用と拡散作用とを有する。

また、光学調整シート１０では、複数のプリズム１２上に光拡散層１３が形成されているので、プリズム１２（レンズ面）が傷つき難い。そのため、光学調整シート１０は、集光機能、拡散機能及び保護機能を兼ね備える。

なお、本発明の光学調整シートでは、光拡散層を基材あるいはプリズムと同じ材料で形成しても良い。
［光学調整シートの製造方法］
次に、光学調整シート１０の製造方法の一例を図３Ａ〜図３Ｄを参照しながら説明する。

まず、用意した基材１１上に複数のプリズム１２を形成する。複数のプリズム１２の凹凸形状に対応した凹凸が表面に形成された金型を用意する。金型の表面の該凹凸は切削加工により形成される。次いで、金型の凹凸面と基材１１とを対向させ、金型と基材１１との間に紫外線硬化樹脂を充填し、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化する。次いで、金型から基材１１を剥離する。このようにして、基材１１上に複数のプリズム１２を形成する（図３Ａ参照）。

なお、上述以外のプリズム１２の製造方法としては、以下の方法がある。たとえば、所定の凹凸パターンが表面に形成された金型を熱して、その金型を基材に押圧して金型の凹凸パターンを基材表面に転写する（熱転写法）。この熱転写法により、該基材に直接プリズム１２を形成できる。そのほか、周知の押出成型法やプレス成型法、基材やレンズが形成された金型に溶融樹脂を注入する射出成形法等により形成することも可能である。

次いで、複数のプリズム１２上に、紫外線硬化樹脂１３'をロールコート方式により塗布する（図３Ｂ参照）。この際、紫外線硬化樹脂１３'を所定の厚さで塗布し、複数のプリズム１２を紫外線硬化樹脂で埋める。また、この際、プリズム１２間の谷部にも紫外線硬化樹脂が充填され且つ紫外線硬化樹脂の表面が略平坦になるようにする。

次に、複数のプリズム１２上に紫外線硬化樹脂１３'が塗布された基材１１を、紫外線硬化樹脂１３'を硬化させる前に、図３Ｃに示すように、高圧チャンバー６００内に装着する。高圧チャンバー６００の上面には、図３Ｃに示すように、紫外線を通過させるための紫外線照射窓６０１が設けられている。また、高圧チャンバー６００には、高圧チャンバー６００内部に気体を出し入れして圧力を調整するための配管系６０２が設けられている。

次いで、高圧チャンバー６００内に配管系６０２を介して二酸化炭素６１０を導入する。そして、二酸化炭素の温度と圧力が臨界点を超えて超臨界状態となるように、高圧チャンバー６００内の温度及び圧力を調整する。たとえば、高圧チャンバー６００内を温度５０℃、圧力１０ＭＰａの状態にする。この動作により、二酸化炭素６１０は超臨界状態となり、二酸化炭素６１０が紫外線硬化樹脂１３'内に溶解する。なお、高圧チャンバー６００内に導入する気体は、二酸化炭素以外では、例えば、空気、窒素等でもよい。また、高圧チャンバー６００内の圧力は１〜４０ＭＰａの範囲で適宜調整し得る。

次に、図３Ｄに示すように、高圧チャンバー６００内の二酸化炭素６１０を配管系６０２を介して一部リークし、高圧チャンバー６００内の圧力を急激に低下させる。この動作により紫外線硬化樹脂１３'に溶解していた二酸化炭素が発泡し、図３Ｄに示すように、紫外線硬化樹脂１３'内に気泡１４が形成される。気泡１４が形成された後、高圧チャンバー６００の外部の紫外線照射装置６０３から、紫外線照射窓６０１を介して紫外線を紫外線硬化樹脂１３'に照射し、紫外線硬化樹脂１３'を硬化させる。

以上の方法により、内部に複数の気泡１４が分散した紫外線硬化樹脂からなる光拡散層１３が形成される。なお、気泡１４の直径（大きさ）、その分布及び体積比率は、高圧チャンバー等の容器内で二酸化炭素等の気体を紫外線硬化樹脂に加圧溶解する際の温度や圧力、並びに、特に容器内を減圧して発泡させる際の圧力差や圧力変化の条件を制御することにより調整することができる。なお、他の方法によっても光学調整シート１０を製造できる。
［照明装置及び液晶表示装置］
本実施の形態による液晶表示装置の概略構成を図４に示す。

液晶表示装置１００は、バックライトユニット（照明装置）５と、バックライトユニット５上に敷設される液晶表示パネル４（液晶表示素子）とを備える。バックライトユニット５は、光源１（ＬＥＤ、白色光）と、光源１から放射された光を面光源に変える導光板２と、導光板２の下部（液晶表示パネル４とは反対側）に配置された反射シート３と、導光板２の上部（液晶表示パネル４側）に配置された光学調整シート１０とを備える。図４では、液晶表示装置１００の構成を分かり易くするために各光学部材を離して記載しているが、実際には、各光学部材は接して重ねられている。

光学調整シート１０は、上述のように、集光機能、拡散機能及び保護機能を兼ね備えているので、一枚の光学調整シート１０で、図２１に示すような従来の液晶表示装置における拡散シート５０４、プリズムシート５０５及び上部拡散シート５０６からなる機能性シート群と同じ効果が得られる。それゆえ、図４と図２１との比較から明らかなように、液晶表示装置１００では、従来３枚の光学シートで構成されていた機能性シート群を一枚の光学調整シート１０で置き換えることができ、液晶表示装置１００及びバックライトユニット５の薄型化及び低コスト化を図ることができる。

［実施例１］
光学調整シート１０の一例を準備した。以下、この光学調製シートを実施例１の光学調製シートという。基材は、１．５７の屈折率と、５０μｍの厚さとを有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートとした。プリズムは１．５９の屈折率を有する紫外線硬化樹脂からなり、その断面寸法は、頂角が９０度、底辺が５０μｍ、高さが２５μｍ、ピッチが５０μｍとした。光拡散層は、１．５６の屈折率を有する芳香族系アクリレート樹脂と、内部に分散され、０．０５〜５．０μｍの大きさを有する複数の気泡とからなる構成とした。光拡散層に対する気泡の総体積比率は約７０％であった。実施例１の光学調整シートでは、光拡散層の屈折率は、１．１７となり、光拡散層とプリズム１２（屈折率１．５９）との実効的な屈折率差は０．４２と大きかった。

実施例１の光学調整シートを、図４に示した液晶表示装置に装着し、光学特性を評価した。その結果、液晶表示面において十分良好な輝度が得られ、モアレも見られなかった。これは、実施例１の光学調整シートの光拡散層内部に、大きさの異なる（約０．０５〜５μｍ）種々の気泡を分散させたことにより、光学調整シートに入射された光線に対して適度な散乱（拡散）効果と集光効果とが与えられたことによるものと考えられる。

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、光拡散層内に複数の気泡を分散したが、複数の気泡の代わりに、複数の中空体を用いてもよい。中空体を用いる場合、あらかじめ中空体の内径や分散割合を選定しておいて樹脂中に分散させ、光拡散層を形成することができるから、光拡散層の分散効果や光学調整シートとしての集光効果をあらかじめ設計し、その設計にそった制御が容易となり、製造上好適である。
以下、第２の実施の形態による光学調整シートについて説明する。

［光学調整シート］
図５Ａは、第２の実施の形態による光学調整シートの概略断面図であり、図５Ｂは、中空ビーズの概略断面図である。

図５Ａに示すように、光学調整シート２０は、シート状の基材２１と、基材２１上に配置された複数のプリズム２２（レンズ）と、複数のプリズム２２上に形成された光拡散層２３とを備える。なお、基材２１及びプリズム２２の構造（形状、寸法等）及び形成材料は第１の実施の形態と同じである。

光拡散層２３は、樹脂と、樹脂内に分散された複数の中空ビーズとを含む。樹脂は、上述の光拡散層１３の樹脂と同様である。

中空ビーズ２４は、図５Ｂに示すように、外殻部２４ａと、外殻部２４ａ内の中空部２４ｂ（気泡）からなり、中空部２４ｂには空気等のガスが入っている。それゆえ、中空ビーズ２４では、外殻部２４ａと中空部２４ｂとの屈折率差が大きい。

外殻部２４ａは、光透過性を有する。外殻部２４ａは、プラスチック樹脂や透明無機材質である各種の酸化物や窒化物で形成される。より具体的には、たとえば、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニアなどの酸化物や窒化物などの透光性の無機物、アクリル樹脂、スチレン樹脂等で形成される。

複数の中空ビーズ２４は、大きさの異なる２種類の中空ビーズを含む。具体的には、入射光線の短波長（可視光であれば０．４μｍ）未満の内径を有する複数の中空ビーズ（以下、小中空ビーズという）と、入射光線の短波長以上の内径を有する複数の中空ビーズ（以下、大中空ビーズという）とを含む。

この小中空ビーズの内径および分散割合を選択することにより、光拡散層の屈折率を設定できる。また、大中空ビーズの内径および分散割合を選択することにより、光の拡散効果を設定する。これら大および小の中空ビーズの内径および分散割合を独立に設定できるので、屈折率と分散効果の制御が容易となる。

中空ビーズの内径は、たとえば、以下の方法で求めることができる。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により中空ビーズ（樹脂内に分散する前）を観察し、その粒径を複数箇所測定し平均粒径を求める。次に中空ビーズを粉砕してＳＥＭで観察し、外殻部の厚さを複数箇所測定し平均厚さを求める。求められた平均粒径と平均厚さの差をもって、中空ビーズの内径とする。

第１の実施の形態で説明した集光効果及び拡散効果が得られる原理と同じ原理から、小中空ビーズが主に、光拡散層２３の実効的屈折率を低下させる作用を有し、大中空ビーズが主に、入射光線を散乱（拡散）させる作用を有する。

光拡散層２３に対する全中空ビーズ２４の混合割合は、入射光線の光拡散性及び光透過性等を考慮すると、１００重量部の樹脂に対して、中空ビーズ２４を１０〜３００重量部とすることが好ましい。

光学調整シート２０においても、光拡散層２３内には、入射光線の短波長側の波長未満の大きさの中空部２４ｂ（空気であれば屈折率１．０）を有する小中空ビーズ２４が存在するので、光学調整シート１０と同様に、光拡散層２３の実効的な屈折率を低下させることができ、入射光線の集光特性を向上させることができる。また、光学調整シート２０では、入射光線の短波長側の波長より大きい中空部を有する大中空ビーズが光拡散層２３内に分散しているので、大中空ビーズによる散乱（拡散）効果も得られる。すなわち、本実施例の光学調整シート２０では、光学調整シート１０と同様に、入射光線に対して適度な散乱効果と集光効果を与えることができる。

また、光学調整シート２０では、複数のプリズム２２上に光拡散層２３を形成しているので、プリズム２２（レンズ面）が傷つき難い。以上のことから、光学調整シート２０は、光学調整シート１０と同様に、集光機能、拡散機能及び保護機能を兼ね備える。

なお、中空ビーズ２４の形成材料と光拡散層２３の形成材料の組合わせ、中空ビーズ２４の内径分布、外殻部２４ａの厚さ調整、光拡散層における中空ビーズ２４の配合割合（混合比率）、あるいは、これらの条件の組み合わせを適宜調整することにより、光学調整シート２０の集光性や拡散性などの光学特性を調整できる。

また、上述では、中空部に気体を含む中空ビーズを用いたが、中空部が真空である真空ビーズや多孔質ビーズ等の他の中空体を用いてもよい。中空体を用いる場合、気泡の大きさや添加量を調整しやすい。
［光学調整シートの製造方法］
次に、光学調整シート２０の製造方法を説明する。まず、光学調整シート１０と同様にして、基材２１上に、複数のプリズム２２を形成する。

次いで、中空ビーズ２４を含む紫外線硬化樹脂（たとえばアクリル樹脂）をロールコート方式により複数のプリズム２２上に塗布する。この際、複数のプリズム２２がアクリル樹脂で埋まるように且つ紫外線硬化樹脂の表面が略平坦になるように塗布する。なお、中空ビーズ２４は、公知のディゾルバ装置等を用いて紫外線硬化樹脂に分散させることができる。次いで、塗布された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化し、複数のプリズム２２からなるレンズ群上に光拡散層２３を形成する。以上のようにして光学調整シート２０が製造される。
［照明装置及び液晶表示装置］
第２の実施の形態による液晶表示装置の概略構成を図６に示す。図６を参照して、液晶表示装置２００では、光学調整シート２０以外の構成光学部材は、液晶表示装置１００と同様である。なお、図６では、液晶表示装置２００の構成を分かり易くするために各光学部材を離して記載しているが、実際には、各光学部材は接して重ねられている。

光学調整シート２０は、上述のように、集光機能、拡散機能及び保護機能を兼ね備えているので、一枚の光学調整シート２０で、図２１に示すような従来の液晶表示装置における拡散シート５０４、プリズムシート５０５及び上部拡散シート５０６からなる機能性シート群と同じ効果が得られる。それゆえ、この例の液晶表示装置２００では、図６と図２１との比較から明らかなように、従来３枚の光学シートで構成されていた機能性シート群を一枚の光学調整シート２０で置き換えることができ、液晶表示装置２００及びバックライトユニット５'の薄型化及び低コスト化を図ることができる。

中空ビーズの表面硬度は、基材２１及びプリズム２２の硬度より大きい方が好ましい。この場合、プリズム２２の表面を、硬質の中空ビーズ２４を含む光拡散層２３で被覆することになるので、プリズム２２を保護することができる。また、このような構造の光学調整シート２０を導光板上あるいは拡散板上に配し、その上に密着する形態で液晶パネルを配した液晶表示装置においては、該液晶パネルの接触や押圧、あるいは擦れによる光学構造体の損傷や磨耗を防止することができる。

なお、光拡散層の表面を実質的に平坦とすれば、複数のレンズの磨耗や損傷を抑制できるが、光拡散層の表面形状は、複数のレンズの表面の保護効果を損なわない範囲で任意の形状を採ることができる。

［実施例２］
光学調整シート２０の一例を上述の方法で製造した。以下、製造された光学調整シートを実施例２の光学調整シートという。実施例２の光学調整シートの基材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート（屈折率は１．５７）とし、その厚さは５０μｍであった。光拡散層は、１．５６の屈折率を有する紫外線硬化型のアクリル樹脂を用い、厚さは３０μｍであった。小中空及び大中空ビーズとして、触媒化成工業社製の中空シリカビーズを分粒して用いた。各中空ビーズの中空部は空気（屈折率＝１．０）であり、外殻部の屈折率は１．４６であった。小中空ビーズの平均内径は０．０６μｍであり、大中空ビーズの平均内径は４μｍであった。これらの平均内径は、以下の方法で求めた。光学調整シートに用いられる複数の中空ビーズのうち、５０個の小中空ビーズと５０個の大中空ビーズとを選択し、選択された各ビーズの粒径（直径）を測定し、その平均を求めた。また、各ビーズを粉砕してその外殻部の厚さを複数箇所測定し、測定された厚さの平均を求めた。求めた粒径と平均厚さに基づいて、平均内径を求めた。

アクリル樹脂１００重量部に対する小中空ビーズの混合割合は４５重量部とし、アクリル樹脂１００重量部に対する大中空ビーズの混合割合は５重量部とした。

製造された実施例２の光学調整シートを図６に示した構成の液晶表示装置２００に装着し、光学特性を評価した。その結果、液晶表示面において十分良好な輝度が得られ、干渉縞（モアレ）も見られなかった。これは、光学調整シート２０の光拡散層２３内部に大きさの異なる２種類の中空ビーズ２４を分散させたことにより、光学調整シート２０に入射された光線に対して適度な散乱（拡散）効果と集光効果とが与えられたことによるものと考えられる。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では、基材上に形成する光学構造体（レンズ）の形状を第２の実施の形態と異なる形状とする。具体的には、第２の実施の形態では、延在方向に対して直交する断面が三角形状の線状レンズ（プリズム）を用いたが、本実施の形態では、延在方向に対して直交する断面形状が、弓状（レンズ状）の線状レンズ（以下、シリンドリカルレンズともいう）を用いた。本実施の形態による光学調整シートの概略断面図を図７に示す。
［光学調整シート］
光学調整シート３０は、図７に示すように、シート状の基材３１と、基材３１上に配置された複数のシリンドリカルレンズ３２と、複数のシリンドリカルレンズ３２上に形成され且つ内部に複数の中空ビーズ３４が分散した光拡散層３３とから構成される。なお、基材３１の形成材料は第２の実施の形態と同様である。また、光拡散層３３及び中空ビーズ３４の形成材料及び寸法、並びに、光拡散層３３に対する中空ビーズ３４の混合比率は第２の実施の形態と同様である。

また、中空ビーズ３４として、第２の実施の形態と同様に、入射光線の短波長側の波長より小さい平均内径を有する小中空ビーズと、入射光線の短波長側の波長より大きい平均内径を有する大中空ビーズとが含まれる。

シリンドリカルレンズ３２は、所定の方向（図７上では図面に直交する方向）に延在し且つその延在方向に直交する断面形状が弓状の線状レンズである。シリンドリカルレンズ３２は、プリズム１２及び２２と同様に、たとえば、紫外線硬化樹脂で形成される。そして、複数のシリンドリカルレンズ３２は、基材３１上で、その延在方向に直交する方向に配列される。図７では、隣り合うシリンドリカルレンズ３２同士が接するように配置されているが、隣り合うシリンドリカルレンズ３２同士が離れていてもよい。シリンドリカルレンズ３２の寸法及びピッチは、必要とする光学特性、用途、加工性等に応じて適宜変更可能である。例えば複数のシリンドリカルレンズ３２上に光拡散層を形成する際の加工性を考慮した場合には、シリンドリカルレンズ３２の高さを７〜５０μｍ程度とすることが好ましい。

光学調整シート３０においても、光拡散層３３内には、中空ビーズ３４の中空部（空気の場合、屈折率１．０）が存在するので、第１及び第２の実施の形態と同様に、光拡散層３３の実効的な屈折率を低下させることができ、入射光線の集光特性を向上させることができる。また、光学調整シート３０では、光拡散層３３内に大中空ビーズが分散しているので、大中空ビーズによる散乱（拡散）効果も得られる。すなわち、光学調整シート３０では、入射光線に対して適度な散乱効果と集光効果を与えることができる。さらに、光学調整シート３０では、複数のシリンドリカルレンズ３２上に光拡散層３３を形成しているので、シリンドリカルレンズ３２（レンズ面）が傷つき難い。それゆえ、光学調整シート３０では、第１及び第２の実施の形態と同様に、集光機能、拡散機能及び保護機能を兼ね備える。

なお、光学調整シート３０の製造方法では、基材３１上に複数のシリンドリカルレンズ３２を形成する際に、複数のシリンドリカルレンズ３２の形状に対応した凹凸が表面に形成された金型を用意する。それ以外は、第２の実施の形態と同様にして光学調整シート３０が製造される。

光学調整シート３０は、第１及び第２の実施の形態と同様に、サイドライト方式の液晶表示装置に装着される。すなわち、図６に示した液晶表示装置２００内の光学調整シート２０の代わりに、光学調整シート３０が装着される。

光学調整シート３０においても、上述のように、集光機能、拡散機能及び保護機能を兼ね備えているので、一枚の光学調整シート３０で、図２１に示すような従来の液晶表示装置における拡散シート５０４、プリズムシート５０５及び上部拡散シート５０６からなる機能性シート群と同じ効果が得られる。それゆえ、光学調整シート３０を用いた液晶表示装置では、従来３枚の光学シートで構成されていた機能性シート群を一枚の光学調整シート３０で置き換えることができ、液晶表示装置及びバックライトユニットの薄型化及び低コスト化を図ることができる。

［実施例３］
光学調整シート３０の一例を上述の方法で製造した。以下製造された光学調整シートを実施例３の光学調整シートという。実施例３の光学調整シートの基材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート（屈折率は１．５７）とし、その厚さは５０μｍであった。
シリンドリカルレンズの幅は２４μｍ、高さは１２μｍであり、横断形状は、曲率半径が１２μｍの半円形状であった。また、シリンドリカルレンズのピッチは２４μｍであった。その他の構成は実施例２と同じであった。

製造された実施例３の光学調整シートを、図６に示した構成を有する液晶表示装置２００に、光学調整シート２０の代わりに装着し、光学特性を評価した。その結果、液晶表示面において十分良好な輝度が得られ、干渉縞（モアレ）も見られなかった。これは、光学調整シート３０の光拡散層３３内部に大きさの異なる２種類の中空ビーズ３４を分散させたことにより、光学調整シート３０に入射された光線に対して適度な散乱（拡散）効果と集光効果とが与えられたことによるものと考えられる。

第１〜第３の本実施の形態による光学調整シートは、複数のレンズと光拡散層との間に隙間を有してもよい。

図８を参照して、光学調整シート４０は、シート状基材４１と、基材４１上に形成された複数のプリズム状の線状レンズ（プリズム）４２と、複数のプリズム４２上に形成され且つ内部に中空ビーズ４４が分散した光拡散層４３とを備える。

プリズム４２間の谷部（底部）には空隙４５が形成される。プリズム４２間の谷部に空隙４５を形成したこと以外の構成は、光学調整シート２０と同じである。

プリズム４２間の谷部に空隙４５は、例えば、プリズム４２上に光拡散層４３を形成する際に、プリズム４２間の谷部に光拡散層４３の形成材料が充填されないように、光拡散層４３の形成材料の塗布条件を調整することにより形成することができる。

光学調整シート４０では、光拡散層４３と中空ビーズ４４の中空部との界面だけでなく、プリズム４２と空隙４５との界面、及び、空隙４５と光拡散層４３との界面においても屈折率差が大きくなる。そのため、入射光線に対してさらに、散乱効果と集光効果を与えることができる。なお、中空ビーズ４４の代わりに、光学調整シート１０のように、気泡を光拡散層４３内に分散させてもよい。

上述の第１〜第３の実施の形態では、光学調整シートをサイドライト方式の液晶表示装置及びバックライトユニット（照明装置）に適用したが、本発明はこれに限定されない。第１〜第３の実施の形態による光学調整シートは、直下型のバックライトユニット及びそれを備える液晶表示装置に適用されても良い。

図９を参照して、液晶表示装置３００は、液晶表示パネル４（液晶表示素子）と、バックライトユニット（照明装置）３０５とを備える。バックライトユニット３０５は、複数の光源３０１と、光源３０１の下部（液晶表示パネル４とは反対側）に配置された反射部材３０２と、光源３０１の上部（液晶表示パネル４側）に配置された拡散板３０３と、拡散板３０３に配置された光学調整シート３０とを備える。図９では、光学調整シートとして光学調整シート３０を用いた例を示したが、光学調整シート３０の代わりに、光学調整シート１０、２０、又は４０を適用してもよい。なお、図９では、液晶表示装置３００の構成を分かり易くするために各光学部材を離して記載しているが、実際には、各光学部材は接して重ねられている。このような直下型のバックライトユニット及びそれを備える液晶表示装置においても、光学調整シート３０に入射される光線に対して、光拡散層内の分散した中空ビーズにより適度な散乱（拡散）効果及び集光効果を与えることができる。

上述の実施の形態では、入射光が白色光（可視光線）の場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、入射光が単色光の場合であっても、その波長に応じて、光調整層内に分散させる気泡のサイズ及び分布を適宜調整することにより同様の効果が得られる。

［第４の実施の形態］
［光学調整シート］
第４の実施の形態による光学調整シート（光学調整部材）の概略構成を図１０Ａ及び図１０Ｂに示す。図１０Ａは斜視図であり、図１０Ｂは図１０Ａ中のＹ方向から見た側面図である。光学調整シート５０は、シート状の基材５１と、基材５１上に配置された複数のプリズム５２（レンズ）と、複数のプリズム５２上に形成され、複数のプリズム５２の頂上部が埋設された光拡散層５６とを備える。光拡散層５６は、樹脂５３と、樹脂５３の内部に分散されたビーズ５４（拡散材）とを含む。

光学調整シート５０はさらに、複数のプリズム５２から構成されるレンズ群の谷部と、光拡散層５６との間に空隙５５を有する。すなわち、プリズム５２は、空気（屈折率１．０）との界面を有する。複数のプリズム５２の頂上部は光拡散層５６に埋設されて固定されている。

基材５１は、光透過性を有する。基材５１に用い得る材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン、ポリプロピレン、セルロースアセテート、あるいはガラスなどの無機透明物質等である。基材５１の形状は任意であり、シート状であってもよいし、厚さ１〜１００ｍｍ程度の板状であってもよい。なお、シート状の基材５１を用いた場合には、加工の容易性及びハンドリング性等を考慮して、基材５１は３０〜５００μｍの厚さを有するのが好ましい。

プリズム５２は、図２０に示した従来のプリズムシートにおけるプリズム５０５ｂと同様の構造であり、所定の方向（図１０Ａ中のＹ方向）に延在し且つその延在方向に直交する断面が三角形状の線状レンズである。プリズム５２は、光透過性を有する樹脂で形成される。好ましくは、プリズム５２の形成材料の屈折率は１．４〜１．７である。

プリズム５２の形状寸法は、必要とする光学特性、用途、加工性等に応じて適宜変更可能である。例えば、複数のプリズム５２上に光拡散層５６を形成する際の加工性（ハンドリング性等）を考慮した場合には、プリズム５２の高さは７〜５０μｍ程度であることが好ましい。また、プリズム５２の頂角の角度は６０〜１２０度とすることが好ましい。前記角度に設定することにより、光源からの光の進行方向をプリズム５２により効率的に基材５１の上面方向（厚さ方向）へ変更させることができる。

複数のプリズム５２は、その延在方向に直交する方向（図１０Ａ中のＸ方向）に配列される。図１０Ａ及び図１０Ｂでは、隣り合うプリズム５２同士は接するように配置されているが、隣り合うプリズム５２同士が離れて配置されてもよい。プリズム５２のピッチは、必要とする光学特性、用途、加工性等に応じて適宜変更可能である。例えば、複数のプリズム５２上に光拡散層５６を形成する際の加工性（ハンドリング性等）を考慮した場合には、プリズム５２のピッチは７〜２００μｍ程度であることが好ましい。複数のプリズム５２は等ピッチで配置されても良いし、複数のプリズム５２はランダムに配置されても良い。また、複数の周期（ピッチ）が混在するように複数のプリズム５２が配置されても良い。複数のプリズム５２は、相互に形状や大きさが異なっていてもよい。すなわち、プリズム５２の頂上部が光拡散層５６に埋設されることで、光拡散層５６が安定に固定できれば、プリズム５２の形状や構造は特に限定されない。

光拡散層５６は、樹脂５３と、ビーズ状の複数の拡散材(以下、単にビーズという)５４とを含む。樹脂５３は、光透過性及び加工性に優れた樹脂材料であれば、任意の材料を用い得る。例えば、樹脂５３は、紫外線硬化型のアクリル樹脂や、ウレタン樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等の透明プラスチック樹脂等である。光拡散層５６の平均厚さは、１〜２００μｍであることが好ましい。

ビーズ５４には、各種の材料を用いることができる。例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア等の酸化物や窒化物などの透過性無機材料や、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル、塩化ビニール等の透明プラスチック樹脂などを用いてもよい。また、ビーズ５４の粒径及び形状は、必要とする光学特性等に応じて適宜設定し得る。ビーズ５４の平均粒径は光拡散性を考慮して１μｍ〜１００μｍ程度であることが好ましく、ビーズ５４の形状は球形が好ましい。
ビーズ５４は、好ましくは、樹脂５３と異なる屈折率を有する。ビーズ５４の屈折率と樹脂５３の屈折率との差が大きいほうが、拡散作用がより効果的になる。樹脂５３が紫外線硬化型樹脂である場合、その屈折率は１．５程度であるので、ビーズ５４の屈折率は１．３５〜１．４５あるいは１．５５〜２．２であることが好適である。また、複数のビーズ５４の一部が、光拡散層５６の表面から突出している方が、より高い拡散効果を得るうえで好ましい。

光透過性及び光拡散性を考慮して、１００重量部の樹脂５３に対してビーズ５４を１０〜３００重量部とすることが好ましい。樹脂５３に対するビーズ５４の混合割合、並びに、樹脂５３及びビーズ５４の形成材料の組み合わせを適宜調整することにより、光拡散層５６における入射光の拡散特性を調整することができる。

光学調整シート５０に入射された光は、まず、プリズム５２の空気との界面で屈折される。この際、プリズム５２と空気（屈折率１．０）との屈折率差が十分大きいので、十分な屈折効果が得られ、光の指向性を十分に揃えることができる。その後、屈折光は光拡散層５６に入射され拡散作用を受ける。すなわち、光学調整シート５０では、プリズム５２と空気（空隙５５）との界面で光の指向性を十分に揃えることができるとともに、その指向性の揃った光を光拡散層５６で拡散することができる。それゆえ、光学調整シート５０は、一枚の光学調整シートで、十分な集光効果が得られるとともに、モアレの発生、出射光の均一性、出射光の色分散等を改善する効果も得られる。すなわち、光学調整シート５０では、従来の液晶表示装置（例えば、図２１）において、プリズムシートと、その上部に設けられていた拡散シートとにより得られていた機能及び効果を一枚の光学調整シートで得ることができる。
［光学調整シートの製造方法］
次に、光学調整シート５０の製造方法を図１１及び図１２を参照しながら説明する。図１１は製造方法の手順を示したフローチャートであり、図１２は光拡散層５６を形成する際の様子及びその工程に用いた製造装置の概略構成を示した図である。

まず、基材５１を準備し（図１１中のステップＳ１）。次いで、基材５１上に複数のプリズム５２を形成する（図１１中のステップＳ２）。具体的には、次のようにして、複数のプリズム５２を基材５１上に形成する。まず、複数のプリズム５２の凹凸形状を反転させた凹凸形状が表面に形成された金型を用意する。金型の凹凸面は、たとえば、切削加工により形成される。次いで、上記金型を基材５１の上部に配置し、基材５１と上記金型との間に紫外線硬化樹脂を充填して硬化する。次いで、金型を基材５１から剥離する。

なお、複数のプリズム５２を基材５１上に形成する方法は上記方法に限らず、従来の光学調整シート（プリズムシート等）の作製方法を適用することができる。例えば、切削加工により表面に所定の凹凸形状を形成した金型を基材に加熱押圧して金型の凹凸形状を直接転写する熱転写法などの方法により、該基材自身を変形して基材表面に光学構造体（プリズム）を形成してもよい。その他、周知の押出成型法やプレス成型法、あるいは金型に溶融樹脂を注入する射出成形法等により形成することも可能である。

次に、複数のプリズム５２上に、光拡散層５６を以下のようにして形成する。初めに、光拡散層５６を形成するために用いる製造装置を図１２を用いて説明する。製造装置６０は、ロール状の金型６１（以下、ロール金型ともいう）と、ロール金型６１の表面に光拡散層５６の形成材料（ビーズ５４を含む紫外線硬化樹脂５３）を塗布する樹脂供給器６２と、複数のプリズム５２の頂上部に接触した樹脂５３を硬化させるための紫外線照射装置６３とを備える。紫外線照射装置６３は、基材５１を挟んでロール金型６１と対向するような位置に配置し、且つ、プリズム５２の頂上部とロール金型６１表面に塗布された樹脂５３とが接触し始める領域に紫外線が主に照射されるような位置に配置する。また、樹脂供給器６２は、ロール金型６１の真上上方に配置する。なお、ロール金型６１の表面は鏡面である。

複数のプリズム５２が表面に形成された基材５１を製造装置６０に装着し、基材５１をロール金型６１側（図３中の矢印Ａ２の方向）に送り出す。この際、図１２に示すように、複数のプリズム５２がロール金型６１と対向するように基材５１を装着する。

次いで、図１２中の矢印Ａ１方向に回転しているロール金型６１の表面に、樹脂供給器６２によりビーズ５４を含む紫外線硬化樹脂５３を塗布する（図１１中のステップＳ３）。この際、紫外線硬化樹脂５３の塗布厚さはプリズム５２の高さより十分小さく（薄く）することが好ましい。なお、ビーズ５４は、公知のディゾルバ装置等を用いて紫外線硬化樹脂５３内に分散する。次いで、図１２に示すように、ロール金型６１と基材５１とで挟まれた領域で、ロール金型６１の表面に塗布された紫外線硬化樹脂５３と、プリズム５２の頂上部とを接触させる（図１１中のステップＳ４）。これにより、プリズム５２の頂上部が紫外線硬化樹脂５３に埋設される。

次いで、紫外線照射装置６３からロール金型６１と基材５１とで挟まれた領域に紫外線を照射し、プリズム５２の頂上部が埋設された紫外線硬化樹脂３を硬化して光拡散層５６を形成する（図１１中のステップＳ５）。この際、図１２に示すように、プリズム５２の頂上部が光拡散層５６の樹脂５３に埋設され、光拡散層５６とプリズム５２の頂角部とが接着固定及び／又は融着固定される。なお、本実施の形態では、紫外線硬化樹脂５３をプリズム５２の頂上部と接触させるとほぼ同時に、紫外線硬化樹脂５３を硬化する。換言すれば、ロール金型６１の表面に塗布された紫外線硬化樹脂５３のうち、ロール金型６１の回転により複数のレンズと接触した部分から順次硬化する。

基材上に光拡散層を形成する方法としては、プリズムが形成された基材と、光拡散層とをそれぞれ別個に用意（作製）し、それらを接着等する方法も考えられる。しかしながら、この方法では、少なくとも、光拡散層の製造工程、及び、基材上のプリズムと光拡散層との接着工程の二工程が必要となる。それに対して、上述の製造方法では、樹脂をプリズムに接触させることと、樹脂を硬化することとを同時に行なうことが可能である。そして、これらの工程を同時に行なった場合には、光拡散層の製造工程、及び、プリズムと光拡散層との接着工程を一工程で行なうことができる。それゆえ、プリズムが形成された基材と光拡散層とをそれぞれ別個に用意する方法に比べて、より短時間で且つ簡易に光学調整シートを作製することができる。

なお、紫外線硬化樹脂５３をプリズム５２の頂上部と接触させるとほぼ同時に、紫外線硬化樹脂５３を硬化すれば、紫外線硬化樹脂５３が隣り合うプリズム５２間の領域に充填されない。

以上の方法により、複数のプリズム５２と、光拡散層５６との間に空隙５５が形成される。

なお、上述の製造方法では、紫外線硬化樹脂５３をプリズム５２の頂上部と接触させる工程と、紫外線硬化樹脂５３を硬化する工程とをほぼ同時に行なったが、例えば、光拡散層５６の形成材料が未硬化で十分な粘性を有し、架橋状態（プリズム５２と光拡散層５６との間に空隙５５を形成した状態）を維持できる場合には、紫外線硬化樹脂５３をプリズム５２の頂上部と接触させる工程と、紫外線硬化樹脂５３を硬化する工程とが同時に行なわれなくてもよい。

次いで、光拡散層５６がロール金型６１と基材５１とで挟まれた領域を通過すると、光拡散層５６がロール金型６１から剥離される。以上のようにして、光学調整シート５０が製造される。
［液晶表示装置及び照明装置］
光学調整シート５０を用いた液晶表示装置の概略構成を図１３に示した。図１３では、液晶表示装置の構成を分かり易くするために、各光学部材を離して記載しているが、実際の装置内では各光学部材は接した状態で重ねられている。液晶表示装置７０は、液晶表示パネル７６（液晶表示素子）と、バックライトユニット７５（照明装置）とを備える。

液晶表示パネル７６は、従来の液晶表示装置で用いられている液晶表示パネルと同じである。具体的には、ここでは図示していないが、液晶表示パネル７６はたとえば、偏光板、ガラス基板、画素電極を成す透明導電膜、配向膜、液晶層、配向膜、対抗電極を成す透明導電膜、カラーフィルター、ガラス基板、及び、偏光板をこの順で積層された構造を有する。

バックライトユニット７５は、光源（ＬＥＤ：発光ダイオード）７１と、光源７１から放射された光を面光源に変える導光板７２と、導光板７２の下部（液晶表示パネル７６とは反対側）に配置された反射シート７３と、導光板７２の上部（液晶表示パネル７６側）に配置された拡散シート７４と、拡散シート７４の上部に配置された光学調整シート５０とを備える。バックライトユニット７５はエッジライト方式の照明装置であり、光源７１は導光板７２の側部に設けられている。

光学調整シート５０以外の光学部材は、従来のバックライトユニットの光学部材と同じである。

上述のように、光学調整シート５０では、１枚の光学シートで、集光効果と拡散効果とが得られる。換言すれば、図２１に示した従来の液晶表示装置５００において、プリズムシート５０５と、上部拡散シート５０６とにより得られていた機能及び効果を一枚の光学調整シート５０で得ることができる。それゆえ、液晶表示装置７０及びバックライトユニット７５では、従来の液晶表示装置５００に比べて、光学シートの枚数（より具体的には、光学シートの基材１枚分の厚さ）を削減することができ、装置の薄型化及び低コスト化を図ることができる。

［実施例４］
光学調整シート５０の一例を上述の方法で製造した。以下、製造された光学調整シートを実施例４の光学調整シートという。実施例４の光学調整シートの基材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート（屈折率は１．５７）とし、その厚さは５０μｍであった。プリズムが屈折率が１．５９の紫外線硬化樹脂からなり、その横断形状は、頂角が９０度、底辺が６０μｍ、高さが３０μｍの二等辺三角形であった。隣り合うプリズムの頂上間の距離（ピッチ）は６０μｍであった。

光拡散層は、屈折率が１．５３の紫外線硬化型アクリル樹脂と、屈折率が１．５３、平均粒径が３μｍの複数のガラスビーズとを含んだ。ガラスビーズの含有量は、アクリル樹脂１００重量部に対して６０重量部とした。光拡散層の平均厚さは１０μｍであった。

製造された実施例４の光学調整シートを図１３に示すバックライトユニットに装着した。以下、製造されたバックライトユニットを実施例４のバックライトユニットという。実施例４のバックライトユニットに用いられた導光板は、ポリカーボネート製とした。また、反射シート７３には、表面に銀が蒸着されたＰＥＴフィルムを用いた。下部拡散シート７４には、ビーズコーティングされたＰＥＴフィルムを用いた。下部拡散シート７４の厚さは７０μｍであり、ヘイズは８５％であった。

実施例４のバックライトユニットの正面輝度比と視野角を測定した。ここで、輝度特性において、輝度の最大値の１／２以上の輝度を示す角度の範囲を視野角と定義した。

また、比較のため、図２１に示した従来のエッジライト方式のバックライトユニット５０８（比較例）おける正面輝度比と視野角も測定した。ただし、比較例のバックライトユニット５０８では、プリズムシート５０５及び上部拡散シート５０６以外の光学部材は実施例４のバックライトユニットと同様とした。なお、比較例のプリズムシート５０５に形成されたプリズムの延在方向に直交する断面の形状は、底辺の幅６０μｍ、高さ３０μｍ、頂角９０度の二等辺三角形とした。また、上部拡散シート５０６にはＰＥＴフィルムをビーズコーティングしたものを用い、その厚さは７０μｍとし、ヘイズは３０％とした。

上記評価を行なった結果、実施例４のバックライトユニットでは、正面輝度比は比較例の約１．１５倍となり、また、視野角も約４８度（比較例では４２度）となり、いずれも比較例より優れた輝度特性が得られることが分かった。これは、本実施例４のバックライトユニットでは、比較例（従来）のバックライトユニットに比べて、上述したように、光学シートの基材１枚分を削減させることができ、これにより光の損失が低減したことに起因するものと考えられる。また、実施例４のバックライトユニットでは、表示画面上に縞模様（モアレ）等は発生しなかった。

上記結果から、光学調整シート５０を用いたバックライトユニット及び液晶表示装置では、従来に比べて、光学特性（明るさ、視野角、表示品位等）を改善できることが分かった。また、光学調整シート５０を用いたバックライトユニット及び液晶表示装置では、基材１枚分の厚さを低減することができるので、従来に比べて、光学特性を改善できるだけでなく、薄くて低コストのバックライトユニット及び液晶表示装置が得られることが分かった。また、光学調整シート５０はプリズムの頭頂部に光拡散層を形成しているのでプリズム（レンズ面）が傷つき難く、これを用いた液晶表示装置においても液晶パネルの接触や押圧、あるいは擦れによるプリズムの損傷や磨耗を防止できた。

［第５の実施の形態］
第５の実施の形態による光学調整シートの概略構成図を図１４に示す。光学調整シート８０は、シート状の基材５１と、基材５１上に配置された複数のプリズム５２と、複数のプリズム５２上に形成される複数の光拡散層８６とを備える。

光学調整シート５０では、複数のプリズム５２上に形成した光拡散層５６は一枚のシート状部材で形成されているが、光学調整シート８０では、互いに離れて並設された複数の光拡散層８６が形成される。光学調整シート８０のその他の構成は、光学調整シート５０と同様である。

各光拡散層８６の寸法及び形状、隣り合う光拡散層８６間の隙間の寸法、複数の光拡散層８６の配置形態等は、用途、必要とする光学特性等に応じて適宜変更できる。一例としては、各光拡散層８６の平均厚さは１５μｍ、幅は７０μｍであり、隣り合う光拡散層８６の隙間の幅は３０μｍである。

光学調整シート８０は、光学調整シート５０と同様に、図１２に示した装置を用いて製造される。ただし、ロール金型６１として、複数の光拡散層８６に対応する複数の凹部が表面に形成されたロール金型を用いる。ロール金型６１の表面の凹凸パターンは、ブラスト処理や切削加工により形成することができる。またグラビア印刷などの方法により形成することも可能である。該複数の光拡散層８６の形状、大きさも必要とする光学特性等に応じて適宜設定しうる。光拡散層８６は、横断面が短形であってもよいし、三角形（プリズム状）、又は、半円形や半楕円形等の弓状（レンズ状）等であってもよい。

ロール金型６１表面の凹部にビーズ８４を含む紫外線硬化樹脂８３を塗布する。その際には所定の凹部に紫外線硬化樹脂８３を塗布したのち、へら状の部材で凹部外に付着した紫外線硬化樹脂８３をかきとるのが好ましい。

次いで、ロール金型６１を回転させながら、ビーズ８４を含む紫外線硬化樹脂８３とプリズム５２の頂上部とを接触させた。その際にプリズムは弾性のある材料で形成されていると、ビーズを含む紫外線硬化樹脂との接触が容易となり好適である。そして、この工程とほぼ同時に、プリズム５２の頂上部に接触した紫外線硬化樹脂８３に紫外線照射装置６３から紫外線を照射して硬化した。この例では、このようにして複数のプリズム５２上に複数の光拡散層８６が形成される。光拡散層８６の形成工程以外は第４の実施の形態と同様にして、光学調整シート８０が製造される。

なお、光学調整シート８０では、複数のプリズム５２上に、複数の光拡散層８６を分離して形成したが、複数の光拡散層８６の代わりに、表面に所定の凹凸パターンが形成された一つの光拡散層を複数のプリズム５２上に形成してもよい。図１４に示すようにレンズ上に複数の光拡散層を形成したり、あるいは、光拡散層の表面に凹凸パターンを形成することにより、光の拡散効果だけでなく屈折による集光などの光の制御効果を光拡散層に付加することができる。特にプリズムの延在する方向に対して複数の光拡散層の延在方向が直交する場合、効果的である。

上記第４及び第５の実施の形態では、延在方向に直交する断面が三角形状である複数のプリズム上に光拡散層が形成された光学調整シートについて説明したが、本発明はこれに限定されない。レンズの形状は、用途及び必要とする光学特性等に応じて適宜変更可能であり、例えば、横断面形状が弓状（半円、半楕円形状等）であり、所定の方向に延在するシリンドリカルレンズであってもよい。また、レンズがプリズムやシリンドリカルレンズ以外の光学構造体であってもよい。

たとえば、図１５Ａに示すように、延在方向に直交する断面が矩形状である複数の光学構造体９２が基材９１上に形成され、複数の光学構造体９２上には、複数の光学構造体９２の頂上部が埋設された光拡散層９６が形成されてもよい。光拡散層９６は、光拡散層５６及び８６と同様の構成を有する。

また、図１５Ｂに示すように、延在方向に直交する断面形状が波形状である複数の光学構造体１０２上に光拡散層１０６が形成されてもよい。

また、図１５Ｃに示すように、延在方向に直交する断面が矩形状である光学構造体１１２と、断面が半円状（レンズ状）であり且つ光学構造体１１２より高さの低い光学構造体１１３とが基材１１上に複数並設され、複数の光学構造体１１２の頂上部が埋設された光拡散層１１６が形成されてもよい。この場合、光学構造体１１３は光拡散層１１６と接触しないため、光拡散層１１６と接触している場合と比較して、頂上部の集光機能を向上できる。

図１５Ｃでは、断面が半円状の光学構造体１１３を断面が矩形状である光学構造体１１２間に３つ配置した例を示しているが、光学構造体１１２及び１１３の形状及び配置形態は用途、必要とする光学特性等に応じて適宜変更し得る。

図１５Ａ〜図１５Ｃに示した光学調整シートは、光学調整シート５０と同様の方法で製造することができ、基材上に形成された複数のレンズと光拡散層との間に空隙を形成することができる。それゆえ、これらの光学調整シートも光学調整シート５０と同様の効果を有する。

基材上に形成されるレンズは、例えば、延在方向に直交する断面が台形状であってもよい（不図示）。この場合、光学調整シート５０と比べて、複数のレンズと光拡散層との接着面を広くすることができるので、光拡散層を複数のレンズ上により安定して固定することができる。

図１５Ａ〜図１５Ｃではレンズ形状が上述の実施の形態と異なる例を示したが、上述の実施の形態で用いた光拡散層と異なる光拡散層を用いてもよい。

図１６に示したように、各々の表面に複数のシリンドリカルレンズ５１２ａが形成された複数の拡散層５１２が形成されてもよい。シリンドリカルレンズ５１２ａの横断面は半円状であり、各シリンドリカルレンズ５１２ａの延在方向は、プリズム５２の延在方向と交差する。光拡散層５１２の下面は平面であり、光学調整シート８０と同様に、複数のプリズム５２の頂上部が光拡散層５１２の下面側に埋設されている。なお、光拡散層５１２を構成する樹脂１４３及びビーズ１４４は光学調整シート８０で用いたものと同様である。

また、図１７に示したように、複数の拡散層６１２の各々が、シリンドリカルレンズを構成してもよい。

また、図１８に示すように、プリズム５２の上に、複数のプリズム状の光拡散部材７１２が、各プリズム５２の延在する方向と直交する方向に互いに隔離して延在して形成されてもよい。

また、図１９に示したように、各光拡散層８１２は、平坦な底面を有する平凸レンズ形状であり、底面の直径が、隣り合うプリズム５２の頂点間の距離よりも大きいものであってもよい。平凸レンズ形状に代えて平凹レンズ形状でもよい。

上述の第４及び第５の実施の形態では、拡散材としてビーズ（内部が中空でないビーズ）を用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、内部が中空のシリカビーズやアクリルビーズを用いてもよいし、また形状も球形に限られることなく、多面体やランダム形状など拡散性能をもたらす設計に従って任意の形状をとることができる。拡散材として中空ビーズを用いた場合には、中空ビーズの外殻と内部（空気）との界面で屈折率差が大きくなるので、中空ビーズの外殻と内部（空気）との界面で屈折効果も得られ、また、光拡散部材の実効的な屈折率を低下させることができる。また、光学構造体と光拡散部材は各構造を組み合わせて本発明の光学調整部材を構成することが可能である。

上述の実施の形態による光学調整シートは、サイドライト型及び直下型のバックライトユニットに適用できる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

本発明の光学調整部材では、集光機能、拡散機能及び保護機能を兼ね備えた光学調整部材が得られるので、本発明の光学調整部材はあらゆる用途の光学調整部材、照明装置及び液晶表示装置に好適な光学部材である。

本発明の第１の実施の形態による光学調整部材の断面図である。 図１中の領域Ａの拡大図である。 図１に示した光学調製部材の製造工程の第１工程を示す図である。 図３Ａの次の工程を示す図である。 図３Ｂの次の工程を示す図である。 図３Ｃの次の工程を示す図である。 図１に示した光学調整部材を用いた液晶表示装置の断面図である。 本発明の第２の実施の形態による光学調製部材の断面図である。 図５Ａに示した光学調整部材に含まれる中空体の断面図である。 図５Ａに示した光学調整部材を用いた液晶表示装置の断面図である。 本発明の第３の実施の形態による光学調整部材の断面図である。 図１、図５Ａ及び図７と異なる他の光学調整部材の断面図である。 図４及び図６と異なる他の液晶表示装置の断面図である。 本発明の第４の実施の形態による光学調製部材の斜視図である。 図１０Ａに示した光学調製部材の側面図である。 図１０Ａの光学調整部材の製造工程を示すフロー図である。 図１０Ａの光学調整部材の製造装置の構成を示す図である。 図１０Ａの光学調整部材を用いた液晶表示装置の断面図である。 本発明の第５の実施の形態による光学調整部材の斜視図である。 図１０Ａ及び図１４と異なる他の光学部材の断面図である。 図１０Ａ、図１４及び図１５Ａと異なる他の光学部材の断面図である。 図１０Ａ、図１４、図１５Ａ及び図１５Ｂと異なる他の光学部材の断面図である。 図１０Ａ、図１４及び図１５と異なる他の光学調製部材の斜視図である。 図１０Ａ、図１４〜図１６と異なる他の光学調整部材の斜視図である。 図１０Ａ、図１４〜図１７と異なる他の光学調整部材の斜視図である。 図１０Ａ、図１４〜図１８と異なる他の光学調整部材の斜視図である。 従来のプリズムシートの斜視図である。 従来の液晶表示装置の断面図である。

符号の説明

４ 液晶表示パネル
５ バックライトユニット
１０，２０，３０，４０，５０，８０ 光学調整シート
１１，２１，３１，４１，５１ 基材
１２，２２，４２，５２ プリズム
１３，２３，３３，４３，８６ 光拡散層
１４ 気泡
１４Ａ 大気泡
１４Ｂ 小気泡
２４，３４，４４ 中空ビーズ
２４ａ 外殻部
２４ｂ 中空部
３２ シリンドリカルレンズ
３６ 液晶表示パネル
４５，５５ 空隙
５４，８４ ビーズ
５６ 光拡散層
７０ 液晶表示装置
７１ 光源
７２ 導光板
７５ バックライトユニット
１００，２００，３００，５００ 液晶表示装置

Claims (17)

1. 光透過性を有する基材と、
   前記基材上に形成された複数のレンズと、
   前記複数のレンズ上に形成され、前記レンズの少なくとも頂上部が埋設された光拡散層とを備えることを特徴とする光学調整部材。
2. 請求項１に記載の光学調整部材であって、
   前記光拡散層は、内部に分散された複数の気泡を有することを特徴とする光学調整部材。
3. 請求項２に記載の光学調整部材であって、
   前記複数の気泡は、
   入射光の波長未満の大きさを有する複数の第１の気泡と、
   入射光の波長以上の大きさを有する複数の第２の気泡とを含むことを特徴とする光学調整部材。
4. 請求項３に記載の光学調整部材であって、
   前記光拡散層は、光透過性を有する樹脂で形成されることを特徴とする光学調整部材。
5. 請求項４に記載の光学調整部材であって、
   前記気泡は、前記樹脂よりも小さい屈折率を有することを特徴とする光学調整部材。
6. 請求項２に記載の光学調整部材であって、
   前記光拡散層は、
   内部に前記気泡を有し、光透過性を有する複数の中空体と、
   内部に前記複数の中空体が分散され、光透光性を有する樹脂とを含むことを特徴とする光学調整部材。
7. 請求項２に記載の光学調整部材であって、
   前記複数のレンズは、各々が所定の方向に延在し、互いに並設されることを特徴とする光学調整部材。
8. 請求項７に記載の光学調整部材であって、
   前記レンズの横断形状は三角形状であることを特徴とする光学調整部材。
9. 請求項７に記載の光学調整部材であって、
   前記レンズの横断形状は弓状であることを特徴とする光学調整部材。
10. 請求項１に記載の光学調整部材であってさらに、
    前記レンズと前記光拡散層との間に空隙を有することを特徴とする光学調整部材。
11. 請求項１０に記載の光学調整部材であって、
    前記複数のレンズは、
    第１のレンズと、
    前記第１のレンズよりも高い第２のレンズとを含み、
    前記光拡散層には前記第２のレンズの頂上が埋設されることを特徴とする光学調整部材。
12. 光源と、
    前記光源からの光が入射される光学調整部材とを備え、
    前記光学調整部材は、
    光透過性を有する基材と、
    前記基材上に形成された複数のレンズと、
    前記複数のレンズ上に形成され、前記レンズの少なくとも頂上部が埋設された光拡散層とを備えることを特徴とする照明装置。
13. 請求項１２に記載の照明装置であってさらに、
    前記光源からの光を前記光学調整部材に導くための導光板を備えることを特徴とする照明装置。
14. 光源と、
    前記光源からの光が入射される光学調整部材と、
    前記光学調整部材上に敷設される液晶表示素子とを備え、
    前記光学調整部材は、
    光透過性を有する基材と、
    前記基材上に形成された複数のレンズと、
    前記複数のレンズ上に形成され、前記レンズの少なくとも頂上部が埋設された光拡散層とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
15. 表面に複数のレンズが形成された基材と、前記複数のレンズ上に形成され、前記レンズの頂上部が埋設された光拡散層とを備える光学調整部材の製造方法であって、
    前記基材を準備する工程と、
    前記光拡散層を形成するための樹脂をロールの表面に塗布する工程と、
    前記ロールを前記複数のレンズ上で回転しながら、前記ロール表面に塗布された樹脂を前記複数のレンズの頂上部と接触させる工程と、
    前記複数のレンズの頂上部と接触した樹脂を硬化させて前記光拡散層を形成する工程とを備えることを特徴とする光学調整部材の製造方法。
16. 請求項１５に記載の光学調整部材の製造方法であって、
    前記光拡散層を形成する工程では、前記ロール表面に塗布された樹脂のうち、前記ロールの回転により前記複数のレンズと接触した部分から順次硬化させることを特徴とする光学調整部材の製造方法。
17. 請求項１５に記載の光学調整部材の製造方法であって、
    前記光学調整部材は複数の前記光拡散層を備え、
    前記ロールは、複数の凹部を表面に有し、
    前記樹脂を塗布する工程では、前記複数の凹部に前記樹脂を充填することを特徴とする光学調整部材の製造方法。

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